複雑な形状効果を考慮した高度な採掘設計に関する研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 60460189
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 水田 義明 山口大, 工学部, 助教授 (20107733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 国松 直 山口大学, 工学部, 助手 (70356921) ; 佐野 修 山口大学, 工学部, 助手 (20127765) ; 荻野 正二 山口大学, 工学部, 教授 (90035014)
• Keywords: 採掘設計 / 採掘の進行に伴う岩盤応力変化 / 応力解析 / 境介要素法 / 個別要素法 / 崩塊のシミュレーション / 岩盤応力・変位の計測

Research Abstract

複雑な形状(卵の殻状)の鉱体の採掘が行われている山口県喜和田鉱山をモデルとする完全なる3次元の変位・応力解析を行い、その採掘設計に役立つ資料を現場に提供するとともに、今後多くなるであろう地下の開発設計に寄与し得る3次元弾性解析システムが確立された。このシステムによれば、3次元のモデル化において必要となる膨大な要素数に対しても比較的少ない計算時間で解を得ることができる。ただし、ファイルアクセスタイムが長いので、これに制限があったり、これに料金される形態で管理されるコンピューターには不向きである。
やはり複雑な形状の採掘が行われている岡山県柵原鉱山において、フラットジャッキによる岩盤応力の計測が行われた。このフラットジャッキは特別に製作された弓形のもので、ダイヤモンドソーで切られたスリットに挿入され、充填材が介在しないので岩盤応力を正確に計測することができるが、切り込みの大きさとフラットジャッキの面積とはいくらか異なるので、上記の3次元解析システムを用いてその影響が調べられた。また、特別に製作された油圧カプセルを用いて、採掘の進行に伴う地圧変化が長期間観測されているが、このカプセルはテーパーを有する鉄製金具などとともに孔内に挿入されるもので、やはり充填材が介在しないので、応力変化を精度よく検出できる。計測された応力変化は、将来の採掘計画に対してあらかじめ計算されたものと比較されるが、この解析は昨年度開発された準3次元弾性解析システムを用いて行われた。
島根県都茂鉱山の採掘跡は充填されていないので、閉山後の最終崩落面が地表に達するか否かの検討が必要となった。そこで、閉山後長年月経過したときの崩落高さの計算や個別要素法による比較的短期間のうちに起こり得る崩壊現象のシミュレーションが行われた。