1、采空区稳定的可靠度及其影响因素的敏感性分析研究,安全人之家 https:/,主 要 内 容,绪论 采空区稳定性影响因素敏感性分析 采空区稳定的可靠度分析计算 可靠度影响因素的敏感性研究 工程应用 结论及展望,安全人之家 https:/,1 绪 论,1.1 课题的提出及研究意义,目前我国大多数矿山，留下大量未处理的采空区。采空区的存在，严重影响了矿山的安全生产。采空区对工程的危害是显著的，主要体现在两个方面：一是采空区顶板大面积冒落，产生气流冲击，对井下工作人员和设备产生重大伤害，而且可能引起地表沉陷和开裂，地面建筑物的陷落、倒塌及矿区地震等形式的严重地压灾害；另一个就是在矿山开采过程中，采空区
2、围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，从而淹没坑道和工作面，造成损失,安全人之家 https:/,影响采空区稳定性的因素很多，比如顶板暴露面积、矿柱的形状及尺寸、岩体的物理力学性质、岩体中的结构面、采空区赋存的条件、地下水、采矿时的爆破震动等,影响采空区稳定性的因素很多而且复杂，从目前的研究现状来看，没有将影响采空区稳定性的因素进行排序研究，也没有从采空区顶板稳定性入手，对采空区稳定的可靠度进行研究。为此，本文以云南景谷矿冶有限公司宋家坡矿段采空区为研究背景，采用数值模拟、敏感性和可靠度分析相结合的方法进行研究。针对宋家坡矿段矿体较多，赋存条件比较复杂的
3、特点，建立了不同埋深、不同倾角、不同高度和顶板暴露面积的采空区模型，通过计算分析，从可靠度方面来研究采空区稳定性,安全人之家 https:/,1.2 本文研究的内容及技术路线,安全人之家 https:/,2 采空区稳定性影响因素敏感性分析,2.1 影响采空区稳定的因素,围岩的物理力学性质 采空区形态 采空区埋藏深度 地质构造 水文地质 外力作用,安全人之家 https:/,2.2 正交试验设计,指标的选取 因素的选取 水平和正交表的选取 L50(511,安全人之家 https:/,因素水平表,安全人之家 https:/,2.3 计算模型,安全人之家 https:/,2.4 试验方案及结果,试验
4、方案及结果见论文中表2-3,安全人之家 https:/,2.5 试验结果分析,未破坏比极差分析表,安全人之家 https:/,最大拉应力极差分析表,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,最大位移极差分析表,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,采空区形状及赋存状态与未破坏比关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,岩石物理力学参数与未破坏比关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,采空区形状及赋存状态与最大拉应力关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,岩石物理力学参数与最大拉应力关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家
5、https:/,采空区形状及赋存状态与最大位移关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,岩石物理力学参数与最大位移关系图,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,各因素最大、最小水平表,H =E = C h =S = kt,2.5 试验结果分析,安全人之家 https:/,3 采空区稳定的可靠度分析计算,3.1 可靠度的计算方法,一次二阶矩法 JC 法 蒙特卡洛方法,安全人之家 https:/,3.2 极限状态方程的建立,安全人之家 https:/,3.3 可靠度的计算,1、蒙特卡洛法,程序模拟框图,安全人之家 https:/,随机变量分布参数表,模拟计算结果,模拟次
6、数与误差表,安全人之家 https:/,2、JC法,安全人之家 https:/,3.4 本章小结,在对采空区稳定影响因素敏感性分析的基础上，以弹性模量、粘聚力、内摩擦角、采空区高度、顶板暴露面积和埋深作为随机变量，根据莫尔强度理论，结合FLAC3D模拟计算结果，回归出了采空区稳定的极限状态方程。采用蒙特卡洛法和JC法对采空区稳定的可靠度进行分析计算，得出模拟次数N=10000时，蒙特卡洛法可以满足工程评价精度要求，两种可靠度计算方法计算结果一致,安全人之家 https:/,4 可靠度影响因素的敏感性研究,采空区稳定的可靠度对随机变量的敏感性问题可分为两种：第一是对分布参数的敏感性，用以反映随机变量分布参数（如均值、方差等）对可靠度的影响；第二是对极限状态方程参数的敏感性，用以反映分布参数一定时，由于随机变量对极限状态方程的影响，而导致对可靠度的影响,安全人之家 https:/,4.1 随机变量分布参数对可靠度的影响,弹性模量与失稳概率关系图,安全人之家 https:/,粘聚力与失稳概率关系图,4.1 随机变量分布参数对可靠度的影响,安全人之家 https:/,内摩擦角与失稳概率关系图,
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