基于矿柱失稳风险分析的采空区关键矿柱重定义与辨识

作     者：蔡鑫 黄涯帅 周子龙 袁纪锋 臧海智 陈璐 黄英华 付俊 王运敏 CAI Xin;HUANG Yashuai;ZHOU Zilong;YUAN Jifeng;ZANG Haizhi;CHEN Lu;HUANG Yinghua;FU Jun;WANG Yunmin

作者机构：中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司云南昆明650051 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(52334003) 国家自然科学基金青年基金项目(52104111) 湖南省科技人才托举工程资助项目(2023TJ-X80) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第1期

页      码：216-225页

摘      要：采空区大规模坍塌是地下矿山典型灾害之一,采空区内关键矿柱失稳是其发生的重要诱因。为精准辨识采空区内的关键矿柱,基于采空区矿柱群连锁失稳机制与风险理论,完善采空区关键矿柱基本概念,并创新提出一种基于矿柱失稳风险分析的关键矿柱识别方法,主要包含以下步骤:(1)通过现场调研或经验估计,获得采空区矿柱强度分布特征,进而构建采空区矿柱强度概率密度函数;(2)引入应力扩散最大距离公式,计算各矿柱承载应力,从而获得各矿柱的失稳概率;(3)假定任意矿柱率先失稳,通过矿柱应力动态更新迭代方法,计算单矿柱失稳诱发柱间应力传递与矿柱群系统失稳特征;(4)利用采空区矿柱群承载面积损失率指标定量表征单矿柱失稳致灾性(单矿柱失稳诱发采空区坍塌灾害的严重程度);(5)联合矿柱失稳概率及其致灾性,确定各矿柱失稳风险值,取失稳风险值最高矿柱为采空区关键矿柱。将提出方法应用于Fetr6矿区进行验证,结果表明,该方法所需参数较易获取,计算过程简单,物理意义明确,较传统安全系数法结果更科学、合理,有望在实际工程中取得广泛应用。

主 题 词：采矿工程 采空区 地下矿柱群 连锁坍塌 关键矿柱 失稳概率 失稳致灾性 风险评估 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13722/j.cnki.jrme.2023.0884

馆 藏 号：203125458...