摘要：在地下矿山生产体系中，矿体开挖的动态作业，会使得矿体应力平衡状态受到破话，在应力重新分布后，应力作用更加明显，因此对采场稳定性产生影响。本文基于地下矿山采场失稳机理，说明FLAC3D在采场稳定性分析中的具体应用，并明确分析结论，以此为相关工作开展提供参考。
关键词：FLAC3D；矿山采场；稳定性分析
FLAC3D是基于二维有限差分程序拓展而来，主要用于土质、岩石等材料三维结构受力特性模拟和塑性流动分析的软件。基于模拟塑性破坏和塑性流动的准确分析，采用动态运动方程分析方法，能够较为快速、便捷的分析各种场景下特定材料三维结构受力情况。在地下矿山生产中，做好采场稳定性分析，结合分析结果做好支护处理，是确保采场运行稳定、有效提升生产安全水平的基本保障。
1、地下矿山采场失稳机理
1.1 采场围岩变形特性
在地下矿山采场作业流程中，围岩内垂直方向的应力会明显大于水平方向应力，在顶板围岩除，拉应力作用较为显著。而在拉应力超出极限并在继续开采作用下，必然会使得顶板及拐角部位发生裂隙现象[1]。在支护不到位情形下，则会出现变形破坏甚至是塌落现象。而在水平方向大于垂直方向应力时，顶板围岩则是受剪应力作用较为显著，使得围岩结构出现松动、错动或膨胀等现象，也会对造成围岩破坏，对生产运行安全产生影响。
怎么更新ios141.2 采场失稳模式
矿山采场失稳是地下矿山生产安全影响较为明显的问题，依据围岩变形特征和生产管理情况，失稳现象主要有三种模式：（1）顶板围岩局部位置为出现失稳，但矿柱能够保持稳定状态；（2）矿柱出现失稳现象，但顶板围岩依然较为稳定；（3）顶板和矿柱同时出现失稳现象。虽然这三种模式的表现形式有所差异，但是在其中任何一种失稳现象发生时，都会由于进一步发展而造成采场整体稳定性不足，因此利用先进技术对采场进行稳定性分析，为支护设计处理提供精准参考，是生产安全管理工作需要关注的重点内容[2]。
2、FLAC3D的具体应用
2.1 工程概况
西南地区某大型锡铜混合金属矿，整体品位较低，并呈大埋深状态，属于典型的大型贫矿。矿场整体赋存于花岗岩内蚀变带结构中，蚀变带长度约1200m，宽度介于350~700m之间，赋存标高850~1900m。现探明矿脉走向与蚀变带整体一直，倾角介于30~60°之间，宽度0.4~1.5m之间。当前开采作业段地层主要以碳酸盐岩和花岗岩为主，为确保采场生产作业安全，现利用FLAC3D软件构建模型，对其中某处作业区域进行稳定性分析。
2.2 模型构建
模型构建是FLAC3D运算的基础，也是分析结果精准度的关键影响因素。在本课题研究中，需要先利用三维可视化软件、采场现有二维断面图及地表等高线等数据，构建地表及地下采场的三维实体模型，并根据FLAC3D组织网格模型的运行要求，对模型进行转化。基于数值分析模型构建及计算结果，能够更加精准的反映采场生产过程中生产作业动态带来的应力变化特征，分析回采过程中的稳定性状态，以此为支护作业和其他安全措施实施提供参考。
2.3 物理力学参数及破坏准则
基于锡铜矿工程地质性质，岩矿体力学介质界定为泥灰岩、大扁豆灰岩、小扁豆灰岩、细条带灰岩、宽条带灰岩、硅质岩、矿体和充填体等，力学参数主要考虑弹性模量、泊松比、容重、凝聚力、内摩擦角、抗拉强度等。在进行模拟时，主要考虑泥灰岩、灰岩、硅质体和矿体等弹塑性材料相关参数，对破坏准则进行推导。推导过程是基于弹性应变增量、塑性应变增量，得出基于FLAC3D的岩土材料摩尔-库伦破坏准则模型
韩红强吻黄晓明2.4 初始条件和边界条件
been a long day初始应力场模拟是先确定边界模拟自重应力场，然后利用快速应力边界法地应力场拟合法，模拟构造应力场，确保水平应力场数据与实测值达到较为接近状态。边界条件是在模型的水平方向和底部边界位置施加对应的位移约束条件，上部边界则是采用自由边界模式。
