摘要
采空区是矿山的主要灾害源之一,易造成如空区坍塌、地表沉陷等灾害,严重影响矿山的安全生产,因此有关矿山采空区稳定性的研究意义重大.为了更合理、更准确地分析采空区的稳定性和全方位、生动地展示采空区变形失稳的具体过程,本文针对获各琦铜矿空区群的工程实际,综合采用岩石力学试验、理论分析、数值模拟与可视化仿真等方法,开展了矿山采空区稳定性分析及其变形失稳过程可视化仿真研究.主要研究内容如下: (1)确定了研究区域矿岩的岩体力学参数.在开展的密度试验、单轴抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和三轴试验等室内岩石力学试验的基础上,利用新Hoek-Brown强度准则进行了岩石力学参数工程折减,得出了符合工程实际的矿岩岩体力学参数. (2)建立了采空区三维几何模型,获取了采空区信息.根据矿区采空区实测图,利用3DMINE软件建立了采空区三维几何模型,获取了采空区的空间分布状态、体积及高度等信息. (3)完成了采空区稳定性数值模型建立与计算,对采空区稳定性进行了数值分析.利用已得出的岩体力学参数与建立的采空区三维几何模型,基于3DMINE-MIDA S/GTS-FLAC3D软件耦合技术建立了采空区稳定性数值模型;根据计算结果,对各采空区围岩的顶板沉降、最大主应力、最小主应力、剪切及拉伸塑性区状态进行了分析:根据采空区围岩的位移、应力及塑性区状态与采空区信息,建立了"采空区稳定性等级分级标准",以此标准评定了各采空区的稳定性等级. (4)建立了采空区变形失稳过程可视化仿真模型,实现了采空区变形失稳过程可视化仿真.在数值模拟的基础上,创新性的实现了软件FLAC3D与EnSight的数据耦合,并利用该技术建立了相应的可视化仿真模型;主要通过可视化仿真动画全方位、生动地展示了采空区周边地质体动态响应过程与典型采空区的变形失稳动态过程.