[发明专利]一种急倾斜厚大矿体矿房水平布置方法

说明书

一种急倾斜厚大矿体矿房布置方法，属于地下矿体的矿房设计方法技术领域，用于急倾斜厚大矿体连跨结构体系的矿房布置、参数计算。其技术方案是：按照一、二步矿房将矿体水平分成三跨二次超静定的拱形桁架结构受力体系；求得不同静定条件下的轴力分布；求解出二次超静定拱形桁架受力体系的支座反力和体系内部杆件轴力分布；按公式计算得出单跨半跨值l与二步矿房宽度b的关系，可以此对矿房进行布置设计，并对矿房矿柱稳定性进行分析；按公式计算得出单跨半跨值l与采场顶板岩层受拉区高度h的关系，以此对采场顶板受拉破坏进行分析。本方法运用极限平衡理论和摩尔库伦理论，计算矿房结构参数，并分析其稳定性，对矿房进行合理布置。

技术领域

本发明涉及一种急倾斜厚大矿体连跨结构体系的矿房布置、参数计算方法，属于地下矿体的矿房设计方法技术领域。

背景技术

目前，随着高科技与工业化融合不断深化，对资源的开发利用的科技水平有了显著提高，为现代工业的高速发展和资源供应提供了强大的科技支撑，使得地下超大规模开采逐渐成为矿业领域发展的新方向。针对超大规模矿体资源开发项目，大结构参数空场嗣后充填采矿技术得到进一步推广应用，该采矿技术结合了空场法和充填法两种采矿方法的优势，加之大分段高度和大矿房参数，可以在保证地表不塌陷情况下的资源高效开采，具有安全、高效、成本相对低的特点。但该技术中的矿房结构参数较多地采用类比法、岩梁法、板壳法等，并通过力学计算软件进行检验来进行计算和设计，这些计算和设计方式较为复杂，且没有充分考虑井下矿体开采活动带来的地下空间结构体系作用。因此，为确保井下规模化开采中的安全性、设计的科学性、计算过程的简化性，就需要综合考虑井下岩体空间结构体系作用，创造一种新的计算方法来进行分析，将回采矿房和支撑矿房矿柱及顶板岩层作为一个完整的结构体系进行研究，对体系中的应力分布与矿岩体承载强度进行对比分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种急倾斜厚大矿体矿房水平布置方法，这种矿房水平布置方法提出一种将矿体水平分成三跨的拱形桁架受力结构体系，通过对矿房结构参数进行计算，并分析其稳定性，达到对矿房进行合理布置的目的。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种急倾斜厚大矿体矿房水平布置方法，它按照以下步骤进行：

步骤1，按照一、二步矿房将矿体水平分成三跨二次超静定的拱形桁架结构受力体系；

步骤2，利用几何关系及力学平衡关系对上述二次超静定的拱形桁架结构受力体系在不同静定条件下的轴力分布进行计算；

步骤3，利用力法原理求解出上述二次超静定拱形桁架受力体系的支座反力和体系内部杆件轴力分布；

步骤4，根据桁架空间几何条件、上覆荷载、支撑矿柱支座反力及矿岩物理力学性质按下述公式(I)、(II)、(III)、(IV)计算：

L＝6l (IV)

其中，

l—为每个连跨的半跨值，m；

P—为上覆载荷外力值，N；

q—为均布荷载，MPa；

c—为矿岩粘聚力，MPa；

b—为二步矿房宽度，m；

h—为采场顶板岩层受拉区高度，m；

L—为厚大矿体水平厚度，m；

—为摩擦角，°；