挑水河磷矿条带充填结构参数与开采顺序研究

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缓倾斜中厚层磷矿地下开采由于其赋存特殊性,给凿岩、矿岩搬运、顶板安全管理等很多方面带来了很多问题。针对宜昌挑水河磷矿的特殊情况,借鉴煤炭开采使用的条带充填法思想,用充填条带和盘区矿柱管理围岩。主要研究结论如下:  (1)根据充填体的作用机理和损伤机理,研究了充填体条带在工作状态下应力和变形分布规律,认为充填条带开始失稳破坏的标志是条带中心的弹性区完全消失进入塑性状态。  (2)根据岩梁理论,分析对比了嵌固梁和简支梁,推导了直接顶板破断的力学条件,得出留空条带的宽度b≤17m,参考其他矿山参数,确定留空条带宽度为10m。  (3)模拟了不同的充填开采参数时,塑性区占充填条带的比例,分析认为增加充填体宽度和提高灰砂比都会提高其承载能力,在充填宽度较小时,增加充填条带宽度,塑性区比例降低较快,充填条带较宽时,塑性区比例较低较慢,并且灰砂比增加时,塑性区比例的降低速度是逐渐减小的。  (4)在选择灰砂比为1:7时,留空条带宽度为10m、充填条带宽度为12m是最优的采场结构参数。  (5)根据板壳理论等分析了直接顶板和充填体的位移,证明了选择的充填参数是合理的,能够保证顶板和充填体稳定性。  (5)模拟了选择不同的盘区内开采顺序时,充填体和围岩的最大主应力、最小主应力、水平位移和垂直位移,确定两侧到中间开采是最优开采顺序。研究表明从两侧到中间开采能降低应力集中程度,减小顶板位移。  研究结果表明条带充填法在挑水河磷矿是可行的,具有重要应用价值,同时可为其他矿山采场结构参数和开采顺序优选提供借鉴。
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