譚寶會(huì)，梁 博，賈凱躍，李明潤(rùn)

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

0 引言

下向分層膠結(jié)充填法因具有安全、高效、低貧損等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于貴重有色金屬礦山和稀有金屬礦山地下開采中，但當(dāng)某些特定因素發(fā)生改變后(如礦石價(jià)格下跌、品位降低等)，礦山可能不再適合采用生產(chǎn)成本較高的膠結(jié)充填法進(jìn)行采礦，轉(zhuǎn)而考慮采用生產(chǎn)成本較低的無底柱分段崩落法。此時(shí)崩落法采場(chǎng)頂板以上通常至少包含了兩種屬性明顯不同的材料，其中一種是人工構(gòu)筑的膠結(jié)充填體，另一種是充填體上部的天然圍巖，這兩種材料相互疊加構(gòu)成了一種特殊的人造-天然復(fù)合巖層。崩落法采場(chǎng)在首采分段采礦過程中需要誘導(dǎo)頂板復(fù)合巖層冒落，形成正常采礦所需的散體覆蓋層。因此研究復(fù)合巖層的冒落機(jī)理及模式，對(duì)于制訂崩落法采礦方案及安全管控措施有著重要意義。但崩落法采空區(qū)頂板的冒落通常發(fā)生在無法直接觀測(cè)的崩落區(qū)內(nèi)，這就增加了冒落機(jī)理、冒落模式及冒落發(fā)展過程的研究難度。

近年來，數(shù)值模擬方法的快速發(fā)展為頂板圍巖的冒落機(jī)理研究提供了一條便捷途徑。數(shù)值模擬方法可以很好地分析地下采礦過程中巖體的位移、應(yīng)力及應(yīng)變的分布模式[1-3]。因此有學(xué)者將連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬方法[如有限元方法(FEM)、有限差分方法(FDM)]應(yīng)用于地下采礦引發(fā)的頂板冒落機(jī)理研究，但是地下采礦誘發(fā)頂板巖體冒落為松散巖塊，冒落前后巖體力學(xué)特性將發(fā)生顯著改變，因此利用FEM、FDM等方法模擬頂板冒落時(shí)，將巖體定義為一種連續(xù)的彈塑性材料并利用彈塑性理論將頂板的冒落歸因于材料的屈服是有一定缺陷的。而離散元方法(DEM)、非連續(xù)變形分析(DDA)以及數(shù)值流形方法(NMM)在模擬巖體不連續(xù)的大變形、大位移方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于模擬地下開挖引發(fā)的頂板冒落行為[4-7]。DDA方法是一種對(duì)不連續(xù)塊體系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)行為進(jìn)行計(jì)算的數(shù)值模擬方法，其與DEM相比，共同之處在于模擬對(duì)象都是離散的塊體單元，但由于計(jì)算收斂性等因素，DDA方法在模擬不連續(xù)塊體的大位移、大變形等方面(如巖體冒落、邊坡滑坡等)更具優(yōu)勢(shì)[8-9]。

綜合比較當(dāng)前可利用的數(shù)值模擬工具，采用DDA或者DEM等方法對(duì)巖體的冒落機(jī)理進(jìn)行研究更為合適。本文以某礦山下向分層膠結(jié)充填法轉(zhuǎn)無底柱分段崩落法為工程背景，采用DDA方法對(duì)崩落法采場(chǎng)頂板膠結(jié)充填體及上部圍巖構(gòu)成的復(fù)合巖層冒落機(jī)理、模式及過程展開研究，以期為崩落法采場(chǎng)覆蓋層形成方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供指導(dǎo)。

1 DDA方法的改進(jìn)

1.1 DDA子塊體開裂算法的優(yōu)化

在以往的預(yù)離散子塊體DDA開裂模擬方法中，通過采用虛擬節(jié)理對(duì)子塊體進(jìn)行黏結(jié)以模擬連續(xù)體的變形，進(jìn)而根據(jù)虛擬節(jié)理面上的塊間接觸力判斷沿預(yù)設(shè)節(jié)理面的拉伸或剪切破壞情況；該算法能夠較好地模擬巖體的開裂路徑和破壞形態(tài)，但受預(yù)設(shè)虛擬節(jié)理面方向?qū)K間接觸力大小的影響，得到的巖體開裂強(qiáng)度與實(shí)際可能存在較大差異。為解決這一問題，倪克松等[10]對(duì)DDA方法中的子塊體開裂模擬算法進(jìn)行了優(yōu)化，在該算法中不再根據(jù)塊間接觸力判斷開裂，而改進(jìn)為根據(jù)鄰近子塊體的應(yīng)力狀態(tài)判斷開裂，并仍假定裂紋沿虛擬節(jié)理面產(chǎn)生。研究表明，改進(jìn)后的開裂算法具有較高的準(zhǔn)確性，并減小了虛擬節(jié)理分布對(duì)開裂破壞路徑模擬結(jié)果的影響。

