·422· 北京科技大学学报 1999年第5期 存在粘结应力.同时，由于da,/dx是与dMdr成 矿的具体情况，对充填体假顶在采矿过程中的 正比的，而dMdx=F(剪力)，因此粘结应力沿钢 变化情况进行了模拟分析 筋长度方向的变化规律与剪力F的变化规律一 2.1焦家金矿的基本情况 致，即充填体截面的剪力越大，则该处的粘结应 矿山现主要采用上向进路尾砂胶结充填采 力也越大. 矿法，高水固结充填用于下向进路采矿法.矿 岩及高水固结充填体的力学参数见表2. 2模拟模型 为了便于问题的分析，结合山东省焦家金 表2矿岩及充填体的力学参数 类型 密度 弹性模量 泊松比 抗压强度 抗拉强度 粘结强度 内摩擦角 p/g.cm E/GPa d./MPa o/MPa c/MPa a() 上盘 2.59 23.45 0.278 72.9 0.572 18.63 44.25 矿体 2.61 24.85 0.234 74.0 0.749 19.86 42.01 下盘 2.86 19,85 0.187 99.4 0.652 25.73 35.87 充填体 1.70 0.275 0.200 3.20 0.300 0.60 16.70 2.2模拟模型 前，不管有无铺网，围岩主应力的分布大致相 依据该矿4001采场的基本条件，建立了二 同，在充填体和矿体之间出现较大的应力集中， 维平面岩石力学计算模型（图2） 这是由2种不同性质材料的边界效应所致，但 18m 4m 18m 2种模型中的剪应力（σ，-o)/2却有着很大的差 4「距地表 别，由于钢筋的存在，在钢筋的附近产生了剪应 110m 力的集中.而无钢筋网模型中，该处则没有剪应 力的集中.下面根据有无钢筋的条件，分别讨论 上盘 充填体 进路开掘后的情况. L充填体<钢筋 3.1无钢筋铺网的充填体 进路开掘后，顶板和围岩的位移情况见图 E 采场进路 3.由图可见，进路周围矿体产生的位移很小：而 矿体 下盘 作为人工假顶的充填体位移较大，并且其位移 由两帮向中央逐渐增大，在进路中央达到最大 值.尽管产生了较大的位移，但最终充填体仍保 图2模拟模型 持整体状态，没有出现冒落现象， 在开采区域内，垂直矿体走向方向上取剖 面，尺寸为模型宽40m,高38m,模型上部距地 表110m.进路高3m,宽度4m,进路上方到模型 位移矢量场 边缘20m,进路下方取矿体厚度15m.模型共划 最大值=0.6361m 分成1200个四边形平面单元.模型两侧的边界 条件为限定水平位移的滑动支撑，由于进路周 围的对称性，计算模型取模型的1/2，因而取进 路的12作为左边界：模型底部的边界条件为限 定垂直位移的滑动支撑 图3进路开掘后围岩位移矢量场 3数值分析 进路周围的应力状态及其变化情况见图4. 在进路开掘前，应力主要是在充填体和矿体的 利用FLAC程序分别对配置钢筋和无钢筋 边界之间产生集中，进路开掘后，进路上方的应 网的2种情况进行了模拟，由于进路的对称性， 力得到释放而减小，原来集中的最大主应力 仅对半边进路的情形进行了模拟.在进路开掘北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 存 在 粘 结 应 力 同 时 ， 由于 氏 是 与 成 正 比 的 ， 而 剪力 ， 因 此 粘 结 应 力沿 钢 筋 长 度 方 向 的变 化 规 律 与 剪 力 的 变化 规 律 一 致 ， 即 充填 体截 面 的剪 力 越大 ， 则 该 处 的粘 结应 力 也 越 大 模 拟模型 矿 的 具 体情 况 ， 对 充 填 体 假 顶 在 采矿 过 程 中 的 变 化 情 况 进 行 了模 拟 分 析 焦 家 金 矿 的基 本 情 况 矿 山现 主 要 采 用 上 向进 路尾 砂 胶结 充填 采 矿 法 ， 高水 固 结充 填 用 于 下 向进 路 采矿 法 「刘 矿 岩 及 高水 固 结充填 体 的力 学 参 数 见 表 为 了便 于 问题 的分 析 ， 结合 山东 省焦 家金 表 矿岩 及 充填体 的 力学参数 类 型 密 度 泊 松 比 粘 结强度 · 一 弹性模 量 万 抗压 强 度 久 抗拉强度 氏 内摩 擦角 ，了伟， 上盘 矿 体 下 盘 充填 体 模 拟模 型 依 据 该矿 采场 的基 本 条件 ， 建立 了二 维 平 面 岩 石 力 学计 算模 型 图 － 叫 一 － 一 一 一 距 地表 上盘 充 填体 介兰 一一 … 一丁 ‘ 宙州︵巳二三三任 图 模 拟 模型 在 开 采 区 域 内 ， 垂 直 矿 体 走 向方 向上 取 剖 面 ， 尺 寸 为模 型 宽 ， 高 ， 模 型 上 部 距 地 表 进路高 ， 宽度 ， 进 路 上 方 到 模型 边缘 ， 进路 下 方取 矿 体 厚度 巧 模型 共划 分 成 个 四边 形 平 面 单 元 模 型 两 侧 的边 界 条件 为 限 定 水 平 位 移 的滑 动 支 撑 ， 由于 进 路 周 围的对称 性 ， 计 算模 型 取 模 型 的 ， 因 而 取 进 路 的 作 为左 边 界 模 型 底 部 的边 界 条件 为 限 定 垂 直 位 移 的滑 动 支 撑 前 ， 不 管有 无 铺 网 ， 围岩主 应 力 的分 布大致相 同 ， 在充填体和 矿体之 间出现较大 的应 力集 中 这 是 由 种不 同性质材料 的边 界 效 应 所 致 ， 但 种 模 型 中的剪应 力 。 一 氏 却 有 着很 大 的 差 别 ， 由于钢 筋 的存在 ， 在钢 筋 的附近产 生 了剪应 力 的集 中 而无钢 筋 网模型 中 ， 该处 则 没 有 剪应 力 的集 中 下 面根据有无 钢筋 的条件 ， 分 别讨论 进路 开 掘 后 的情况 无 钢筋 铺 网 的充填体 进 路 开 掘 后 ， 顶板和 围岩 的位 移情况见 图 由图可 见 ， 进路周 围矿体产 生 的位 移很小 而 作 为人 工 假顶 的充填体位移较 大 ， 并且 其位移 由两 帮 向中央逐 渐 增 大 ， 在 进 路 中央达 到最 大 值 尽管产生 了较大的位 移 ， 但最 终充填体仍保 持整 体状 态 ， 没 有 出现 冒落 现象 位移矢量 场 最 大值 …… ‘ 数 值 分 析 利用 程 序 分 别 对 配 置 钢 筋和 无 钢 筋 网 的 种情 况进 行 了模拟 ， 由于 进 路 的对 称性 ， 仅对 半边进 路 的情 形 进 行 了模拟 在 进 路 开 掘 图 进路开 掘 后 围岩位 移 矢量 场 进 路 周 围的应 力状 态 及 其变化情况 见 图 在 进 路 开 掘 前 ， 应 力主 要 是 在 充 填 体和 矿 体 的 边 界之 间产生 集 中 进 路 开 掘 后 ， 进 路 上 方 的应 力得 到 释 放 而 减 小 ， 原 来集 中的最 大 主 应 力氏