充填體下礦體開采頂板安全厚度的確定與優(yōu)化.pdf

1、在采礦和巖土工程中，經(jīng)常會遇到如何確定地下構(gòu)筑物的頂板安全厚度問題。無論是礦山的地下采場，還是在隧道、建筑地下洞室等，工程結(jié)構(gòu)的頂部巖層即頂板的穩(wěn)定性往往是工程成敗和安全事故發(fā)生的主導(dǎo)因素。因此，為了保證頂板自身及其結(jié)構(gòu)空間的穩(wěn)定性，必須科學(xué)和合理的確定項板的安全厚度。 項板安全厚度的確定實質(zhì)上是一個復(fù)雜系統(tǒng)下的非線性科學(xué)問題。頂板巖體的破壞失穩(wěn)是具有高度非線性特征的巖石材料的力學(xué)表現(xiàn)。傳統(tǒng)上頂板安全厚度的確定方法均為半定量的方

2、法，由于所考慮因素的片面性，在應(yīng)用上受到嚴(yán)格限制。近年來，隨著計算力學(xué)與數(shù)值方法的不斷發(fā)展以及計算機技術(shù)的突飛猛進，數(shù)值模擬的可行性已成為當(dāng)前巖體力學(xué)的重要特點。因此，將數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于項板安全厚度的確定中無疑是一種非常可行和有效的手段。 本文是以華錫集團銅坑礦92號礦體為研究對象，針對如何確定重疊區(qū)下礦體回采過程中頂板安全厚度的問題為目標(biāo)所展開的一系列研究。首先，以92號礦體工程地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)梁板結(jié)構(gòu)力學(xué)原理推導(dǎo)出不同

3、頂板力學(xué)系統(tǒng)模型下的安全厚度求解公式，并運用極限平衡理論分析出重疊區(qū)下92號礦體頂板的安全厚度。然后采用有限元數(shù)值模擬分析出各影響因子與頂板安全厚度的關(guān)系，確定了頂板安全厚度的主要影響因子。并在此基礎(chǔ)上采用多元逐步回歸分析方法，建立了各主要影響因子共同作用下的頂板安全厚度的數(shù)學(xué)預(yù)測模型。最后，采用遺傳算法對頂板安全厚度值作了進一步的優(yōu)化。 論文結(jié)合傳統(tǒng)計算方法與現(xiàn)代數(shù)值分析技術(shù)、計算機數(shù)值模擬與非線性理論來進行頂板安全厚度的確定