岩石力学与工程学报-有色金属科学与工程.docVIP

基于FLAC3D的下向进路胶结充填曹宗权(江西理工大学 资源与环境工程学院，江西 赣州 341000) 胶结充填结合工程实际，用FLAC3D数值关键词：胶结充填；断面；Parameters optimization of cemented underhand heading stope based on FLAC3D analysis CAO Zong-quan (School of Resources Environment Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000，China) Abstract:The road way section size is very important in cemented underhand heading backfill mining. It related to mining efficiency and safety production. Based on practical engineering，studied the relationship with section size and stability of stope by using FLAC3D. It is put forward that critical state criterion of stope’s instability is the first layered backfill be in plastic zone. Increased rapidly of plastic zone and the maximum tensile stress of roof reaching tensile strength is the verification condition for judging critical state criterion. The result show that it is critical state when span reaching 6 meter，and little influence on height of road way. Key words:cemented underhand heading backfill；numerical simulation 0 引 言 尾砂胶结充填技术[1]。缺乏研究江西某铜矿，体长1600m，呈似层状产出，倾向165°，倾角56°~64°。矿体厚度一般5m~30m，平均16.8m采用下向进路式尾砂胶结充填法开采矿石，现回采标高-200m，上部充填体高度约为100m，设计回采断面尺寸4m×3m，为了满类型 KN/m3) 弹性模量 GPa) 泊松比 抗拉强度 MPa) 内聚力 (MPa) 内摩擦角 (°) 矿体 35 40 0.16 22 36 充填体（1：4） 20 0.69 0.14 0.2 0.3 18 充填体（1：8） 20 0.42 0.07 0.0.22 16 图1 模拟初始应力场 2 顶板充填体破坏失稳判据 目前，矿山地下开挖工程稳定性模拟分析中，常用的顶板破坏的判别标准大致分为以下3类：1)采用数值计算不收敛作为破坏或失稳的标志；2)采用材料受应力达到极限抗拉强度值为破坏或失稳的标志。3)采用顶板位移的突变作为破坏或失稳的标志。 在边坡整体稳定性计算中，采用数值计算不收敛为破坏或失稳的标志被证明是符合实际情况的[7]。在一些均质岩土开挖中，当顶板破坏时，顶板位移会发生突变，在一定程度上以位移突变作为破坏准则也是可行的。但通过笔者实际计算，在进路开采后，顶板位移达500mm或顶板受拉应力值为1~2MPa时数值计算收敛性仍然很好，这是不符合实际的，而当数值计算不收敛时充填体顶板最大拉应力值甚至更大。因此，在模拟充填体顶板失稳时，采用数值计算不收敛作为失稳的标志是不合适的，充填体顶板拉应力值达到充填体抗拉强度以及位移的突变只能作为充填体破坏的充分条件而非必要条件。 试验研究表明，对于胶结充填体的平衡状态，其性态呈现规律一般为表层破坏区、塑性区、屈服区和弹性中心区。而胶结充填从弹性状态转化为破坏状态时，需要经过屈服和塑性变形两种性态的变化[8]。显然，胶结充填体失去弹性支撑能力的极限状态时（即弹性中心区全部消失）表现为胶结充填体的全部进人塑性变形状态，此时，胶结充填体转入“让压支座”的作用。可见，胶结充填体的破坏过程就是破坏塑性区从胶结充填体外围往中心逐步转化的过程，最终结果是在胶结充填体的全宽度上处于塑性变形状态[9]。在工程实际中，进路跨度范围内顶板充填体全部进入塑性