1.2 DDA塊體切角功能的實(shí)現(xiàn)

一般來說，在DDA模型中劃分的子塊體是最小的塊體單元，無法二次開裂，因此當(dāng)這些塊體帶有銳角時(shí)在冒落或移動(dòng)過程中就極易與周邊塊體相互擠壓而卡死，從而影響塊體運(yùn)動(dòng)行為的發(fā)展。為解決這一問題，在DDA前處理程序中添加了塊體的切角功能，假設(shè)模型中某個(gè)塊體為銳角三角形，其中一條邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過設(shè)定切角比例k，便可在該條邊的首尾兩端各切去kL/2，從而消除了塊體中的尖角(見圖1)。

圖1 改進(jìn)的DDA塊體切角功能

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，切角后的塊體系統(tǒng)發(fā)生不正?？ㄋ赖母怕蚀蟠蠼档汀４送?，切角后的模型在一定程度上也更符合真實(shí)的巖體結(jié)構(gòu)，但要確定合理的切角比例則需要進(jìn)行大規(guī)模的巖體結(jié)構(gòu)信息調(diào)查，這在實(shí)際操作中難度較大，但從減少塊體系統(tǒng)卡死的概率來說，只要進(jìn)行適當(dāng)切角，其作用就會(huì)非常明顯。

2 數(shù)值模型構(gòu)建

2.1 模型的建立及數(shù)值控制參數(shù)設(shè)定

選取垂直礦體走向的典型剖面建立DDA模型，模型從下至上按照實(shí)際情況劃分為4種不同屬性的材料(不包含模型邊框)，其中最底層為10 m厚的礦體，該層代表實(shí)際中崩落法采場(chǎng)的首采分段?？紤]到實(shí)際中礦體的強(qiáng)度相對(duì)較大，對(duì)頂板冒落所產(chǎn)生的影響較小，因此為了盡可能地縮減模型中塊體的數(shù)量，將礦體材料的網(wǎng)格簡(jiǎn)化為9個(gè)矩形剛性塊體，模擬時(shí)對(duì)位于中部的7個(gè)塊體從左至右依次開挖，以代表實(shí)際中沿進(jìn)路方向的退采，每個(gè)開挖塊體的寬度為10 m，大約等同于實(shí)際中的4～5個(gè)回采步距。

礦體之上為30 m厚的膠結(jié)充填體，共包含6個(gè)充填分層。膠結(jié)充填體中包含了兩種不同強(qiáng)度的不連續(xù)面：一種為上下分層交界處的水平不連續(xù)面，其代表的是實(shí)際中膠結(jié)充填體上下分層的接觸面，該不連續(xù)面的強(qiáng)度要小于膠結(jié)充填體的強(qiáng)度；另一種不連續(xù)面為膠結(jié)充填體內(nèi)部的虛擬節(jié)理，其強(qiáng)度可取膠結(jié)充填體試樣的實(shí)測(cè)強(qiáng)度。

本次建模采用了蜂巢狀網(wǎng)格作為膠結(jié)充填體的虛擬節(jié)理，以便更真實(shí)地模擬膠結(jié)充填體的破壞形態(tài)，同時(shí)考慮到當(dāng)前版本的DDA程序尚無法實(shí)現(xiàn)子塊體的二次開裂，這在一定程度上限制了膠結(jié)充填體剪切滑移破壞的發(fā)展，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，在膠結(jié)充填體中增加了一組垂直方向上的貫通虛擬節(jié)理。

