中关铁矿属于接触交代矽卡岩型铁矿床,矿石平均品位46.01%,矿石品位极高,但由于矿床直接赋存于奥陶系灰岩之下,属于大水矿山。在矿山施工堵水帷幕后,根据前期地质钻孔资料和岩石力学实验,设计了效率高的阶段空场嗣后充填采矿法。目前-170 m与-230 m水平的开拓工程已通达矿体,并有多条巷道穿过矿体与近矿围岩。从目前已经揭露的矿体与近矿围岩的稳定性分析,中关铁矿矿体和围岩的稳定性均较差,与原地质报告所提交的围岩和矿体条件差别较大,需开展采场结构参数确定和优化研究。 本文以中关铁矿为工程背景,从保证采场稳定性的力学角度,对设计的采场结构参数进行稳定性评价和优化,主要开展了如下工作: (1)收集整理中关铁矿现有的地质资料,运用三维建模软件建立了包含地表、地表建筑物、断层、地下岩层、矿体和巷道的三维地质模型,并初步生成中关铁矿虚拟现实系统,为数值计算提供了基础几何模型;(2)现场采集矿岩试样,进行岩石力学试验,并运用3GSM数字摄影测量系统,获取了首采分段揭露岩体的结构面信息,采用岩体BQ分级对矿岩进行了岩体质量分级,得到了首采分段矿岩的稳定性分布情况和矿岩体力学参数。根据岩体质量等级确定矿岩较稳定的矿段采用原设计的采矿方法,不稳定的矿段初步选用诱导冒落嗣后充填采矿法;(3)对原设计的采矿方法,采用Mathews稳定图法初步选定阶段空场嗣后充填采矿法的采场结构参数,然后运用FLAC^3D 数值模拟软件,对初选方案矿体开挖后采场稳定性进行模拟分析,根据初选方案采场的稳定性,改变采场跨度进行优化分析,获得合理的采场结构参数;(4)借助FLAC^3D数值模拟软件分析了中关铁矿诱导冒落嗣后充填采矿法不同采场跨度和不同连续回采长度下矿体的冒落规律,为诱导冒落嗣后充填采矿法在中关铁矿的应用提供了一定的依据。