如今,矿业开发要求安全高效,而国家对于环境保护的要求越来越严格,如何在安全高效生产和生态环保之间找到一个平衡点,是我们采矿人的责任。 三大采矿法中,充填采矿法是一种矿产资源回收率高、贫化率低,并且能够最大限度地限制破坏地表环境和建构筑物的采矿方法。中关铁矿是一个拟建中的大水矿山,针对中关铁矿大水等复杂情况,企业委托对中关铁矿大水下安全采矿技术进行研究。中关铁矿用帷幕注浆的方法减少涌水量,设计的主要采矿方法为阶段空场嗣后充填采矿法,充填体有足够的强度以及合理的采场结构参数是矿山实现安全高效开采的保障。本文旨在为中关铁矿确定合理的充填体强度以及采场结构参数,确保采矿活动的安全,并且防止帷幕破坏和地表塌陷。 本文结合中关铁矿具体情况,通过查阅相关资料、充填材料基础实验、充填体试块单轴抗压实验、理论分析以及软件数值模拟等工作进行研究。通过充填材料基础实验掌握了充填材料的比重、粒度、沉降、流动性等物理性质;通过充填体试块单轴抗压实验,得到了不同配比和浓度充填体试块的强度变化规律及抗压特性;在实验的基础上,基于损伤本构理论得出了不同配比和浓度的充填体损伤本构模型及损伤演化方程;通过充填体和岩体能量匹配研究得出了符合矿山生产要求的充填体配比及浓度;在上述研究的基础上通过FLAC-3D对采场结构参数进行数值模拟,得出了合理的结构参数。 本文的研究成果将为矿山后续生产提供有效参考,帮助矿山实现安全、高效开采,并且最大可能地提高回采率,减少贫化损失,实现企业的可持续发展,提高中关铁矿的综合效益,对国内相类似的矿山也有借鉴意义。