不同围岩条件下充填采矿方法优化研究摘要
针对国内矿产资源紧缺,矿石开采难度大等问题,为保证矿产资源高效开采,确保围岩稳定性,分别对滑石矿和铁矿开采展开了研究。通过对滑石、菱镁矿大理岩及充填体材料进行室内试验,了解到各种材料的破坏形势,得出材料物理力学参数。将垂直交叉采矿法、六边形胶结充填采矿法和矩形胶结充填采矿法分别应用于滑石矿开采及铁矿开采进行初始采矿方法比选,通过理论计算和数值模拟相结合对围岩力学特征、采场矿压等进行对比分析。选取不同进路一次充填高度、不同充填体强度、不同二次充填体强度及不同开采顺序为影响因素,分别从围岩变形、围岩应力转移机制、围岩塑性区演化机制和围岩安全系数方面进行分析研究。将垂直交叉采矿方法应用于滑石矿开采,将六边形下向胶结充填采矿方法应用于铁矿开采,论文取得结论如下:(1)采取理论计算方式对深埋围岩洞室压力计算,利用单位圆映射函数导出六边形映射函数,得出六边形洞室压力计算方法。通过采用数值模拟和理论计算两种方法分别对不同强度洞室压力进行对比验证。将不同采矿方法进行初步比选,对比分析不同采矿方法围岩变形、围岩应力及围岩塑性区破坏形势,研究结果表明垂直交叉采矿方法更适合围岩等级较低的滑石矿开采,六边形下向进路胶结充填采矿方法更适合铁矿开采。(2)将垂直交叉采矿方法应用于滑石矿开采中发现,随一次充填高度增加、充填体强度增强、相邻进路间距增大后围岩顶板沉降、围岩塑性区面积及围岩应力均减小。滑石矿开采中最大沉降区域位于开采区顶板左部,为最危险区域,最大底鼓区位于围岩底板右端;最大应力区域位于围岩顶板右端及围岩底板左端;围岩顶板上部及开采区左侧塑性区破坏较严重,塑性区以剪切破坏为主。(3)将六边形下向胶结充填采矿方法应用于铁矿开采中发现,围岩顶板沉降前2步围岩经历由原始岩层被充填体取代的过渡阶段,围岩顶板沉降较陡,后续开采中随开采深度增加顶板沉降呈缓和线性递增趋势,围岩最大变形位于围岩顶板中心处;开采区内随开挖充填围岩应力重新分布,围岩应力由中间向两侧转移;围岩塑性区主要分布于开采区两侧,塑性区破坏均以剪切破坏为主。(4)系统的研究了进路一次充填高度、充填体强度、进路开采顺序等因素对围岩稳定性的影响,分别从围岩变形、围岩应力、围岩塑性区、围岩安全系数方面加以分析。研究结果表明:开采顺序、充填体强度、进路一次充填高度对围岩稳定性的影响依次减弱,开采顺序为主要影响因素,充填体强度及进路一次充填高度为次要影响因素。(5)从不同角度对多因素影响下的两种矿体进行分析,结合工程实际情况,以围岩安全系数为评判标准,最终确定某滑石矿开采方案为:一次充填高度为1.5m、一次充填体强度为3.0MPa、二次充填体强度为1.5MPa、开采顺序为隔一采一;某铁矿开采方案为:一次充填高度为2.6m、一次充填体强度为1.0MPa、二次充填体强度为0.7MPa、开采顺序为隔一采一;为某铁矿及某滑石矿开采提供工程依据。
|
@ 2023 版权所有 中国地质图书馆 (中国地质调查局地学文献中心)
京ICP备 05064591号 京公网安备11010802017129号
建议浏览器: 火狐、谷歌、微软 Edge、不支持 IE