火炬之光2 法师2.5 计算方案
由于地下矿山采场是多次开挖形成的，每次开挖均会对岩体施加荷载，并由此造成围岩变形和破坏。但是由于开挖作业形式不同、顺序不同，使得荷载加载路径有所不同。分布式
开挖的应力状态对线弹性介质的应力应变状态没有直接性影响，但是由于岩体非线性特征作用，在不同加载路径作用下，会表现为不同的力学响应。也就是前期开挖会对后续开挖作业产生影响。因此在进行采场稳定性分析时，需要在利用数值模拟模型依照实际开采顺序进行模拟，为便于模拟计算，将开采时间的不连续性认为单个采场是一次开挖完成，在时间上是连续的。计算从初始应力场进行，在开挖完成后，以最大不平衡力曲线作为平衡的判断依据，在接近于零且保持不变时，认为计算达到平衡；在发生突变时，代表正在开挖，围岩应力在调整后逐步趋于平衡。
2.6 结果分析
基于两个典型剖面进行分析，可以得出该矿山地下采场稳定性状况特征。首先是在应力变化方面，在采场开挖后，围岩中的原始应力状态会偏离平衡状态，并导致应力重分布和应力集中。在相邻采场中，这种交互作用更加显著，使得关键部位岩体应力出现集中现象。在集中应力与抗拉强度、抗剪强度等偏差作用下，会造成采场整体失稳。在位移变化特征方面分析，在采场开挖作业后，围岩和位移都会发生明显变化。位移主要是向临空面产生回弹变形，最大位移出现在顶板中心区域。空区间柱上下端会向中间发生位移，矿柱侧壁
中间位置则会出现较为明显回弹变形。整体而言，顶板垂直位移量最大，位移现象较为明显。基于塑性区变化特征进行分析，在开挖作业过程中，围岩塑性区分布面积会不断增大，直至作业完成后达到大面积贯通状态。岩体抗拉强度和抗剪强度较低的区域，塑性区出现最早，但是在顶板和底板中间位置则最为集中，矿柱则主要呈现为剪切塑性状态。
2.7 基于锚杆支护条件下数值模拟方案
在无支护条件下进行数值模拟计算后，为准确对比支护方案应用的效果，还需要对锚杆支护条件下采场稳定性进行模拟分析。在进行模拟时，物理力学参数与破坏准则都和上述分析保持一致，根据支护方案对初始条件和边界条件重新界定，采用同一计算方案完成应力变化分析、位移变化特征分析、塑性区变化特征分析。在稳定性较差情形下，还需要根据现场情况设计不同的支护方案，并分别对各个方案进行数值模拟。基于不同方案结果对比分析，对采场顶板最大压应力、拉应力进行对比，对顶板竖向下沉量和塑性区变化情况进行分析，得出锚杆支护的最佳方案。
3、结论
（1）基于FLAC3D及相关软件进行模型构建和数据分析，能够更加直接、立体的反映采场地表及地下三维情况，为稳定性分析提供模型基础。
（2）基于无支护和不同方案的锚杆支护方案，对采场稳定性进行分析，能够精准对比支护条件下采场围岩拉应力、压应力、抗剪强度、矿柱及塑性区等变化特征，出最为优化的支护方案，以此确保围岩结构稳定选哪个，确保矿山生产作业安全朴正炫[3]。
（3）锚杆支护是采场顶板稳定性控制的主要措施，但是在生产作业过程中，地下岩体结构变化影响因素较为复杂，因此还应当根据实际情况制定完善的防护方案。
参考文献
[1]罗黎明.FLAC~(3D)在地下矿山采场稳定性分析中的应用[J].铜业工程,2021(04):33-36.
宽带自动连接[2]柳荣. 云南峨山化念铁矿采场结构参数优化及稳定性分析[D].昆明理工大学,2019.
[3]徐文彬,宋卫东,曹帅,江国建,吴锋,姜磊.地下矿山采场稳定性分析及其控制技术[J].采矿与安全工程学报,2015,32(04):658-664.
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