基于应力增量理论矿柱回采安全性评价.doc

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1、基于应力增量理论的矿柱回采安全性评价陶磊1，刘涛2（1.长沙冶金设计及研究院有限公司，湖南长沙，4100111；2.西北矿冶研究院，甘肃白银，730900）摘要：矿柱是支撑空区稳定性的主要单元，矿柱的回收必然会造成空区应力的重新分布，从而对其稳定性造成影响，本文基于应力增量理论，对矿柱回采过程中的安全性进行了理论分析，并根据矿柱的回收顺序建立了数值分析模型，计算得到了各矿柱开采前后对其他矿柱应力变化情况，计算结果表明，该矿山二、三采区一中段的间柱安全系数都大于1，即所有间柱在矿柱回采的过程中都处于安全状态。关键词：矿柱回收；应力增量；安全系数；稳定

2、性ThePillarRecoverySafetyEvaluationBasedonStressIncrementTheoryTAO-Lei1,LIU-Tao2(1.ChangshaEngineeringandResearchInstituteLtd.OfNonferrousMetallurgy，Changsha,Hunan，410011，China；2.NorthwestInstituteofMiningandMetallurgy,Baiying,Gansu,730900，China)Abstract:Themainsupportunitsofgo

3、afstabilitywerepillars.Therecoveryofthepillarswillcausestressredistributionandstabilityofthegoaf.Thepillaringprocesssecuritywasanalyzedbasedonstressesincrementaltheory.Thenumericalmodelwasestablishedaccordingtotheorderofpillarrecovery.Thestresschangesbeforeandaftereachpillarto

4、pillarwerecalculated,theresultsshowedthattheallpillarssafetyfactorweregreaterthan1,thatis,allthepillarswereinasafestate.Keywords:pillarrecovery;stressincrement;safetyfactor;stability1前言矿产资源是维持矿山可持续发展的基本条件，对残留矿柱的回收维持矿山可持续发展的一条基本途径，加之国家提倡矿山加强对残留矿柱的回收工作，近年来，我国也探索出了多种回采残留矿柱和难采矿体的方

5、法，并进行了生产实践，并对其进行了推广应用[1-3]，由于矿柱回收要根据矿山的实际情况而定，在保证安全、经济的条件下，合理采用回采方案，同时也可参考其他相似矿山的成功经验[4-6]，采用灵活多变的回收方法，我国在矿柱回收方面已有很多成功案例，积累了宝贵的实践经验[7,8]。哈密博伦矿业有限责任公司于2004注册成立，由青海西宁特殊钢股份公司与哈密长城实业公司共同出资组成。白山泉铁矿是哈密博伦矿业有限责任公司旗下的生产单位之一，自2006年建成开始投产，目前生产能力为110万吨/年。矿山设计采用分区开采、分区通风，开拓方式为竖井开拓。矿山二、三采区一

6、中段矿块沿矿体走向布置，矿块长50m，宽为矿体厚度，高40m，顶柱5m，间柱7.5m，底柱6~8m，采用电耙道出矿底部结构。目前，白山泉铁矿一中段采矿已经接近尾声，而二中段的基建工程又还未完成，矿方考虑回收矿柱，一者补充矿山下年度产量，充分回收矿产资源，二者可及时处理采空区，消除安全隐患，保证矿山健康发展。但矿柱的回采不同于矿山正常开采，存在较大的风险，安全问题成为首要考虑因素。矿山二、三采区一中段存在大量的采空区，并且大部分采空区都具有形态无规则、顶板暴露面积、空区体积大的特点，在这种环境之下如何能保障矿柱安全回采是最关键问题。62基于应力增量的

7、矿柱安全性分析2.1矿柱强度影响矿柱强度的因素较多，受到其几何尺寸、地质构造、矿区应力分布等因素的影响，国内外研究学者针对不同的情况提出了许多矿柱强度的计算公式，其中最具代表性的矿柱强度公式类型为：（1）式中：为矿柱的强度，MPa；为宽高比为1时的矿柱强度，MPa；、h分别为矿柱的宽度、高度，m；A、B、分别为由具体的矿（岩）体确定的系数，不同的系数对应不同的矿柱强度计算公式。在这类公式中应用较广的是Bieniawski提出的强度公式，具体表达式如下：（2）考虑岩体节理对其强度产生的影响，结合矿山的实际情况，采用Hoek-Brown计算完整和节理岩

8、体强度的方法计算节理裂隙对矿柱强度的影响，即：（3）式中：为完整岩石的单轴抗压强度，MPa；s表示岩体完整性的一个常数。对