空场法开采围岩变形相似模拟与数值模拟

谢晋谊,者亚雷

(1.中矿建设集团有限公司,浙江 温州 325899;2.昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093)

采用空场法对地下矿进行开采时,由于采场以敞空形式存在,顶板冒落及覆岩大位移是其开采过程中面临的突出问题[1-3].随着开采的进行,上覆岩层在自身重力以及洞室开挖后重新分布的构造应力作用下将会发生变形,当采场无支护的空间尺寸超过一定规模时,上覆岩层将不能维持自身的稳定,顶板垮塌冒落[4].顶板大面积的垮落会诱发大量覆岩裂隙不可逆的扩展及周围岩体不均匀变形,导致一系列地质灾害的发生[5].围岩大变形不仅会导致地表水沿裂隙不断下渗,溶蚀围岩使岩体强度降低,并且地表支撑物的受力及位移发生改变,根据变形协调原理,地表标高将产生损失以补偿地下空间的变形,继而也会引发地表下沉、构筑物破坏等[6-9].因此,开展空场法开采条件下,对上覆岩层的移动变形规律及应力分布情况分析的研究是十分必要的.

本文依据某铜矿的地质特征及矿体产状,通过采用室内相似模拟试验及FLAC3D数值模拟计算两种技术手段,研究空场法对矿体开采过程中上覆岩层的应力应变特征,揭示采场的稳定性以及地表的沉降变形规律.

1 矿体开挖及监测方案

为了研究矿体开挖对地表可能产生的最大影响程度,选取矿体距离地表最近的典型剖面建立相似模型及数值模型.矿山地层划分情况及矿体赋存特……