基于多方法联合的露天转地下矿山合理覆岩层厚度研究

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1、基于多方法联合的露天转地下矿山合理覆岩层厚度研究张永达许洪亮马二辉aim中冶沈勘秦皇岛工程设计研宄总院有限公司摘要：在露天转地下过程屮需人工强制形成覆盖岩层，其对无底柱分段崩落法至关重要，不仅影响矿石回采安全，而且影响矿石回收。因此，研宂覆盖岩层厚度对矿山生产具有重耍意义。采用理论分析计算及PFC2D数值模拟的手段，对新疆诺尔湖铁矿露天转地下采场覆岩层厚度进行分析研究，确定该矿采场的合理覆盖岩层厚度为40m。关键词：露天转地下;无底柱分段崩落法;覆盖治层厚度;PFC2D数值模拟;作者简介：张永达（1988-）,男

2、，助理工程师，硕士，矿业工程专业，主耍从事金属矿床开采理论与工艺、放矿理论研究。Thicknessofcoveringlayerduringturningopen-pitintoundergroundminingbasedonmulti-methodjointapplicationZHANGYongdaXUHongliangWUPengZHANGJianyongMAErhuiLIUXiaolingShenKanQinhuangdaoEngineeringDesign&ResearchGeneralInstitut

3、eCo.，Ltd.，MCC;Abstract：Itisnecessarytomanuallyforciblyformthecoverrockduringtheprocessoftheopen-pittounderground.Howevertheoverburdenthicknessisveryimportforthesublevelcavingmethod,whichnotonlyaffectsthesafetyoforerecovery,butalsoaffectstherecoveryofore.There

4、fore,itisimportantformineproductiontoresearchthereasonableoverburdenthickness.Inthispaper,thetheoreticalanalysisandPEC2Dnumericalsimulationareusedtoanalyzethethicknessoftheoverburdenlayeroftransitionfromopen-pittoundergroundmininginNuoerhuironmine,thereasonab

5、lethicknessoftheoverburdenis40m.Keyword：transitionfromopen-pittoundergroundmining;sublevelcavingmethod;overburdenthickness;theoreticalanalysis;PFC2Dniimericalsimulation;新疆诺尔湖铁矿是露天转地下的矿山，地下采用无底柱分段崩落法。为形成无底柱分段崩落法正常回采条件和防止围岩大量崩落造成安全事故，在崩落矿石层上而必须覆盖以岩石层。岩层厚度须满足以下要

6、求m:第一，放矿后岩石能够埋没分段矿石，否则形不成挤压爆破条件，崩下的矿石将有一部分落在若石层之上，增大矿石损失贫化;第二，一旦大量围岩突然冒落时，能起到缓冲的作用，以保证安全。所以研究覆岩层的合理厚度对矿山生产具有重要意义。本文将通过利用理论分析与数值模拟相结合的方法，对新疆诺尔湖铁矿合理覆盖层厚度进行研宄。1覆岩层合理厚度理论分析研宄1.1按松动体对覆盖岩层的影响计算厚度根据松动体影响覆岩层厚度函数关系式D1:式中:h—覆盖层厚度;h、一放出体高度;hd—分段高度;k一系数，取值1.2。将该矿采场结构参数代入

7、式（1）中得松动体影响的覆盖岩层厚度h>36m。1.2按矿石层可承受冲击地压计算覆盖层合理厚度根据该矿现场实际可知，露天开采形成最终边帮高度大约为195m，最终帮坡角约为45°,转为地下开采后露天边坡受到采动和地压影响，可能会发生边坡失稳进而造成滑坡现象，对露天坑底产生冲击作用，严重影响生产，为保证地下采矿生产作业安全，从防冲击地压角度对覆盖岩层厚度进行研宄。表1诺尔湖铁矿无底柱采场结构参数表Table1StructuralparametersofnonpillarminingfieldofNuocrhuiron

8、mine卜载原表由于露天边坡滑坡体的形状、大小、岩量及连带下一坡面滑落等众多不确定因素,所以只能根据该矿现场具体情况对滑坡体进行简化处理计算冲击力11^1。通过对该矿露天边帮分析计算得极限塌方量约为250万t,冲击到露天坑底部，冲击范围近似为半径50m半圆弧。为便于计算研允提出以下假设:滑落体与覆盖层在碰撞过程中不发生分离，且该过程是准静态的，并且碰撞冲量垂直于覆岩层表面