礦山開采過程中頂板冒落沖擊振動規(guī)律相似試驗(yàn)研究

莫 超 陳星明 賈 達(dá) 劉小平 龍林健

（西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽 621010）

在金屬礦山地下開采過程中，因頂板冒落而引發(fā)的礦震是最為嚴(yán)重的危害之一。礦震發(fā)生的大多數(shù)原因?yàn)椴蓤霾煽諈^(qū)頂板冒落產(chǎn)生的沖擊動能直接作用于采場底部，沖擊動能其中一部分能量轉(zhuǎn)化為采空區(qū)底部巖體的形變能，另一部分能量以振動波的形式傳遞給采空區(qū)下部采場或相鄰地下工程結(jié)構(gòu)，造成劇烈振動并致其發(fā)生垮塌破壞。礦震的危害具有瞬時(shí)性、短暫性、普遍性、先兆不明顯及難以預(yù)報(bào)等特點(diǎn)［1］，同時(shí)礦震震級受到多個(gè)因素的共同影響，其中最主要的因素是采空區(qū)頂板冒落時(shí)所產(chǎn)生沖擊動能的大小。通過相關(guān)研究資料［2-3］可知，下部采場所受沖擊動能大小的影響因素分別為采空區(qū)高度、頂板冒落量、礦體自身強(qiáng)度和采空區(qū)底部是否具有安全墊層。

本研究依據(jù)相似理論進(jìn)行砂漿配比，制作與礦山實(shí)際情況匹配的砂漿模型，通過物理試驗(yàn)?zāi)M地下礦山采空區(qū)頂板冒落，測定在不同冒落高度、不同冒落量、不同礦體強(qiáng)度以及有無安全墊層4種條件下采空區(qū)頂板冒落在下部各采場引起的沖擊振動速度，進(jìn)而揭示地下礦山上部采空區(qū)頂板冒落對礦山下部采場穩(wěn)定性影響的規(guī)律，為礦山安全生產(chǎn)提供參考。

1 相似模型制作

1.1 試驗(yàn)所需材料

本次模具制作參考某礦山采場結(jié)構(gòu)，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)（分段高度×進(jìn)路間距）為15 m×15 m，回采進(jìn)路尺寸（寬×高）為4.6 m×4.3 m。……