·1518 工程科学学报，第38卷，第11期 本文在V“矿体实际三维地应力计算模型中，采用 以实现大规模开采.因此需要优化选择合理的分段高 杀死开挖单元的方法对-680m中段进行回采单元开 度，在安全的作业环境下进行大规模开采 挖模拟分析研究，在保证中段应力合理及采场稳定的 综合考虑V矿体原有的阶段高度和凿岩设备等 前提下，确定出最大的回采单元（分段高度和跨度） 因素，选择五种分段高度8、10、12.5、14和17m进行数 2.2.1分段高度优化 值模拟分析.本文采用固定采场跨度，改变分段高度 分段高度对采场两帮的稳定性起到主要作用.分 的方式，对跨度8、12和16m的采场分别配以不同的 段高度越大，两帮越容易出现片帮现象，危及人员和设 高度参数(8、10、12.5、14和17m),形成15种不同的 备安全；而分段高度较低，则会降低采场生产能力，难 方案，如表2所示 表2分段高度优化方案 Table 2 Optimization scheme of sublevel height 方案 3 6 7 910 1112 131415 跨度/m 8 88 8 8 12 12 1212121616161616 分段高度/m 810 12.514 17 8 10 12.51417 8 1012.514 17 选取两帮位移(U,)和最大主应力（σ，）为指标进 算结果见表3.由于对模型施加了三维梯度增加的初 行分析对比，在ANSYS中模拟计算，得到各个方案的 始地应力，模拟结果出现了两帮最大水平位移点在两 两帮位移对比曲线图如图3所示，各方案U,及σ，计 帮中线偏下的现象 ◆方案1 (a)18 ·方案6 18 。一方案2 16 +一方案7 6 一方案3 +方案4 114 方案8 14 -方案5 2三 ·-方案9 ◆-方案10。 10 8 8 6 6 4 4 ◆一 0 0 30 -24 -18 -12 0 30 -24 -18 12 6 两帮水平位移/mm 两帮水平位移mm 方案11 ,@18 ·方案12 16 +方案13 14 ←方案14 12 -方案15 0 8 6 3 0 -30-24-18-1260 两帮水平位移/mm 图315种方案两帮位移对比曲线图.(a)方案1~5：(b)方案6~10：(c)方案11~15 Fig.3 Displacement comparison of the two sides for the 15 schemes:(a)Plan 1-5:(b)Plan 6-10:(c)Plan 11-15 表315种方案模拟结果对比表 Table 3 Simulation result comparison of the 15 schemes 方案 3 67 8 910 1112 14 15 1/MPa 28.3 29.431.131.933.635.035.837.638.440.341.642.644.145.347.5 U,/mm 11.516.721.423.729.610.516.320.623.5299.415.7202328.5 由两帮水平位移对比曲线及对比分析表可知，在 平位移量和最大主应力的大小，分段高度为8、10、 采场跨度相同的情况下，分段高度决定着采场两帮水 12.5、14和17m时，对应的两帮最大水平位移量分别工程科学学报，第 38 卷，第 11 期 本文在 V# 矿体实际三维地应力计算模型中，采用 杀死开挖单元的方法对 － 680 m 中段进行回采单元开 挖模拟分析研究，在保证中段应力合理及采场稳定的 前提下，确定出最大的回采单元( 分段高度和跨度) ． 2. 2. 1 分段高度优化 分段高度对采场两帮的稳定性起到主要作用． 分 段高度越大，两帮越容易出现片帮现象，危及人员和设 备安全; 而分段高度较低，则会降低采场生产能力，难 以实现大规模开采． 因此需要优化选择合理的分段高 度，在安全的作业环境下进行大规模开采． 综合考虑 V# 矿体原有的阶段高度和凿岩设备等 因素，选择五种分段高度8、10、12. 5、14 和17 m 进行数 值模拟分析． 本文采用固定采场跨度，改变分段高度 的方式，对跨度 8、12 和 16 m 的采场分别配以不同的 高度参数( 8、10、12. 5、14 和 17 m) ，形成 15 种不同的 方案，如表 2 所示． 表 2 分段高度优化方案 Table 2 Optimization scheme of sublevel height 方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 跨度/m 8 8 8 8 8 12 12 12 12 12 16 16 16 16 16 分段高度/m 8 10 12. 5 14 17 8 10 12. 5 14 17 8 10 12. 5 14 17 选取两帮位移( Ux ) 和最大主应力( σ1 ) 为指标进 行分析对比，在 ANSYS 中模拟计算，得到各个方案的 两帮位移对比曲线图如图 3 所示，各方案 Ux及 σ1 计 算结果见表 3． 由于对模型施加了三维梯度增加的初 始地应力，模拟结果出现了两帮最大水平位移点在两 帮中线偏下的现象． 图 3 15 种方案两帮位移对比曲线图． ( a) 方案 1 ～ 5; ( b) 方案 6 ～ 10; ( c) 方案 11 ～ 15 Fig． 3 Displacement comparison of the two sides for the 15 schemes: ( a) Plan 1 － 5; ( b) Plan 6 － 10; ( c) Plan 11 － 15 表 3 15 种方案模拟结果对比表 Table 3 Simulation result comparison of the 15 schemes 方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 σ1 /MPa 28. 3 29. 4 31. 1 31. 9 33. 6 35. 0 35. 8 37. 6 38. 4 40. 3 41. 6 42. 6 44. 1 45. 3 47. 5 Ux /mm 11. 5 16. 7 21. 4 23. 7 29. 6 10. 5 16. 3 20. 6 23. 5 29 9. 4 15. 7 20 23 28. 5 由两帮水平位移对比曲线及对比分析表可知，在 采场跨度相同的情况下，分段高度决定着采场两帮水 平位移量和最大主应力的大小，分 段 高 度 为 8、10、 12. 5、14 和 17 m 时，对应的两帮最大水平位移量分别 ·1518·