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摘 要：本文主要以某省磷矿二号坑作为分析对象，经过现场调查与室内试验、离散元的数值模拟，研究磷矿体的露天转地下采矿工艺，精确露天坑底和地下采场之间距离顶柱最小安全的厚度，同时验证现存夹层厚度是否可以保证回采上下两层矿时的安全性，从分析结果中可以看出开挖下盘磷矿风险比较大，隔离层的厚度无法保证同时回采上下两层磷矿矿体时的安全性。
关键词：磷矿;地下开采;稳定性;离散元
磷矿石在国内国防、粮食生产与新能源等方面应用比较广泛，但是磷矿开采难度比较大，不利于磷矿资源利用。从过去的研究中能够看出，在167.9吨磷矿中，大约有75%的磷矿处于缓倾斜薄到中厚层位置。其中，缓倾斜薄到中厚层的矿体的特征为形状的变化比较大、矿体倾角缓与矿岩界限模糊等，该类矿体特征加大了露天转地下开采的难度，从而引发各种问题，因此，需要对磷矿特性进行分析，寻找有效的开采方式，提高磷矿的开采率。
1.工程概况
某磷矿区的东西宽大约是1.2千米，南北长大约是1.8千米，地表的最高标高是2445米，最低的标高是2280米，最低的开采水平是2170米。现在使用的开采方式主要是露天开采，但是近几年来，露天磷矿的开采境界中，矿产资源渐渐枯竭，所以该磷矿区逐渐轉入地下开采，而在露天转地下的开采中，由于磷矿体赋存的条件与开采技术存在差异，以及露天开采方式和地下开采方式之间也存在不同，因此，为保证露天开采可以平稳转为地下开采，需要充分分析围岩的稳定性，确保磷矿开采的安全性[1]。
2.现场测试的分析
按照现场地质的勘察资料进行分析，该磷矿二号坑采区中包括两层不同的矿体，中间是软弱的夹层，因为中间软弱夹层的强度不大，不容易加工成为标准的试件，因此应选取下层矿底板岩样、磷矿体与上层矿顶板进行室内的试验。然后经过现场取样、钻心、打磨、制成标准试件，再运用巴西劈裂的试验来确定岩体实际抗拉的强度，利用单轴抗压的强度来确定岩体泊松比、抗压强度以及弹性模量，最后通过三轴抗压的试验来确定岩体内摩擦角与粘聚力。但由于现场获取岩石块体来加工制备岩石的试件，基本没有有天然岩体软弱的结构面，试验测试出力学参数不能完全代表天然岩体力学的性质，因此必须折减实验得出的力学参数，才可以应用在天然岩体中。其中，力学参数从表一中可以看出。
3.离散元的仿真分析
3.1建立模型
3.1.1模型尺寸
模型沿的倾向宽为524米，从露天境界的2170处向下延伸170米，左侧的台阶高为213米，右侧的台阶高为111米，坡角是45度，按照设计的资料一共划分成36个不同的区域。
3.1.2计算模型
应用理想型弹塑模型以及Mohr-Coulomb强屈服的准则进行分析，其中屈服的函数为：
Fs=б1-б3Na+2c
Ft=б1-б3
Na=（1+sina）/（1-sina）
公式中б1与б3分别是最大和最小的主应力，a是内摩擦角，而c是粘聚力。
3.1.3网格的尺寸
在离散元的计算中，计算结果往往会受到网格单元影响。网格单元的尺寸愈小，计算出的精度愈高。进行UDEC的模拟时，需要把岩块切成四边型的单元，其中一组的倾角是45度平行节理的实体切割，另外一组的水平节理实体切割，同时相交于倾角45度平行节理。
3.2离散元法的结果分析
应用离散元的数值分析了10米、20米、30米、40米和50米顶柱的五种情况，图一是随时间沉降的位移图，其中横坐标为h;纵坐标为m。
40米顶柱的开挖与50米顶柱相比，跨落现象比较明显，如果只对上盘矿进行开挖，隔离层不会产生显著底鼓破坏的现象，若是只对下盘矿进行开挖，隔离层就会出现明显破断。可见，上盘矿开挖时，不会对地表造成影响，但是下盘矿开挖会严重影响地表，40米顶柱较50米顶柱破断范围加大了一倍。可以在露天境界线2170上选取左右两个点，用来记录50米隔离顶柱中上下盘矿开挖与40米隔离顶柱上下盘矿开挖对于露天境界的影响。50米隔离顶柱上盘矿开挖时，左边一点向上凸起2厘米，右边一点凹陷2厘米;下盘矿开挖时，左侧点基本不会受到影响，而右侧点上涨了五倍。40米隔离顶柱上盘矿开挖时，左边一点向上凸起1厘米，右边一点凹陷17厘米;下盘矿开挖时，左边点基本没有影响，而右边点上涨了三倍。得出开挖磷矿对露天境界的影响范围从左到右，呈现逐渐增加的趋势[2]。
4.结语
综上所述，对区域水文气象的特征与工程地质的条件等进行调查。同时针对矿山现状与特点，对采场矿石进行取样分析，并分析矿岩力学参数，获取样品内摩擦角、密度、粘聚力、抗压强度、泊松比与抗拉强度等参数。就目前而言，在实验中只可以模拟仿真精力状态数值，还不能模拟计算强降水与地震等工况，因此，还需要相关人员深入研究，确保磷矿开采能够顺利进行。
参考文献：
[1]杜翠凤，母昌平，雷远坤.崩落法转充填法采矿地表移动二维离散元程序数值模拟及其规律验证[J].岩土力学，2015，23（06）：1737-1751.
