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深部采场结构参数及回采顺序优化研究

卢萍  
【摘要】: 在采矿工程技术领域,对采场结构参数及回采顺序的研究是岩体力学的重要内容之一。以前,由于研究手段的限制,对其研究多是依靠经验、半经验的方法进行,一些潜在的危险因素难以得到揭示分析。特别是随着回采深度的增加,在深部矿体中,采场结构参数及回采顺序的不合理常常导致大规模地压活动,许多矿体不得不弃采,造成矿产资源大量损失。 本文在横向课题“深部采场结构参数及回采顺序的优化研究”的资助下,以南京栖霞山铅锌矿为依托,在分析现场工程地质调查和借鉴类似工程经验的基础之上,运用数值分析方法,对该矿虎爪山矿段1号主矿体的深部采场结构参数及回采顺序进行了研究,主要研究工作为: ①在对矿区工程地质条件和开采现状调查的基础上,将岩石单轴抗压强度、RQD、节理间距、节理状况、地下水状况及节理的不利空间展布作为6个基本参数,利用RMR法对岩体质量进行评价,并结合霍克一布朗准则对采场岩体力学参数进行了估算,为数值模型提供较合理、可靠的力学参数; ②从该矿工程实际出发,运用大型有限元软件ANSYS9.0,建立了深部采场二维数值模型,并采用多方案对比的方法,进行了结构参数优化研究。该研究表明,该矿深部采场合理的矿房布置方案为:矿房尺寸范围为22~25m或25~30m,并将这两种尺寸范围分别作为推荐方案1及推荐方案2; ③建立了两种推荐方案的三维有限元模型,并对其分别进行了底柱及间柱的进一步优化,最终得出适合该矿区深部采场的结构参数; ④对该矿实际实施的原始方案及优化后的两种推荐方案分别进行了三维稳定性研究。研究结果表明:原始方案的底柱稳定性较差,特别是,底柱局部应力集中严重塑性变形大,间柱(点柱)的稳定性良好;优化后底柱稳定性有了一定程度的改善,特别是点柱位置调整后,底柱应力集中及塑性变形均有不同程度的降低,但底柱局部仍需要加强支护工作;点柱的稳定性较原始方案有了大幅度的提高; ⑤采用多方案对比的方法,在优化后的结构参数基础之上进行了回采顺序的优化研究。优化结果表明,盘区“品”字形连续开采的工作面布置方式可形成“免压拱”,能充分发挥围岩的自稳性,有利于维护盘区的稳定。


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