【摘 要】
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矿山露天转地下的过渡时期,露天开采产量开始下降,为保证矿石供应,露天开采与地下开采同时作业。为了保证同时开采的正常进行,必须在露天矿坑底保留一定厚度的境界矿柱,来保证人员
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矿山露天转地下的过渡时期,露天开采产量开始下降,为保证矿石供应,露天开采与地下开采同时作业。为了保证同时开采的正常进行,必须在露天矿坑底保留一定厚度的境界矿柱,来保证人员设备的安全。境界矿柱厚度不够,受爆破震动、自重和风化等影响,岩体强度减弱,最终岩体变形、位移甚至冒落。一方面可能因境界矿柱厚度不够引发地表塌陷,露天境界内的人员设备掉落采空区,导致人员伤亡事故的发生;另一方面因境界矿柱厚度太薄引发岩层变形或移动,出现裂纹与裂隙,不仅使地表雨水直接流入到地下采场,而且导致地下通风系统漏风。境界矿柱的回收率较低,境界矿柱厚度过大时,必然会造成资源的浪费。确定合理的境界矿柱参数,对于节约矿产资源,保证过渡时期采场内的人员设备安全,改善地下通风排水质量有着重要的意义。
以黄麦岭磷矿东露天坑+25m以下的岩体为研究对象,通过参考公式计算出境界矿柱厚度,并利用ANSYS建地下采空区模型,划分网格,导入FLAC3D中计算,显示岩体应力塑性区分布。通过强度理论校核,找出跨度与境界矿柱最小厚度之间的关系,通过调整地下开采矿房的参数,确定合理的境界矿柱厚度。
主要研究内容和结论:
(1)调查研究黄麦岭磷矿的工程地质和水文地质条件,了解露天坑坑底岩体的岩石力学参数,为公式计算和FLAC3D数值模拟提供依据;
(2)通过公式计算得出跨度及与之对应的最小境界矿柱厚度。
(3)运用FLAC3D模拟地下岩体开挖对边坡以及境界矿柱的影响,通过对应力和塑性区的分析,得出不同跨度和境界矿柱厚度的关系。
(4)根据公式计算和FLAC3D数值模拟的结果,综合考虑矿体的厚度和倾角等因素,得出+5m以上的露天坑底的矿体和围岩为境界矿柱。当跨度在28~40m时,留设间柱支撑矿柱,当跨度大于40m时,矿房垂直于走向布置。
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