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“三下”采矿的安全问题是长期以来在采矿中值的注意的问题,它关系到矿井作业的安全和经济效益问题。关于村庄下采矿的地表下沉问题,国内外学者也有不同程度的研究。针对云驾岭铁矿村庄下压矿的开采问题,其上部为云驾岭村庄和玉石洼铁矿生活区。该矿地质储量2641万吨,矿石平均品位为46.51%,是我国较高品位的铁矿石,在我国大量进口铁矿的情况下,该矿的开采有利于解决国内铁矿的紧张局面。该矿开采有两个大方案,一是搬迁村庄,二是用“三下”开采的方法采出矿石。由于搬迁费用昂贵、选址困难。因此,本论文研究嗣后充填空场法开采本矿的方案,充填材料强度的确定,为矿山对充填材料的选择提供依据。
运用有限元ANSYS软件,结合云驾岭铁矿开采过程和地质条件,建立模型。由于该矿埋藏深,分五个中段来开采,每开采到一个中段模拟一次,逐步进行模拟分析。
选用三种不同的充填材料,模拟分析充填效果。最后又对充填法与非充填法的计算结果进行比较,一共建立六个模型,对地表的形变进行预测,地表最大水平形变、最大曲率、最大倾斜均符合国家规定的建筑物破坏等级Ⅰ级标准,确保地表村庄安全。
对各个方案进行综合评价,选择一种较好的充填材料,既要达到有效控制地表沉陷的效果,也要经济合理,本文作为一种模拟和辅助手段,对于村庄下采矿的研究具有一定的探索意义。