充填体下矿体开采顶板安全厚度的确定与优化

摘要

在采矿和岩土工程中，经常会遇到如何确定地下构筑物的顶板安全厚度问题。无论是矿山的地下采场，还是在隧道、建筑地下洞室等，工程结构的顶部岩层即顶板的稳定性往往是工程成败和安全事故发生的主导因素。因此，为了保证顶板自身及其结构空间的稳定性，必须科学和合理的确定项板的安全厚度。 项板安全厚度的确定实质上是一个复杂系统下的非线性科学问题。顶板岩体的破坏失稳是具有高度非线性特征的岩石材料的力学表现。传统上顶板安全厚度的确定方法均为半定量的方法，由于所考虑因素的片面性，在应用上受到严格限制。近年来，随着计算力学与数值方法的不断发展以及计算机技术的突飞猛进，数值模拟的可行性已成为当前岩体力学的重要特点。因此，将数值模拟技术应用于项板安全厚度的确定中无疑是一种非常可行和有效的手段。 本文是以华锡集团铜坑矿92号矿体为研究对象，针对如何确定重叠区下矿体回采过程中顶板安全厚度的问题为目标所展开的一系列研究。首先，以92号矿体工程地质条件为基础，根据梁板结构力学原理推导出不同顶板力学系统模型下的安全厚度求解公式，并运用极限平衡理论分析出重叠区下92号矿体顶板的安全厚度。然后采用有限元数值模拟分析出各影响因子与顶板安全厚度的关系，确定了顶板安全厚度的主要影响因子。并在此基础上采用多元逐步回归分析方法，建立了各主要影响因子共同作用下的顶板安全厚度的数学预测模型。最后，采用遗传算法对顶板安全厚度值作了进一步的优化。 论文结合传统计算方法与现代数值分析技术、计算机数值模拟与非线性理论来进行顶板安全厚度的确定，在一定程度上体现了岩体工程处理方法应用的趋势。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章92号矿体工程地质条件与岩体质量评价

第三章顶板结构力学特性与安全厚度的理论分析

第四章充填体下顶板安全厚度的数值模拟

第五章基于遗传算法的顶板安全厚度优化分析

第六章全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果