急倾斜薄矿体回采岩体移动规律研究摘要
近年来金属矿山开采地表移动与沉陷问题已成为一个重要研究课题,由于开采设计中采用的移动角不合理,急倾斜薄矿体矿山往往在建设初期便要投入大量的人力、物力进行矿区征地拆迁工作,这不仅增大了矿山早期投入,而且浪费了大量可利用的资源。因此对急倾斜薄矿体回采岩体移动进行研究,了解地表移动规律,确定矿体回采结束时地表移动界限具有重要的理论意义和应用价值。本文在叙述已有岩体移动理论的基础上,分析了急倾斜薄矿体回采地表移动变形影响因素,比较了现有的岩体移动分析方法,并对急倾斜薄矿体-京海金矿I号矿体的实际开采情况进行了模拟研究,具体分析结果如下。通过对急倾斜薄矿体回采地表移动影响因素的模拟发现,矿体赋存深度和开采厚度对地表移动具有一定的影响,矿体倾角和开采深度对地表移动变形影响显著;急倾斜薄矿体回采地表最大位移和变形出现在矿体上盘,但随倾角增大逐渐向下盘方向移动;当矿体倾角继续增大时,地表垂直方向位移迅速减小,倾角由55°变化为85°时,地表最大下沉量减小了90%;随着矿体倾角增大,矿体上下盘围岩移动呈现相似性,在近似垂直(85°)时,地表垂直方向移动呈明显的双盆地下沉特征。利用数值模拟软件FLAC3D模拟京海金矿实际回采步骤,当已有采空区形成后地表和空区顶板的最大垂直位移分别为23.68mm,69.09mm,深部矿体回采结束时地表和空区顶板最大垂直位移分别为37.04mm,113.09mm,受矿体开采影响地表移动范围进一步扩大,按照模拟的结果圈定了矿区地表的移动范围。实验室设计充填试验对矿区地表的移动变形进行控制,获得最优条件下充填体强度为4.89MPa,利用FLAC3D模拟矿体回采后对采空区进行充填,结果显示原有采空区充填后地表和顶板的最大垂直位移分别减少了70%和60%,回采结束时地表和顶板的最大垂直位移分别为8.14,51.15mm,地表移动和围岩失稳得到了有效控制,最终保证了矿山生产生活的安全。在圈定地表移动范围的基础上提出了符合京海金矿实际的地表移动监测方法,并给出了监测点的具体布设方案。
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