【摘 要】
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巷道和空区顶板冒落危害严重影响矿山的安全生产,准确预测空区冒落规律是采矿科技工作者长期以来的愿望。节理的存在破坏了岩体的连续性和完整性,严重地影响着整个岩体结构的
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巷道和空区顶板冒落危害严重影响矿山的安全生产,准确预测空区冒落规律是采矿科技工作者长期以来的愿望。节理的存在破坏了岩体的连续性和完整性,严重地影响着整个岩体结构的力学行为,顶板节理分布的复杂性和随机性是顶板冒落稳定性评价不容忽视的因素。因此,开展基于节理化岩体在不确定性下的顶板冒落规律研究具有重要的理论和实际意义。主要研究内容包括:(1)归纳了采空区顶板冒落规律、节理产状统计分布类型以及节理化岩体的破坏机理和研究方法,并总结了蒙特卡洛法模拟技术的发展状况,为节理岩体顶板的数值表征提供了思路。(2)基于蒙特卡洛法模拟节理网络技术,根据两组现场勘探得到的节理面统计参数,生成了二维节理裂隙网络,以实现节理裂隙的表征,并针对其中一组节理裂隙网络,通过ANSYS生成网格数据并导入岩石破裂过程分析RFPA软件进行了数值模拟,得出了节理化岩体弹性模量和强度指标。(3)采用岩石破裂过程分析系统(RFPA),针对已提出的计算采空区临界冒落跨度的公式开展数值模拟,通过将数值结果与现存的理论分析解进行对比,进行RFPA程序的校验;而后,结合一个矿山的实际作业问题,通过数值模拟和理论计算,求解了顶板的临界冒落跨度,为矿山实际工作提供参考。(4)基于考虑节理影响的数值模拟方法,构建了含两组不同倾角节理化顶板的数值模型,计算了不同埋深、不同节理强度条件下节理化顶板冒落过程中发生离层、弯曲、断裂直至冒落的全过程,求得了不同工况下节理化顶板的临界冒落跨度和冒落高度。
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