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东升庙铅锌矿地下矿床开采形成的多处采空区,使岩层发生位移,应力平衡被打破。根据相关部门按照目前的采矿现状统计,若950m、900m中段连续采空,其上盘暴露面积、顶板暴露面积将达到92969m2,采空区体积达到1101540m3,如此大范围的采空区和暴露顶板将严重威胁矿山的安全生产。鉴于采空区内存在如此大的安全隐患,本文对采空区顶板冒落形成的冲击波进行了研究,并解决了冒落产生的冲击波对下一阶段的安全生产和巷道内的人员安全、机械设备正常运作的问题。本论文主要采用流体动力学,多孔介质流体力学,动网格建模,fluent数值模拟,对采空区的安全问题进行了研究,得出如下的结果: (1)运用古典力学定律和现代滤流理论计算并结合现场的实测数据得出缓冲垫层的合理厚度为15m~20m。 (2)通过对冒落体的力学分析得出冒落体加速度的方程,从而使用 UDF编写动网格同时对采区内动静网格重新划分的方法把网格合并来模拟顶板冒落的过程。 (3)通过对模拟结果的对比我们发现当我们使用15m缓冲垫层是冲击波的总压不足以威胁下一阶段的安全生产和人员所能接受的3KPa风压,但是冲击波在巷道中的传播速度仍然达到52.3m/s远远超出人体伤害界限。 (4)冲击波在巷道中的传播距离达到500m,我们在生产区和采空区之间的巷道中设置齿形阻波墙,有效的限制冲击波的传播速度低于12m/s,保障了行人的安全。 (5)因为顶板冒落过程会有部分绕流的流体,我们将在采空区上部开凿一条与地表相连的方形天窗井,在采空区形成负压长宽高的规格为4.0m×4.0m×208m。 (6)通过采用先进手段实测空区形状及参数、进行有效的采空区围岩移动观测、严格执行回采顺序的科学衔接,简化处理工艺,提高生产效率,从而保障矿山的安全生产。 综上所述,采空区的缓冲垫层厚度选取为16.5m,大大降低了冲击波风压对人体的威胁,确保了下个阶段的安全开采,同时又设立了齿形阻波墙将冲击波速将低于12m/s。本论文解决了冲击波风压和传播速度的危害,为同类型金属矿山采空区冲击波危害处理提供了一定的参考经验。