基于正交设计的露天转地下空区变形预测及可靠度分析

陈佳耀，史秀志，周 健，邱贤阳



基于正交设计的露天转地下空区变形预测及可靠度分析

陈佳耀，史秀志，周 健，邱贤阳

(中南大学资源与安全工程学院，长沙410083)

科学分析地下采空区稳定性是实现铜绿山露天矿Ⅰ号矿体残矿安全高效回采的关键，考虑将间柱宽度、空区跨度、境界顶柱厚度、尾砂堆高等4个影响因素进行正交设计并运用FLAC3D模拟试验，对49组试验结果进行极差、方差及回归拟合分析，并结合安全系数与可靠度指标对残矿回采安全与效益进行评估。结果表明：4个因子与位移量、安全系数的拟合度较高，相关系数2≥0.952，建立一个反映4因素下空区位移的综合数学预测模型，结合工程应用证明预测模型的有效性；影响采空区稳定性的显著程度依次为＞＞＞；并对比0.05与值，得到重要性排序为>>>，且均为不可忽视的重要因素；4个因子可靠度指标在≥1.7时收敛开始于某值，此时安全系数与可靠度之间可达最优化，且收敛值大小满足＞＞＞。

正交试验；可靠度指标；数值模拟；露天坑堆尾；境界顶柱；

采空区顶板稳定性是露天转地下开采矿山面临的最大问题之一，在预留境界顶柱高度、露天坑承载量、空区跨度、间柱厚度等发生变化时，采空区均可能垮塌，影响因素本身具有复杂性、未知性等特征，稳定性的分析评价困难，可靠度指标模糊，且随着开采向深部延伸，以上问题将愈发显著，这给矿山生产和安全带来巨大的隐患[1−6]。国内外就采空区稳定性分析研究的方法很多，其中，传统的半定量分析空区稳定性的方法有经验类比法、按破裂拱概念及松散系数理论估算法、K.B.鲁佩涅依特理论估算法和厚跨比法等，但传统方法考虑因素单一、系统性差。一些关……