礦柱尺寸計算(calculation of pillar size)是指按礦柱的平均應力是否超過礦柱的許用抗壓獲強度來確定礦柱尺寸的計算方法。用空場採礦法開採緩傾斜礦體時用礦柱支撐上覆岩層；用空場採礦法開採傾斜或急傾斜礦體時，用間柱作為支撐上下盤岩體的主要構件。
基本介紹
- 中文名：礦柱尺寸計算
- 外文名：calculation of pillar size
- 學科：煤炭工程
- 領域：能源
- 目的：確定礦柱尺寸
- 套用：空場採礦法
簡介,礦柱的抗壓強度,有效區域強度理論,核區強度不等理論,荷載理論,
簡介
礦柱尺寸計算(calculation of pillar size)是指按礦柱的平均應力是否超過礦柱的許用抗壓獲強度來確定礦柱尺寸的計算方法。用空場採礦法開採緩傾斜礦體時用礦柱支撐上覆岩層；用空場採礦法開採傾斜或急傾斜礦體時，用間柱作為支撐上下盤岩體的主要構件。
礦柱的抗壓強度
礦柱的抗壓強度一般不是直接測出，而是通過對不同尺寸的小型岩體試塊進行強度試驗後推算出來的。推算時要考慮的因素和推算方法是：礦柱尺寸可按試塊尺寸與強度的關係曲線將礦柱當作大試塊推算出礦柱的抗壓強度。礦柱支撐上覆岩層的時間長時，堅固岩石強度降低為80-70%。中等堅固以下岩石則降低為60%-40%。礦柱中的結構面可根據無結構面的岩體試塊和結構面的表示剪應力與壓應力關係的強度曲線推算有結構面岩體的強度。
採用岩體工程有限元法等數值模擬計算方法，可以更精確地確定礦柱尺寸。
有效區域強度理論
Bunting公式。在美國，為了計算礦柱強度、設計礦柱尺寸，早在1907 年Danieis 和Moore對煤岩試塊進行強度試驗後，發現試塊的尺寸越大其強度越小；試塊寬度不變的情況下，高度越大其強度也越小。1911年Bunting將這兩種現象分別稱為“尺寸效應”和“形狀效應”。
核區強度不等理論
1970年，格羅布拉爾把礦柱核區強度與實際應力聯繫在一起，從而確定核區內不同位置的強度。該方法比較重視礦柱尺寸和形狀，並認為礦柱核區各處強度不相等，核區平均應力即使高於極限值，由於破裂顆粒之間的內摩擦，也不會導致礦柱徹底破壞，但可能導致核區與頂、底板的連線性能降低，也可能引起礦柱突出或頂、底板在礦柱邊緣附近出現超限移動。
荷載理論
壓力拱理論最早由北英格蘭開採支護委員會在1930年到1954年之間提出。用該理論設計礦柱時，根據上覆岩層的厚度來確定礦柱尺寸。
由於空區上方壓力拱的形成，上覆岩層負荷只有少部分(開採層面與拱周邊之間包含的岩層重量)作用到直接頂板上，其它覆岩重量會向採區兩側實體岩體(拱腳)轉移。認為最大壓力拱形狀是橢圓形，其高度在采面上、下方分別是采面寬度的2倍。
