房柱法开采磷矿围岩稳定性仿真分析.pdf

《房柱法开采磷矿围岩稳定性仿真分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第11卷第6期矿业工程2013年12月MiningEngineering29房柱法开采磷矿围岩稳定性仿真分析张先萌李耀基李小双冯丹(1．重庆大学资源及环境科学学院，重庆400044；2．云南磷化集团有限公司，云南昆明650600)摘要：以云南磷化集团下属晋宁磷矿2坑为研究对象，通过现场勘查、室内试验研究确定该磷矿的物理力学参数，对倾斜中厚磷矿体地下开采的房柱法进行了离散元法分析，计算出露天坑底与地下采场之间的最小安全厚度，以及对两层磷矿进行模拟开挖，结果表明开挖下盘矿具有较大风险，且容易对露天矿坑造成危险，

2、目前隔离层厚度为5om时才能保证上、下两层矿体同时回采的安全性，目前只开挖上盘矿体较安全。研究成果为进一步工程实践提供了相关依据。关键词：房柱法开采；磷矿；围岩稳定性；离散元法中图分类号：TD871文献标识码：A文章编号：1671—8550(2013)06—0029—04进行仿真分析，进而指导设计施工。0引言2现场测试分析作为重要战略资源的磷矿具有赋存地质环境复杂，开发利用困难(即缓倾斜／薄至中厚磷矿体开采)等技术难根据现场地质勘察资料，晋宁磷矿2坑采区内可回采题，这些都制约着我国磷矿资源的高效开发利用。在

3、我国磷矿含有两层矿体，且中间含有软弱夹层，由于中间软夹磷矿探明储量中，沉积型磷块岩(胶磷矿)多，占全国总层强度较低，不易加工成标准试件，因此，选取磷矿体及储量的85，其大部分为中低品位矿石，9O是高镁磷上层矿顶板、下层矿底板岩样进行室内试验，见图1。矿，其矿石中有用矿物的粒度细，它和脉石结合紧密，不易解离，一般9O以上需要磨细到0．074mm才能单体解离。因此，我国磷矿是世界上难选的磷矿石之一。我国磷矿床大部分成矿时代久远，埋藏深，岩化作用强，矿石胶结致密，且约有75以上的矿层呈倾斜至缓倾斜I1产出，为薄至

4、中厚层。这种产出特征给磷矿开采带来一系列技术难题，往往造成回采率低，同时影响了采场围岩的稳定性[3]，给矿山生产带来安全隐患。图1晋宁磷矿采区现场1工程概况经现场取样、钻心、打磨、制成室内实验的标准件。为确定岩体的抗拉强度拟采用巴西劈裂试验法；为确定岩晋宁磷矿目前开采范围长约1．8km，宽约1．2km。矿体的抗压强度、弹性模量和泊松比拟采用单轴抗压实验；区位于大河及柴河南北分水岭地带，属低中山区，地势南为确定岩体的粘聚力和内摩擦角拟采用3轴抗压实验。高北低，一般标高22002445m，相对高差200~400

5、IT1，由于实验室内进行加工制备的岩石试件完整性较好，西侧4km处柴河河谷为当地侵蚀基准面，标高1950m，开不含或极少含有天然岩体的软弱结构面，与现场赋存的岩采地段位于分水岭顶部南北东向的溶蚀谷地西坡。体存在一定差异，因此，所得的物理力学参数并不能完全晋宁磷矿目前的开采方式为露天开采，随着露天磷矿表征天然状态下岩体的力学性质。所以将室内试验获取的开采境界内矿产资源的逐渐枯竭，晋宁2坑必将转入地下岩石力学参数折减后，才能应用于天然岩体。在众多试验开采[5]，根据设计资料，拟采用房柱法[8]进行磷矿回方法中，

6、Hoek—Brown经验公式是岩土工程界常用的岩体采。为确保露天开采平稳过渡到地下开采，本文运用力学参数评估方法之一。Hoek等详细介绍了评估岩体力学UDEC数值模拟方法[1o]模型房柱法回采，并对围岩稳定性参数的经验方法，指出岩体有关的强度可用通用Hoek—Brown准则(2002版)评估：基金项目：国家科技支撑计划项目(2011BABO8BO1、2013BA]307B06)收稿It期：2013-08—011一十靠(m6土+s)作者简介：张先萌(1989一)，男，博士研究生，主要从事采矿工程与安全工程等领

7、域的科研工作。式中、巩——岩体破坏时最大和最小有效主应力，规32矿业工程第11卷第6期集中区，当上盘矿开挖完毕后，下盘矿准备开挖时，隔离到了所取样品的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、层和工作面均出现应力集中。泊松比、粘聚力和内摩擦角等物理力学参数经Hock～模拟开挖下盘后，前者整体处于应力集中区，且应力Brown经验公式折减，与真实参数相近。集中向前移动，隔离层垂直应力较未开挖下盘矿均提高了——采用UDEC离散单元法对所选定的区域进行了房106N，如果隔离层垂直应力继续增加，隔离层将发生塑性柱法数值仿真

8、分析，结果表明，开挖下盘矿具有较大风险，破坏。图中还表现出应力集中有连为一体的趋势，开挖采且容易对露天矿坑造成危胁。场对露天境界影响范围有依次增大的趋势。综上所述，可——目前，只进行了静力状态的数值仿真，未考虑动以得到以下结论：荷载作用。——随着采场开挖，直接顶板随采随垮，预留隔离顶综合多种因素考虑，对安全系数有所增加，建议预留住40m开挖上盘矿的直接顶板较预留顶柱50m开挖顶板垮顶柱最小安全厚度应保证50m以上