膠結(jié)充填體之上為50 m厚的片麻巖，片麻巖中包含了兩組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，其傾角及傾向分別為88°∠56°和3°∠52°；由于這兩組節(jié)理均具有較好的連續(xù)性，因此在模型中將這兩組節(jié)理均設(shè)定為貫通節(jié)理，同時(shí)為了縮減模型中的塊體數(shù)量，在保持這兩組節(jié)理走向、傾角及接觸面力學(xué)參數(shù)貼近真實(shí)的基礎(chǔ)上，將節(jié)理間距擴(kuò)大10倍，這種做法雖然會(huì)在某些方面降低模擬結(jié)果的真實(shí)程度(如巖體開裂后的碎脹系數(shù)等)，但并不會(huì)從本質(zhì)上影響巖層的失穩(wěn)模式。

片麻巖之上為10 m厚的第四系表土，由于第四系表土強(qiáng)度極低，十分松散，極易發(fā)生破壞，因此為進(jìn)一步縮減模型中的塊體數(shù)量，僅在模型中設(shè)定了10 m厚的第四系表土為代表，同時(shí)采用2組互相正交的虛擬節(jié)理來對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行賦值并表征破壞。最終模型中塊體數(shù)量維持在4.0×103個(gè)左右，模型幾何尺寸及測(cè)點(diǎn)分布情況如圖2所示。

模型中各材料的關(guān)鍵物理力學(xué)參數(shù)是根據(jù)礦山提供的地質(zhì)報(bào)告以及一系列相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)獲得的。為了使模型中各材料的破壞更貼近真實(shí)情況，設(shè)定當(dāng)模型中某個(gè)不連續(xù)面發(fā)生破壞后，該不連續(xù)面上的黏聚力、抗拉強(qiáng)度、摩擦角等強(qiáng)度參數(shù)均會(huì)發(fā)生衰減[11]。模型中各材料的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

圖2 DDA模型幾何尺寸及測(cè)點(diǎn)布置

表1 模型中各巖層的關(guān)鍵物理力學(xué)參數(shù)

DDA方法所用到的數(shù)值控制參數(shù)是由用戶自定義的，合理的數(shù)值控制參數(shù)通常要經(jīng)過大量的前期試算才能得到。采用合理的數(shù)值控制參數(shù)在進(jìn)行求解計(jì)算時(shí)，每一時(shí)步的計(jì)算會(huì)在最小次數(shù)的開-合迭代之后達(dá)到收斂[12]。本次模擬使用的數(shù)值控制參數(shù)見表2。

表2 模型求解所用的數(shù)值控制參數(shù)

2.2 模擬方案設(shè)定及初始應(yīng)力平衡求解

為了使模擬更貼近現(xiàn)實(shí)，模型在開挖之前需要先在靜態(tài)條件下求解初始應(yīng)力平衡，即在模型中先實(shí)現(xiàn)地應(yīng)力的還原再進(jìn)行開挖。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)力測(cè)試，該礦區(qū)地應(yīng)力以水平應(yīng)力為主，垂向壓力基本為上覆巖體自重，各測(cè)點(diǎn)的水平應(yīng)力與垂向應(yīng)力之比(側(cè)壓比)λ大約維持在1～2，且最大水平應(yīng)力方向基本垂直于礦體走向。為研究水平應(yīng)力對(duì)復(fù)合巖層冒落發(fā)展的影響，本次數(shù)值模擬構(gòu)建了兩組模擬方案，即方案1和方案2，方案1側(cè)壓比λ=1，方案2側(cè)壓比λ=2。

圖3以模型中1#測(cè)點(diǎn)為例展示了兩組模擬方案的初始應(yīng)力平衡求解過程。1#測(cè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的實(shí)際埋深在130 m左右，由理論計(jì)算可知，該測(cè)點(diǎn)處的垂向壓力σv=3 MPa。因方案1側(cè)壓比為1，故該測(cè)點(diǎn)的水平應(yīng)力σh=3 MPa；而方案2側(cè)壓比為2，故該測(cè)點(diǎn)的水平應(yīng)力σh=6 MPa。

