第 29 卷 第 4 期
2010 年 8 月
Vol .29 No .4
Aug .2010
l15
Journal of Shandong University of Science and Technology
Nat ural Sci enc e
石 膏 矿 房 矿 柱 长 期 稳 定 性 数 值 模 拟 研 究
刘汝江
1
,张为民
1
,秦加付
1
,张仰强
2
(1 .淄博矿业集团有限责任公司 生产处 ,山东 淄博 255100 ;
2 .山东科技大学 矿山灾害预防控制教育部重点实验室 ,山东 青岛 266510)
摘 要 :研究矿房矿柱在上覆岩层荷载作用下的长期稳定性对于保证石膏矿安全生产具有重要意义 。 运用 FLAC
3D
软
件粘弹塑性本构模型(cvisc 模型) ,对石膏矿房矿柱的长期稳定性进行了数值模拟研究 。 结果表明 :巷道开挖后 ,顶底
板移近量随着时间的延长而增加 ,最终趋于稳定 ;模拟 10 年内矿房顶底板移近量最大达到 185畅368 mm ,两帮最大达
到 67畅734 mm ,但整体来说矿房变形量相对较小 ;模拟矿柱所受最大垂直应力 ,计算得到矿柱安全系数为 1畅84 ;矿房
矿柱能够保持长期稳定 。 研究结果对类似条件下矿房矿柱的合理设计和稳定性分析具有重要指导意义 。
关键词 :石膏 ;矿房矿柱 ;长期稳定性 ;cvisc 蠕变模型 ;数值模拟
中图分类号 :TD853 文献标志码 :A 文章编号 :1672‐3767(2010)04‐0015‐05
Numerical Simulation Study on Long‐term Stability of Rooms and Pillars in Gypsum Mines
LIU Ru‐
j
iang
1
,ZHANG Wei‐min
1
,QIN Jia‐fu
1
,ZHANG Yang‐
q
iang
2
(1 .Dept .of Production ,Zibo Mining Group Co .Ltd .,Zibo ,Shandong 255100 ,China ;
2 .Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control ,Ministry of Education ,SUST ,Qingdao ,Shandong 266510 ,China)
Abstract :It is significant for the study of long‐term stability of rooms and pillars under the act of the overlying strata
loads to ensure the safe production in gypsum mines .In the paper ,the numerical simulation study for long‐term sta‐
bility of rooms and pillars in gypsum mines was carried out by use of the viscous‐elastic‐
p
lastic constitutive model
(cvisc model) of FLAC
3D
software .The results showed that after roadway excavation ,the roof and floor conver‐
g
ences increased with the extension of time and eventually tended to stabilization ;although the simulated maximum
convergence of roofs and floors in rooms and at the sides of rooms reached 185 .368 mm ,67 .734 mm within 10
y
ears
respectively ,the deformations of rooms in whole were relatively small ;the safety factor of ore pillar obtained by sim‐
ulating the maximum vertical stress was 1 .84 ;all above showed that the rooms and pillars could keep stability for a
long time .The research results are of great significance for the reasonable design and stability analysis of rooms and
p
illars in similar conditions .
Key words :
gyp
sum ;room and pillar of mine ;long‐term stability ;cvisc creep model ;numerical simulation
收稿日期 :2010‐06‐05
作者简介 :刘汝江(1964 — ) ,男 ,山东滨州人 ,工程师 ,主要从事采矿工程方面的生产与技术工作 .
大量的工程实践表明 ,地下工程开挖后 ,其围岩的变形不仅表现出弹性和塑性 ,而且也具有明显的流变
性质 ,岩石的流变特性和时间效应已是岩体工程中一种不可忽视的重要因素
[1‐2]
。 为了保证岩土工程的长期
安全 ,岩石的流变性研究越来越被人们重视 ,得到了许多有意义的研究成果 。 王红伟等
[3]
针对“三软”煤层巷
道围岩大变形 、难支护的具体情况 ,以显德汪矿主输送大巷为研究对象 ,进行三轴压缩流变试验 ,获取了泥岩
的流变参数 。 陈渠等
[4]
对 3 种沉积软岩进行了三轴蠕变试验 ,探讨了岩石在不同条件下的强度 、变形特征以
及变形 、变形速率和时间依存性的影响因素 。 石膏为我国国民经济发展中一种重要的矿产资源 ,基本上采用
房柱式开采 。 石膏开采后矿柱长期存在于井下 ,在上覆岩层荷载的长期作用下石膏矿柱发生蠕变 ,在石膏矿
山中不乏因矿柱蠕变失稳而引起的大面积矿房垮塌灾害事故 。 河北省邢台某石膏矿 ,2002 年 4 月老空区发
生大面积冒顶塌方事故 ,地表形成 15 000 m
2
的塌陷区 ,造成了重大人员伤亡 。 研究石膏矿房矿柱在上覆岩