›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (8): 2370-2376.doi: 10.16285/j.rsm.2015.08.033

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

金属矿山阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型分析

曹 帅1, 2,杜翠凤1, 2,谭玉叶1, 2,付建新1, 2   

  1. 1.北京科技大学 土木与环境工程学院,北京 100083;2.北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083
  • 收稿日期:2014-07-15 出版日期:2015-08-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 杜翠凤,女,1966年生,教授,博士,主要从事矿山灾害防治及安全生产管理信息系统等方面的研究工作。E-mail: ducuifeng@126.com E-mail:sandy_cao@foxmail.com
  • 作者简介:曹帅,男,1988年生,博士研究生,主要从事采矿工艺及岩石力学等方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助(No. 51374033);高等学校博士学科点专项科研基金(No. 20120006110022)。

Mechanical model analysis of consolidated filling pillar using stage-delayed backfill in metal mines

CAO Shuai1, 2, DU Cui-feng1, 2, TAN Yu-ye1, 2, FU Jian-xin1, 2   

  1. 1. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines of Ministry of Education, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
  • Received:2014-07-15 Online:2015-08-11 Published:2018-06-13

摘要: 矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平应力和剪应力的变化规律。研究表明:矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大;剪应力在矿柱中心位置达到最大,且高度越大,剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时,其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 kPa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

关键词: 阶段嗣后充填, 胶结充填体矿柱, 力学模型, 应力分布, 滑动摩擦

Abstract: Pillar width and backfill self-sustaining height are two significant factors in the stage-delayed backfill. A mechanical model for the stage-delayed backfill pillar is established and analyzed on the basis of the elastic plane strain assumption. Taking an iron mine for example, the control variable method (CVM) is used to predict the trends of horizontal stress and shear stress of pillars with different widths and heights. The research results show that: (1) The maximum width and height of the room are 19.8 m and 103.2 m respectively. Horizontal stress of the cemented tailing-filling pillar increases with the increase of pillar height. (2) Shear stress reaches the maximum value at the pillar center, and increases continually with increasing pillar height. When the pillar widths are 15, 18 and 20 m, the corresponding shear stresses are 243.8, 292.6 and 325.1 kPa. The primary reason of the caused shear stress is that the sliding friction occurs on the contact surface of the backfill pillar and the spacer pillar under horizontal stress conditions.

Key words: stage delayed backfill, consolidated filling pillar, mechanical model, stress distribution, sliding friction

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