缓倾斜矿体开采间柱及底部结构可靠性二维数值模拟.pdf

《缓倾斜矿体开采间柱及底部结构可靠性二维数值模拟.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、Vo1．31．№2第31卷第2期有色矿冶2015年O4月NoN—FERROUSMININGANDMETALLURGYApril2015文章编号：lOO7—967X(2o15)02—19—04缓倾斜矿体开采间柱及底部结构可靠性二维数值模拟袁志簧(沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳110013)摘要：为了探明缓倾斜矿体开采时开采扰动对问柱及底部结构可靠性的影响，采用FLAC2D软件建立了充填体及矿岩力学模型，根据莫尔一库仑屈服准则，进行了采矿动力学二维数值模拟。结果表明，采动过程中最大主应力集中在间柱上，应力值高达3O～40MPa；矿石放出时间柱与顶板交接处及底部结构都出现破坏性的拉应力区；开采后间

2、柱塑性区较小，但底部结构的桃形矿柱及电耙道周围出现不同程度的塑性区；当两侧采场开采结束时，中央采场最大顶板位移为50mm。提出了精确测量、微差爆破等手段提高间柱稳定性，采用锚杆+喷射混凝土的支护方式、光面爆破等方法来提高底部结构的稳定性。关键词：缓倾斜矿体；间柱稳定性；底部结构；FLAC2D数值模拟中图分类号：TD853．3文献标识码：A术参数。1引言2模拟与分析方法某铜矿床主矿体赋存于透辉矽卡岩矿化层，呈层状或似层状产出。矿体倾向北西，倾角12。～4O。，2．1FLAC程序介绍厚3．2～29．7m，为典型的倾斜中厚矿体。矿体上采用FLAC2D软件进行采矿动力学计算分析。部倾角较缓，一般为12

3、。～22。；以下逐渐提高至30。该软件主要适用模拟地质材料和岩土工程的力学行～4O。。矿体上盘以厚层大理岩为主，角岩化变质石为，特别是材料达到屈服极限后产生的塑性流动。英砂岩次之，质量等级和完整性中等到差；下盘为矽FLAC2D程序设有多种本构模型，如各向同性弹性卡岩，质量等级和完整性中等较好。材料模型、横观各向同性弹性材料模型、莫尔一库仑矿山采用分段空场嗣后充填采矿法开采，阶段弹塑材料模型、应变软化／硬化塑性材料模型、双屈高度25m。采场垂直走向布置，沿走向宽为36m，服塑性材料模型等_5]。FLAC采用显式算法来获得其中间柱宽5m，采场跨度31m，采用间隔式回采模型全部运动方程的时间步长解，

4、从而可追踪材料方式。回采过程中产生的采动压力，将影响采空区的渐进破坏和垮落；程序允许输入多种材料类型，可的塑性区、二次应力场的重新分布，进而影响着采矿在计算中改变材料参数，增强了程序灵活性【6]。人员及设备的安全_1]。此外，由于采用中深孔爆2．2岩体力学参数破，且局部采用爆力运搬方式进行出矿，故间柱及底采用NQ岩芯钻机采集岩芯，对3种岩石进行部结构的安全性显得极为重要。本文通过数值模拟了物理力学参数测试。测试指标包括块体密度、弹间柱及底部结构在开采前后的动力学特征，检测不性模量、泊松比、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、内聚同盘区宽度及暴露面积下采场的应力分布状态及破力、内摩擦角、岩石纵向波速等，

5、测试结果见表1。坏模式，为采场最佳尺寸的选择提供及时、准确的技表1主要岩石物理力学参数测试结果编号岩石名称块体密弹性模量(泊松比单轴抗压抗拉强度内聚力内摩尊角纵波速度g／cm0)(GPa)(MPa)(MPa)(MPa)(。)(m／s)1大理岩2．7126．5180．2295．664．932矽卡岩(含矿)3．7438．5070．24178．1810．043变质石英砂岩2．7430．350．19109．729．09*收稿日期：2014—09—01作者简介：袁志安(1961一)，男，大学本科，教授级高工，从事采矿技术工作。22有色矿冶第31卷合理微差时间、合理的起爆方式等。中深孔凿岩时4结论与建议要

6、提高中深孔炮孔质量，尽量减小炮孔的深度和角4．1间柱可靠性度的偏差；在中深孔装药时采用粘性铵油炸药以保该矿采用尾砂充填采场，充填体强度很低，充填证装药质量，同时采用反向起爆和微差起爆。此外，体弹性模量小，对采场间矿柱难以提供有效的侧向在底部结构掘进过程中，尽可能采用光面爆破技术，应力，因此采场间柱处于不利的受力状态。此外，由最大限度减少掘进过程中爆破对底部结构岩体的破于充填很难接顶，来自采场上部的应力主要作用到坏。间柱上，使间柱产生30～40MPa的高应力集中。参考文献：如果采场间柱失稳，则跨度为36m的两个采场将贯[1]H．G．Ji，H．S．Ma，J．A．Wang，Y．H．Zhang，H．C

7、ao．Miningdisturbanceeffectandminingarrangementsanalysisof通，形成宽度达67m的大采场。此时采场顶板将near—faultmininginhightectonicstressregionI-J]．Safety处于拉应力区域，并导致顶板因拉应力破坏而失稳。Science，2012，50(4)：649—654．在回采过程中，针对采场间柱，应做好下