石人沟铁矿露天转地下过渡期开采采场结构参数分析

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1、引言在金属矿床中，大多数矿体埋减较深而覆盖层较薄，这类矿床通常浅部采用露天开采，深部采用地下开采，即露天与地下联合开采。国内矿山广泛采用的是露天转地下的开采方法。处于露天转地下过渡期的矿山，为了实现产量的平衡，一般采用不停产过渡，即在露天开采的同时，进行地下工程的开拓、采准等准备工作，随着露天开采量逐渐减少，地下丌采量逐渐上升，到露天开采闭坑时，地下采矿量达到矿山设计产量。此时，矿山全部转入地下开采。矿山的这一特殊阶段称为露天转地下的过渡丌采期。在过渡开采期间，由于露天作业和地下施工同时进行，爆破振动和采动效应相互影响，增加了生产管理的难度；另一方面，过渡开采期间，由于特殊原因，露天

2、边坡无法作崩落处理．露天边坡底部产生较大应力集中，给地下开采的地压管理带来很大难度。为了减少露天和地下同时开采的相互干扰，一般采用在露天底预留一定厚度的隔离顶柱，地下开采的第一中段采用空场法。联合开采过渡期的开采与一般地下开采相比，所受到的条件限制要复杂得多。高陡的露天边帮的稳定性是地下开采矿房结构参数选取必须要考虑的一个重要因素，矿块的回采顺序，矿房的顶板允许暴露面积，矿房间柱的尺寸等直接影响着采场围岩应力的变化和边坡的稳定性，同时也关系着矿山的矿石回采率、贫化率等经济指标和矿山的经济效益。石人沟铁矿在露天转地下过渡丌采期间采用不停产过渡，一边进行露天开采、一边进行地下开拓、采矿，

3、一方面要保证过渡期产量稳定，另一方面要保证过渡期地下采场和边坡的稳定。石人沟铁矿为了保持产量的稳定，采取了积极的稳产措施，在北区开掘临时斜井和措施井，作为过渡期丌采北矿区的主提升井，以弥补产量的不足。考虑到边坡稳定和露天坑汇水等各种影响因素，jE区地下开采的第一中段(一16～一60m)的采用空场法开采。由于在过渡开采期问，北区的边帮无法崩落，地下开采将会引起边坡应力的重新分布和岩体的变形，又由于露采期间露天边坡上曾进行平硐追脉开采残留矿，在一定程度上改变了边坡岩体的结构特征，因此，地下丁

4、：采将会直接影响到边坡的稳定性，边坡滑落将会直接危及到斜井的安全。所以确定合理的矿块回采顺序和采

5、场结构参数(矿房尺寸、问柱宽度等)，维护边坡的稳定，就成为保证过渡期安全牛河北理．L人学硕士学位论文产的关键，同时采场结构参数也直接关系到矿房的出矿能力，回采的强度，关系到矿山过渡期间的产量平衡和矿山经济效益。本论文将针对石人沟铁矿露天转地下过渡期丌采的具体情况，利用数值模拟方法，对不同矿房结构参数下采场和边帮的稳定性进行分析，并结合矿山经济指标，建立综合模糊评判模型，通过方案对比、综合评判，最终得出合理的矿房结构参数，以确保矿山在地下采场和边帮的稳定前提下安全生产，又可使矿山产生较好的经济效益，指导矿山下一步生产。1文献综述对于在露天转地下过渡期丌采这样特定的时期、特定的条件下，把

6、采场结构参数的优化和边坡的稳定性、矿山经济效益等一系列问题进行综合研究，进行得很少。然而采场结构参数的确定与优化，在矿山地下丌采的各种采矿方法中研究的较多，也比较成熟，给我们提供了许多值得借鉴的经验。1．1地下采场结构参数影晌因素的研究现状地下采场结构参数的影响因素有很多，概括起来主要有矿岩的物理力学性质、水理性质、矿区的地质构造、采矿方法、产量需求、爆破振动、水文地质状况以及周边环境的要求。针对石人沟过渡期开采的地下采场结构参数的选取，根据其具体情况，应主要考虑矿岩物理力学性质、地质构造、地下水、爆破及地下采动对地下采场、边坡稳定性的影响。1．1，1矿岩性质、矿区地质构造对采场结构

7、参数选取的影响矿岩性质是决定采场结构参数的重要参数，矿岩的物理性质，特别是抗压强度、抗剪切强度和地质构造等是影响矿房尺寸、矿柱强度以及顶板暴露对间的重要因素。矿区地质情况复杂，结构面发育时，会破坏岩体的完整性，成为诱发岩体破坏的潜在因素。因此，地下开采在布置矿房和预留间柱时，要充分考虑结构面对矿房稳定性的影响，适当选取矿房的尺寸，避丌断层位置，把其预留到矿房间柱位置。在开采的过程中，要预测地压变化下顶拄、间柱的变形、破坏情况，保证采场的安全性。总之，结构面特别是大的断层的存在是选取结构参数时必须要考虑的闻题。1．1．2爆破对采场结构参数选取的影响爆破对地下工程破坏性的影响主要是爆破所

8、产生的地震波在岩体界面产生拉伸作用所致。炸药爆炸时，产生的冲击波会通过空气、岩石等介质传播。在距爆源的一定距离之内，爆破在岩体中的冲击波转化成应力波，岩性较好时，震速、动应力、动应变值较大，震动传播速度快，扰动时间短；相反，岩性较差时。震速、动应力、动应变较小，震动转播速度慢，扰动时间长。由于岩体中赋存大量的节理、河北理工大学硕士学位论文裂隙和软弱层，会阻碍应力波的传送，加速应力波的衰减。但是采场要经常性地进行生产爆破，频繁的爆破震动应力会加剧裂缝的发展，