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大红山铁矿上部露天开采与下部地下开采的安全影响研究

赵世成  
【摘要】:受矿体赋存条件制约,国内外许多矿山需对同一矿带分别进行露天开采和地下开采(即露天开采浅部矿体,地下开采深部矿体),从安全生产和资源保护的角度出发,两者相互影响的研究必须提前进行。 从岩石力学研究的角度看,对大红山铁矿浅部熔岩矿体露天开采有影响的其它矿段开采工程主要有:位于熔岩露天采场南侧的Ⅱ1矿组400万t/a开采、位于熔岩露天采场之下的Ⅰ号铜矿带150万t/a开采、位于熔岩露天采场南侧的Ⅲ1、Ⅳ1矿组80万t/a开采。从采矿方法角度和邻近矿山开采经验角度分析Ⅰ号铜矿带开采和Ⅲ1、Ⅳ1矿组开采不会对熔岩露天采场的稳定性造成影响。运用岩移角理论对Ⅱ1矿组400万t/a一期采矿工程开采至400m水平进行分析,划定其典型剖面A32和A36上的移动带范围。应用ANSYS数值模拟软件对两个剖面建立模型,模拟计算Ⅱ1矿组开采前和开采至400m水平时的地表应力、位移及塑性区分布情况,通过对比确定A32剖面附近矿体开挖至400m水平尚未影响露天采场边坡安全,A36剖面附近矿体开挖至400m水平已经影响到露天采场边坡的稳定。 本文介绍了地下开采过程中围岩变形、移动机理和采动影响已有研究成果,总结了国内外关于采空区冒落与地表相关工程安全稳定性研究的现状及方法。对大红山铁矿地下开采矿体分布情况与露天380万t/a采矿工程采场相对位置关系以及两者的工程地质条件进行分析。论述了采空区围岩的破坏机理以及上覆岩层的破坏、冒落机理,运用岩层移动角理论对深部地下开采对浅部露天矿山影响进行计算分析。根据露天矿山和地下矿山的相对位置关系,运用ANSYS数值模拟软件建立了典型剖面上的模型,主要从位移、应力和塑性区三个方面,进行了计算分析,得出地下开采对露天边坡有较大影响的结论,并从地下开采的开采顺序调整和露天开采计划进度两方面提出了相应的对策措施。


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