圖3 模型求解初始應(yīng)力平衡

從圖3可以看出，兩組模型在物理時(shí)間t=20 s時(shí)(共計(jì)算20 000時(shí)步)達(dá)到了初始應(yīng)力平衡。在方案1中，1#測(cè)點(diǎn)處的垂向應(yīng)力達(dá)到3 MPa，水平應(yīng)力也達(dá)到3 MPa。在方案2中，1#測(cè)點(diǎn)的垂向應(yīng)力達(dá)到3 MPa，水平應(yīng)力基本達(dá)到6 MPa?？梢妰山M方案的應(yīng)力條件基本達(dá)到預(yù)期狀態(tài)，此時(shí)便可以從左至右依次移除底部所設(shè)定的7個(gè)塊體，執(zhí)行開挖后程序自動(dòng)轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)條件進(jìn)行計(jì)算。模型中第1步開挖設(shè)定在20 000時(shí)步，第二步開挖設(shè)定在60 000時(shí)步(t=24 s)，之后每隔10萬時(shí)步進(jìn)行一次開挖，兩次開挖之間保持較長(zhǎng)時(shí)間間隔的目的是使每次開挖引發(fā)的頂板冒落都能夠得到充分發(fā)展。

3 模擬方案及結(jié)果分析

圖4給出了模擬方案1中復(fù)合巖層隨著開挖逐漸發(fā)生失穩(wěn)冒落的動(dòng)態(tài)演化過程。由圖4(a)可知，在第1步開挖后，形成了跨度為10 m的采空區(qū)，此時(shí)空區(qū)頂板圍巖幾乎未發(fā)生任何開裂和破壞。由圖4(b)可知，在第2步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了20 m，此時(shí)頂板膠結(jié)充填體開始發(fā)生破壞，膠結(jié)充填體沿空區(qū)兩側(cè)逐層向上破壞，很快形成貫通破壞裂隙，延伸至第五分層時(shí)才中止，此時(shí)上部片麻巖也發(fā)生了部分開裂，最終第一層膠結(jié)充填體巖梁發(fā)生了彎曲離層，但未冒落，而是在巖梁兩端摩擦阻力及水平應(yīng)力作用下形成了穩(wěn)定的裂隙梁，在此過程中有個(gè)別散塊冒落至空區(qū)底板。由圖4(c)可知，在第3步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了30 m，此時(shí)空區(qū)上方的膠結(jié)充填體、片麻巖和第四系表土瞬間完全垮塌冒落，以柱狀形式整體滑落至空區(qū)底板，此階段可視為空區(qū)頂板突發(fā)大規(guī)模冒落。由圖4(d)可知，第4步開挖后，新開挖空區(qū)上部的膠結(jié)充填體及覆巖呈現(xiàn)為臨空的懸臂梁形式，懸臂梁在自重作用下于支點(diǎn)處發(fā)生折斷并冒落至空區(qū)。為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，在第4步開挖引發(fā)的冒落完成后終止了計(jì)算，可以推斷的是在后續(xù)退采中新開挖空區(qū)上方的復(fù)合巖層將周期性地發(fā)生懸臂梁折斷冒落。

(a)開挖跨度10 m

圖5為模擬方案2中復(fù)合巖層隨著開挖逐漸發(fā)生失穩(wěn)冒落的動(dòng)態(tài)演化過程。

(a)開挖跨度10 m

由圖5(a)可知，在第1步開挖后，空區(qū)跨度為10 m，此時(shí)空區(qū)頂板各巖層幾乎未發(fā)生任何開裂和破壞。由圖5(b)可知，在第2步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了20 m，此時(shí)僅有空區(qū)頂板膠結(jié)充填體的第一分層產(chǎn)生了少許離層裂紋。由圖5(c)可知，在第3步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了30 m，此時(shí)第一分層膠結(jié)充填體冒落至空區(qū)底板，同時(shí)上部分層中也開始產(chǎn)生少量裂紋。由圖5(d)可知，在第4步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了40 m，此時(shí)第二分層膠結(jié)充填體發(fā)生了彎曲離層，第3-第5分層兩端發(fā)生貫通式開裂，但并未滑落，而是形成了穩(wěn)定的裂隙梁，同時(shí)空區(qū)上方對(duì)應(yīng)的片麻巖和第四系表土中產(chǎn)生大量裂紋。由圖5(e)可知，在第5步開挖后，空區(qū)跨度達(dá)到了50 m，此時(shí)膠結(jié)充填體和頂板圍巖突發(fā)大規(guī)模整體滑落。由圖5(f)可知，第6步開挖后，新開挖空區(qū)上部復(fù)合巖層以臨空懸臂梁折斷的形式發(fā)生破壞。在模型第6步開挖引發(fā)的冒落活動(dòng)穩(wěn)定后，終止了計(jì)算，可以推斷的是在后續(xù)退采中新開挖空區(qū)頂板圍巖將周期性地發(fā)生懸臂梁折斷垮塌。