[2]孙世国，郭炜晨，刘文波.露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究[J].金属矿山，2015，13（05）：162-165.
关键词：磷矿;地下开采;稳定性;离散元
磷矿石在国内国防、粮食生产与新能源等方面应用比较广泛，但是磷矿开采难度比较大，不利于磷矿资源利用。从过去的研究中能够看出，在167.9吨磷矿中，大约有75%的磷矿处于缓倾斜薄到中厚层位置。其中，缓倾斜薄到中厚层的矿体的特征为形状的变化比较大、矿体倾角缓与矿岩界限模糊等，该类矿体特征加大了露天转地下开采的难度，从而引发各种问题，因此，需要对磷矿特性进行分析，寻找有效的开采方式，提高磷矿的开采率。
1.工程概况
某磷矿区的东西宽大约是1.2千米，南北长大约是1.8千米，地表的最高标高是2445米，最低的标高是2280米，最低的开采水平是2170米。现在使用的开采方式主要是露天开采，但是近几年来，露天磷矿的开采境界中，矿产资源渐渐枯竭，所以该磷矿区逐渐轉入地下开采，而在露天转地下的开采中，由于磷矿体赋存的条件与开采技术存在差异，以及露天开采方式和地下开采方式之间也存在不同，因此，为保证露天开采可以平稳转为地下开采，需要充分分析围岩的稳定性，确保磷矿开采的安全性[1]。
2.现场测试的分析
按照现场地质的勘察资料进行分析，该磷矿二号坑采区中包括两层不同的矿体，中间是软弱的夹层，因为中间软弱夹层的强度不大，不容易加工成为标准的试件，因此应选取下层矿底板岩样、磷矿体与上层矿顶板进行室内的试验。然后经过现场取样、钻心、打磨、制成标准试件，再运用巴西劈裂的试验来确定岩体实际抗拉的强度，利用单轴抗压的强度来确定岩体泊松比、抗压强度以及弹性模量，最后通过三轴抗压的试验来确定岩体内摩擦角与粘聚力。但由于现场获取岩石块体来加工制备岩石的试件，基本没有有天然岩体软弱的结构面，试验测试出力学参数不能完全代表天然岩体力学的性质，因此必须折减实验得出的力学参数，才可以应用在天然岩体中。其中，力学参数从表一中可以看出。
3.离散元的仿真分析
3.1建立模型
3.1.1模型尺寸
模型沿的倾向宽为524米，从露天境界的2170处向下延伸170米，左侧的台阶高为213米，右侧的台阶高为111米，坡角是45度，按照设计的资料一共划分成36个不同的区域。
3.1.2计算模型
应用理想型弹塑模型以及Mohr-Coulomb强屈服的准则进行分析，其中屈服的函数为：
Fs=б1-б3Na+2c
Ft=б1-б3
Na=（1+sina）/（1-sina）
公式中б1与б3分别是最大和最小的主应力，a是内摩擦角，而c是粘聚力。
3.1.3网格的尺寸
在离散元的计算中，计算结果往往会受到网格单元影响。网格单元的尺寸愈小，计算出的精度愈高。进行UDEC的模拟时，需要把岩块切成四边型的单元，其中一组的倾角是45度平行节理的实体切割，另外一组的水平节理实体切割，同时相交于倾角45度平行节理。
3.2离散元法的结果分析
应用离散元的数值分析了10米、20米、30米、40米和50米顶柱的五种情况，图一是随时间沉降的位移图，其中横坐标为h;纵坐标为m。
40米顶柱的开挖与50米顶柱相比，跨落现象比较明显，如果只对上盘矿进行开挖，隔离层不会产生显著底鼓破坏的现象，若是只对下盘矿进行开挖，隔离层就会出现明显破断。可见，上盘矿开挖时，不会对地表造成影响，但是下盘矿开挖会严重影响地表，40米顶柱较50米顶柱破断范围加大了一倍。可以在露天境界线2170上选取左右两个点，用来记录50米隔离顶柱中上下盘矿开挖与40米隔离顶柱上下盘矿开挖对于露天境界的影响。50米隔离顶柱上盘矿开挖时，左边一点向上凸起2厘米，右边一点凹陷2厘米;下盘矿开挖时，左侧点基本不会受到影响，而右侧点上涨了五倍。40米隔离顶柱上盘矿开挖时，左边一点向上凸起1厘米，右边一点凹陷17厘米;下盘矿开挖时，左边点基本没有影响，而右边点上涨了三倍。得出开挖磷矿对露天境界的影响范围从左到右，呈现逐渐增加的趋势[2]。
4.结语
综上所述，对区域水文气象的特征与工程地质的条件等进行调查。同时针对矿山现状与特点，对采场矿石进行取样分析，并分析矿岩力学参数，获取样品内摩擦角、密度、粘聚力、抗压强度、泊松比与抗拉强度等参数。就目前而言，在实验中只可以模拟仿真精力状态数值，还不能模拟计算强降水与地震等工况，因此，还需要相关人员深入研究，确保磷矿开采能够顺利进行。
参考文献：
[1]杜翠凤，母昌平，雷远坤.崩落法转充填法采矿地表移动二维离散元程序数值模拟及其规律验证[J].岩土力学，2015，23（06）：1737-1751.
[2]孙世国，郭炜晨，刘文波.露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究[J].金属矿山，2015，13（05）：162-165.