分段凿岩阶段空场法顶柱和间柱

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1、分段凿岩阶段空场法顶柱和间柱合理参数的确定孙嘉，刘武团（西北矿冶研究院甘肃白银730900）摘要：本文通过普氏拱法、长宽比梁板法、载荷传递交汇线法、弹性力学法和类比法来确定小热泉子铜矿矿柱参数，并且在该矿的实践生产中得以验证。矿柱合理参数的确定不仅使该分段凿岩阶段空场采矿方法在实践生产中得以安全、高效、经济的运用，还为同类矿山确定矿柱合理参数提供了借鉴。关键词：分段凿岩；阶段空场；顶柱；间柱；合理参数；稳定性DeterminationofReasonableParametersofTopPillarandRibPillarinSublevelD

2、rillingandBenchOpenStoppingSUNJia,LIUWutuan(NorthwestResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Baiyin730900,China)Abstract:Inthispaper,Naturalarchmethod,beamandplatemethod,loadtransmissionline,elasticmechanicsmethodsandanalogymethodareusedtodeterminedpillarparameterofXiaorequan

3、zicoppermine,andverified the resultsintheproductionpractice.Reasonableparametersofpillarcanmakesubleveldrillingandbenchopenstoppingmethodintheproductionpracticetobemoresecure,efficientandeconomical.Italsoprovidedareferenceforsimilarmining.KeyWords:Section-wisedrilling;Bencho

4、penstopping;Toppillar;Ribpillar;Reasonableparameter;Stability1前言小热泉子铜矿1996年开发单位经重组后对矿山进行地下开采，回采工作已进行15年。2008年根据矿方改扩建的要求，西北矿冶研究院主要针对该矿Ⅰ号矿床572m以上水平的四个主要矿体进行回采设计。根据矿体赋存状态和开采技术条件，采矿方法在以前采用浅孔留矿法的基础上又增加了分段凿岩阶段空场法。由于分段凿岩阶段空场法是依靠围岩自身稳固性和矿柱来维护回采空间，因此矿柱参数的合理确定将决定矿柱在矿房是否回采完毕时就发生顶板局部冒落、

5、围岩片帮、矿柱发生裂缝或剥落等现象，从而导致预留矿柱不能进行回收，这不仅造成矿山资源与矿山经济效益的巨大损失，还对矿山正常生产和工作人员的安全构成了威胁。为实现该矿安全、高效回采，有必要确定矿柱合理参数。矿柱合理参数的确定不仅可以为今后地压管理创造有利条件，还为指导矿山进行安全组织生产、科学合理高效的回收、利用资源，提高同类矿山技术水平和科技进步具有极其重要的意义。2分段凿岩阶段空场法矿房顶柱稳定性分析：在目前经济效益滑坡和资源减少的情况下，分段凿岩阶段空场法采矿方法必须满足生产能力高、采矿工效高、安全程度高、采切比低、损失贫化低、采矿成本低和

6、采矿工艺易于掌握、施工简易等特点。矿山开采是在三维空间中进行，采用空场法开采的矿体回采完毕后，悬空顶柱由间柱支撑，并在矿房上方形成具有某种边界约束的三维板状结构。矿房中顶柱是相对薄弱的部分，当原有矿房结构、矿柱承载状况和地应力发生改变时，形成局部应力集中和岩体破坏，引发矿房顶柱失稳坍塌导致矿石贫化加剧或导致下分层矿体不能进行回采，给矿山正常的安全生产带来不便。因此，分析矿房顶柱安全厚度对评价小热泉子铜矿矿房稳定性有着重要的意义。[1]小热泉子铜矿矿石力学参数见表1.表1小热泉子铜矿矿石力学参数Table1Mechanicsparameterso

7、fXiaorequanzicopperore抗压强度（MPa）抗剪强度（MPa）抗拉强度（MPa）泊松比密度（g/cm3）弹性模量（GPa）内摩擦角（°）41.231.23.8830.212.59616.637-402.1普氏拱法：普氏拱理论又称破裂拱理论。采空区形成后，其顶板将形成抛物线形的拱带，空区上部岩体重量由拱承担。对于坚硬岩石，顶部承受垂直压力，侧帮不受压，形成自然拱；对于较松软岩层，顶部及侧帮有受压现象，形成压力拱；对于松散性地层，采空区侧壁崩落后的滑动面与水平交角等于松散岩石的内摩擦角，形成破裂拱。顶板安全厚度计算公式为：（1）b

8、：空场宽度/2，m；h：空场高度，m；f：矿石强度6.8；：岩石内摩擦角，40°；表2普式拱法计算顶柱安全厚度Table2Resultof safet