對(duì)比方案1和方案2的冒落過程可知，在該礦山膠結(jié)充填體和頂板圍巖的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特征條件下，崩落法采場(chǎng)空區(qū)頂板復(fù)合巖層頂板很容易發(fā)生柱狀整體陷落，從而引發(fā)直通地表的大規(guī)模冒落，而且水平應(yīng)力顯著提升了各巖層的抗破壞能力，增加了頂板的臨界冒落跨度，但采空區(qū)的跨度越大，突發(fā)冒落的規(guī)模也就越大，更容易引起冒落沖擊災(zāi)害。

為深入分析空區(qū)頂板的冒落機(jī)理，圖6以方案1為例給出了模型計(jì)算過程中的最大剪應(yīng)力分布云圖，以及空區(qū)上方巖層整體冒落后模型中的破壞裂紋分布模式。

(a)第60 600時(shí)步最大剪應(yīng)力云圖

由圖6可知，模型開挖后空區(qū)兩側(cè)發(fā)生了明顯的剪應(yīng)力集中，在初期時(shí)剪應(yīng)力主要集中在膠結(jié)充填體第一分層巖梁兩端[見圖6(a)]，率先致使第一分層巖梁兩端發(fā)生剪切破壞；隨后，集中剪應(yīng)力轉(zhuǎn)移至第二分層，使第二分層巖梁兩端發(fā)生剪切破壞，以此類推，巖梁兩端的剪切破壞逐層向上發(fā)展[見圖6(b)、圖6(c)]。由于膠結(jié)充填體強(qiáng)度較低，剪切裂紋很快就貫通了整個(gè)膠結(jié)充填體，同時(shí)膠結(jié)充填體在自重作用下發(fā)生彎曲下沉，致使巖梁中部產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，從而發(fā)生拉伸破壞[見圖6(d)]，嚴(yán)重破壞了膠結(jié)充填體的完整性。當(dāng)巖梁兩端所受的水平擠壓力和摩擦力不足以阻止膠結(jié)充填體滑落時(shí)，膠結(jié)充填體便會(huì)發(fā)生冒落。失去膠結(jié)充填體的支撐后，上部片麻巖在重力作用下沿陡立的貫通節(jié)理發(fā)生整體剪切下滑，同時(shí)強(qiáng)度較低的片麻巖也隨之陷落。總之，由于膠結(jié)充填體和頂板圍巖強(qiáng)度均較低，空區(qū)頂板圍巖往往會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生整體垮塌，從而造成大規(guī)模冒落。

為了展現(xiàn)開挖引發(fā)的應(yīng)力重分布規(guī)律，圖7以模擬方案1為例給出了模型中1#-4#測(cè)點(diǎn)的垂向應(yīng)力演化曲線。由圖7可知，在模型連續(xù)開挖到40 m跨度的過程中，當(dāng)測(cè)點(diǎn)位于空區(qū)一側(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)處將產(chǎn)生垂向應(yīng)力集中現(xiàn)象，且距離空區(qū)越近，垂向應(yīng)力集中現(xiàn)象越明顯；而隨著開挖的進(jìn)行，一旦測(cè)點(diǎn)的位置由空區(qū)一側(cè)轉(zhuǎn)為空區(qū)頂板之上后，其垂向應(yīng)力被立即釋放，直至測(cè)點(diǎn)所在塊體冒落至空區(qū)底板，上部冒落巖體逐漸堆積在該塊體上，該測(cè)點(diǎn)的垂向壓力才逐漸出現(xiàn)回升，此時(shí)該測(cè)點(diǎn)上的垂向應(yīng)力即為上部散體產(chǎn)生的垂壓。在整個(gè)開挖過程中，3#測(cè)點(diǎn)和4#測(cè)點(diǎn)始終位于空區(qū)一側(cè)。由圖7(c)可以看出，3#測(cè)點(diǎn)在前兩步開挖后垂向應(yīng)力基本未發(fā)生改變，當(dāng)?shù)谌介_挖后，垂向應(yīng)力由3.0 MPa增加到3.5 MPa左右，增加幅度為17%左右，可認(rèn)為此時(shí)該測(cè)點(diǎn)受到了采動(dòng)壓力的影響；由圖7(d)可以看出，4#測(cè)點(diǎn)的垂向應(yīng)力自始至終基本不變，表明在開挖過程中該測(cè)點(diǎn)未受到采動(dòng)壓力的影響。

