[发明专利]一种地下采场胶结充填体强度动态设计方法

摘要

本发明公开一种地下采场胶结充填体强度动态设计方法，属充填法开采领域。该设计方法包括以下步骤：(1)根据采场埋藏深度，通过静水压力理论计算出采场充填体顶部受力值和侧向受力值；(2)将充填体与围岩相互作用力学模型简化为侧压相同的三维受力问题，采场充填体的破坏遵循Hoek‑Brown经验强度破坏准则；(3)根据不同条件的充填采场对胶结充填体的质量要求，确定胶结充填体的完整性指标；(4)将满足在特定充填质量要求下的胶结充填体强度值与同时满足采场充填体自立要求时的强度值对比，取二者间最大值。本发明的特点是既考虑了实际采场的胶结充填体顶部受力状况及现场充填质量，又能适应采场尺寸变化对胶结充填体的强度值进行动态设计。

主权项

一种地下采场胶结充填体强度动态设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据采场埋藏深度，通过静水压力理论计算出采场充填体顶部受力值和侧向受力值；所述设计方法的对象是随机的，可依据任何采场的实际埋藏深度计算出充填体顶部和侧向受力值，根据静水压力理论，由下式计算出采场周边应力状态，充填体顶部受力公式：σv＝γH???????????????????(1)式(1)中γ为采场上覆岩层的密度；H为采场的埋藏深度；充填体侧向受力公式：σa=σv(1-λ)(1+λ)2(1+2λ)---(2)]]>式(2)中λ为构造系数，通常取1.1～1.3；其中，所述公式(2)中，以之比作为充填体侧向受力的修正系数；(2)将充填体与围岩相互作用力学模型简化为侧压相同的三维受力问题，采场充填体的破坏遵循Hoek?Brown经验强度破坏准则；A、对地下采场空区进行充填时，保证充填体与采场周边围岩接触良好，与顶部围岩完全接顶；B、将置于地下采场的充填体受力情况进行分解：顶部受到垂直应力，侧向受到相同侧压大小的水平应力；C、将力学模型中顶部岩体产生的外界力σv和侧向压力σa分别视为充填体发生破坏时的最大主应力和最小主应力，并满足以下准则：σv=σa+mσcσa+sσc2---(3)]]>式(3)中σc为充填体单轴抗压强度；m，s为无量纲参数，代表充填体的完整性，与充填颗粒类型、摩擦角、充填质量以及开采强度有关，通常s＝0～0.9，m＝0.0001～25.0。D、当采场开采强度一定时，开采扰动对引起围岩能量变化是一定的，充填体的作用只需提供足够弥补开采产生的形变能就能保持围岩的稳定。(3)根据不同条件的充填采场对胶结充填体的质量要求，确定胶结充填体的完整性指标；A、对充填体质量等级划分；B、根据采场充填采矿方法类型赋予现场所需充填体的完整性指标；(4)将满足在特定充填质量要求下的胶结充填体强度值与同时满足采场充填体自立要求时的强度值对比，取二者间最大值。A、将确定好的指标代入式(3)中进行充填体强度计算。B、地下采场充填体亦须满足其自立性要求，计算公式如下：σd=ρh1+(h/w)---(4)]]>式中σd作用在充填体底部的垂直应力；h充填体的高度；w充填体的宽度；ρ充填体容重。C、选择两种方法计算得到的最大值，此值即为采场充填体所需的最佳值。