近地表破碎盲矿体采矿方法与回采稳定性研究

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近地表破碎矿体开采存在诸多难点,一方面矿体破碎情况严重,采场容易失稳,另一方面地表存在建构筑物,地表移动及变形需满足规范要求。为了实现近地表破碎矿体的安全回采,本文以阿舍勒铜矿探矿查明的锌矿体为研究对象,采用理论分析、室内试验和数值仿真相结合的方法,开展采矿方法与回采稳定性研究,主要研究工作及结论如下:(1)通过对矿山开采技术资料的分析和工程现场的踏勘调查,详细阐述了矿山工程地质条件和开采现状。统计和分析锌矿体附近区域的钻孔数据,掌握了锌矿体的赋存形态和矿围岩的岩性特征。(2)对钻孔岩芯进行点载荷及室内岩石力学试验,得到了矿、围岩的物理力学参数。将岩石物理力学参数折减得到岩体的弹性力学和强度参数,为数值模拟计算提供基础数据。(3)基于变异函数理论进行RQD空间估值,根据估值结果对开采范围内矿、围岩的岩体质量进行分级分区,结果显示:上盘围岩完整性优于下盘围岩,850 m以下矿体以Ⅲ级岩体为主,局部存在Ⅳ级岩体,850 m以上Ⅳ级~Ⅴ级占比较大,越靠近地表岩体质量越差。(4)针对锌矿体开采的特点和难点,基于矿体赋存条件,结合岩石力学实验和岩体质量分级结果,提出了上向进路充填法、上向水平分层充填法、分段凿岩分段出矿空场嗣后充填法三种回采方案。通过对三种回采方案的采切比、回采工艺、经济技术指标和安全可靠性等因素的对比分析,并采用模糊综合评判法进行回采方案优选,确定了最优的回采方案。(5)基于确定的回采方案,进行采场结构参数研究。采用FLAC3D软件对不同采场结构参数下的矿体开采和充填全过程进行模拟计算,分析了围岩的位移场、应力场和塑性区的变化特征和采场稳定性,确定了最佳的采场结构参数。通过计算分层开采对地表的稳定性影响,进一步论证了回采方案和采场结构参数的可靠性。
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