(a)1#測(cè)點(diǎn)

數(shù)值模擬結(jié)果表明，采空區(qū)頂板發(fā)生冒落的根本原因是開挖造成模型中應(yīng)力重新分布；具體來說是開挖后空區(qū)上方垂向應(yīng)力向空區(qū)兩側(cè)轉(zhuǎn)移，致使空區(qū)兩側(cè)產(chǎn)生剪應(yīng)力集中，膠結(jié)充填體在空區(qū)兩端的集中剪應(yīng)力作用下逐層向上發(fā)生剪切破壞，同時(shí)橫梁彎曲下沉?xí)r在中部產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，引發(fā)拉伸破壞，頂板圍巖在失去膠結(jié)充填體的支撐后，便在自重作用下沿軟弱的陡立結(jié)構(gòu)面發(fā)生柱狀剪切滑移破壞。

由于該礦區(qū)礦體埋藏較淺，水平應(yīng)力較大，同時(shí)膠結(jié)充填體強(qiáng)度較低而頂板圍巖富含弱陡立節(jié)理，在這些因素的共同作用下，崩落法采場(chǎng)回采過程中頂板復(fù)合巖層易突發(fā)直通地表的大規(guī)模冒落。此時(shí)，氣浪沖擊危害和沖擊振動(dòng)危害將是最可能致災(zāi)的兩大危險(xiǎn)源。工程實(shí)踐證明[13-15]，在崩落法首采分段退采過程中均勻擴(kuò)展采空區(qū)，避免在空區(qū)內(nèi)部留支撐礦柱，可促使空區(qū)頂板及時(shí)發(fā)生冒落；同時(shí)在空區(qū)底板預(yù)留足夠厚度的礦石散體墊層，既可以有效緩沖頂板冒落的沖擊振動(dòng)作用，還可封堵出礦口以預(yù)防氣浪沖擊。

4 結(jié)論

a.數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著采空區(qū)的不斷擴(kuò)大，空區(qū)上方垂向應(yīng)力逐漸向空區(qū)兩側(cè)轉(zhuǎn)移，致使空區(qū)兩側(cè)產(chǎn)生剪應(yīng)力集中，膠結(jié)充填體在空區(qū)兩端的集中剪應(yīng)力作用下逐層向上發(fā)生剪切破壞；由于膠結(jié)充填體的強(qiáng)度較低，剪切破壞很快貫通整個(gè)膠結(jié)充填體，同時(shí)在自重作用下巖梁發(fā)生彎曲下沉，致使巖梁中部產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，從而發(fā)生拉伸破壞，嚴(yán)重破壞了膠結(jié)充填體的完整性；當(dāng)巖梁兩端所受的水平擠壓力和摩擦力不足以阻止膠結(jié)充填體滑落時(shí)，膠結(jié)充填體便發(fā)生冒落。

b.由于礦山片麻巖中富含貫通的光滑陡立節(jié)理，當(dāng)膠結(jié)充填體發(fā)生失穩(wěn)下滑后，上部片麻巖便失去支撐，極易在重力作用下沿陡立節(jié)理發(fā)生整體剪切滑移破壞，同時(shí)由于第四系表土的抗剪強(qiáng)度極低，當(dāng)其臨空后也極易發(fā)生整體陷落。

c.研究結(jié)果表明，由于該礦區(qū)礦體埋藏較淺，水平應(yīng)力較大，同時(shí)膠結(jié)充填體強(qiáng)度較低而頂板圍巖又富含連續(xù)性較好的光滑陡立節(jié)理，因此在崩落法回采過程中采空區(qū)頂板復(fù)合巖層易突發(fā)直通地表的柱狀大規(guī)模冒落，此時(shí)氣浪沖擊和沖擊振動(dòng)將是復(fù)合巖層冒落過程中最可能致災(zāi)的兩大危險(xiǎn)源，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，建議采取均勻擴(kuò)展采空區(qū)和預(yù)留礦石散體緩沖墊層等措施進(jìn)行防控。