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缓倾斜薄至中厚磷矿体地下开采矿压显现及覆岩活动规律研究

姚俊伟  
【摘要】:本文以云南磷化集团昆阳磷矿四采区缓倾斜薄至中厚磷矿体露天转地下开采为工程背景,通过现场采集岩样,加工成型,进行室内常规力学试验,测得关键岩层的力学性质参数。结合矿层赋存条件、矿体厚度、倾角及地质勘探线剖面图,初选房柱采矿法、胶结充填采矿法和壁式崩落采矿法三种采矿方法,运用FLAC3D数值模拟方法对采场矿压显现规律、矿柱稳定性、覆岩活动规律及地表边坡稳定性等进行了研究,得出了覆岩变形破坏和采场围岩应力变化规律,为类似缓倾斜薄至中厚磷矿体露天转地下开采方法选择及优化提供依据。论文主要工作和结论如下: ①对昆阳磷矿四采区矿层及顶底板岩层进行了室内岩石力学性质试验,获得关键地层的岩石力学性质参数; ②根据矿体赋存条件及围岩性质,初选房柱法、胶结充填法、壁式崩落法作为数值模拟的对比方案; ③不同采矿方法,顶板卸压程度不同,矿柱(壁)应力集中程度不同。由充填法、房柱法到崩落法顶板卸压程度依次增大,垂直应力依次减小,应力集中系数依次增大,且矿柱受相邻矿房采动影响最大,随后基本保持不变; ④不同采矿方法,覆岩沉降位移、移动影响范围不同,地表扰动程度也不同。由崩落法、房柱法到充填法顶板下沉位移及覆岩移动影响范围依次减小,地表扰动程度也随之减小,房柱法与充填法开采,露天坑底及边坡基本稳定,崩落法开采,边坡扰动较大,建议加强监测; ⑤房柱法与充填法开采过程中,采场矿压显现规律较一致,充填法开采采场应力、沉降位移及覆岩移动影响范围均明显减小,从采场应力显现及覆岩运移规律角度,优于房柱法开采;但是充填法生产成本高,采矿工艺复杂,建议进行经济合理性分析比较,同时应进一步优化充填法结构参数。


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