沖擊荷載作用下采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理研究及應(yīng)用.pdf

1、采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)是地下礦山采場(chǎng)的重要受礦、出礦工程，直接關(guān)系到采場(chǎng)資源的安全、經(jīng)濟(jì)和高效回收。本文緊密結(jié)合“冬瓜山采空區(qū)激光精密探測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究”科研課題，綜合運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)、理論分析和數(shù)值模擬等手段，探尋冬瓜山銅礦采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下?lián)p傷破壞機(jī)理并提出了相應(yīng)的防損技術(shù)措施，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)針對(duì)冬瓜山銅礦因采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)損傷較嚴(yán)重致使大量礦量殘留在采場(chǎng)內(nèi)難以充分回收的工程實(shí)際，采用CMS和Surpac等數(shù)字化手段

2、，在獲取底部結(jié)構(gòu)的損傷信息，構(gòu)建底部結(jié)構(gòu)損傷的可視化三維模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)底部結(jié)構(gòu)損傷的可視化分析，獲得了底部結(jié)構(gòu)損傷的主要類型，完成對(duì)采場(chǎng)由于底部結(jié)構(gòu)損傷而導(dǎo)致的難以回收存留礦量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。
　　 (2)在分析沖擊波在巖體中的傳播特性的基礎(chǔ)上，開展爆落礦石對(duì)采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)主要受礦面的沖擊斜入射研究，得出了底部結(jié)構(gòu)的損傷程度與受礦斜面角取值有關(guān)，當(dāng)角度取值在45°左右時(shí)，底部結(jié)構(gòu)所受到的壓剪耦合損傷最大;通過對(duì)底部結(jié)構(gòu)動(dòng)力擾動(dòng)的

3、力學(xué)模型進(jìn)行分析，初步揭示了塑性應(yīng)變能的累積導(dǎo)致底部結(jié)構(gòu)損傷破壞的沖擊動(dòng)力學(xué)機(jī)理。
　　 (3)運(yùn)用損傷力學(xué)原理，開展了沖擊荷載作用下各向異性的彈塑性巖體損傷演化規(guī)律研究，從細(xì)觀角度揭示了沖擊荷載作用下底部結(jié)構(gòu)巖體損傷演化的機(jī)理;運(yùn)用斷裂力學(xué)理論，對(duì)頻繁沖擊荷載作用下巖體的損傷累積及裂紋擴(kuò)展進(jìn)行研究，從宏觀角度揭示了底部結(jié)構(gòu)巖體在爆落礦石頻繁沖擊作用下的動(dòng)態(tài)損傷累積及破壞機(jī)理。
　　 (4)在沖擊荷載作用下采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)損

4、傷機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，研究提出優(yōu)化底部結(jié)構(gòu)斜面角和進(jìn)行錨桿支護(hù)的底部結(jié)構(gòu)防損技術(shù)措施，并對(duì)防損效果進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證。結(jié)果表明，增大底部結(jié)構(gòu)斜面角和對(duì)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨桿支護(hù)可以在一定的程度上減小其所受的壓剪耦合損傷。
　　 本文率先開展采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)的沖擊損傷機(jī)理研究，初步揭示了采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的損傷規(guī)律，提出了采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)防損技術(shù)措施，研究成果對(duì)礦山減少采場(chǎng)殘留礦量，提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)安全、高效資源回收具有重要的現(xiàn)實(shí)意