随着人类对矿产资源的不断开采,浅部资源所剩无几,人类逐渐从浅部开采走向深部开采。充填采矿法在深部矿体回采和环境保护方面有着巨大优势,然而,随着开采深度加深,在高地应力和大规模充填条件下,怎样提高充填质量,降低充填成本,如何保证胶结充填体强度,使充填体强度与深部围岩相匹配,进而维持充填采场稳定性,仍然需要进行不断探索和研究。本文根据现有充填系统和充填材料条件下,以降低充填成本,保证充填体质量为目的,对某金矿充填材料进行配比优化设计以及采场稳定性研究。 (1)对金矿所用尾砂进行物理力学参数测定,得到了所用尾砂的密度和级配范围,对不同配比充填体进行力学试验,通过极差分析和多元线性回归分析,确定影响充填体强度的重要性程度,建立充填体强度与灰砂比、料浆浓度和养护龄期之间的回归方程,从而对金矿生产过程进行指导和应用。 (2)基于强度计算模型计算出不同灰砂比充填体在采场中的自立强度范围,并与试验得出的充填体强度相比较,得出满足采场中充填体自立条件的充填配比方案。利用ABAQUS软件构建二步采场矿体-充填体组合模型,通过对组合结构稳定性分析,得出采场充填配比最优方案为料浆浓度75%,养护龄期28天,灰砂比为1∶12。用最优方案充填采场,采场处于稳定状态,从而验证了最优方案的可靠性。 (3)采用FLAC3D模拟软件对金矿一步采场第一个回采单元回采充填过程进行模拟分析,通过对应力、位移变化情况进行分析得出充填体具有一定的应力吸收能力,充填体会使二步采场矿体的受力状态得到改善,从双向受力恢复为三向受力状体。但同时由于充填体的固结沉降也会对二步采场矿体产生向下的摩擦力,通过对传递函数法的推导,得出了金矿二步矿体受到的负摩阻力与充填高度的关系式,适当提高充填料浆的浓度能够降低其影响。