开采扰动下水平矿柱稳定性数值分析研究.pdf

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1、第24卷第4期矿冶Vo1．24．No．42015年8月MINING＆METALLURGYAugust2015文章编号：1005-7854(2015)04-0001-04开采扰动下水平矿柱稳定性数值分析研究董凯程于世波崔松(北京矿冶研究总院，北京100160)摘要：采用数值模拟计算的方法分析了某矿山一29011水平矿柱在开采扰动过程中的力学效应显现规律。研究结果表明，上部中段采场胶结充填及硐室开挖后，应力向水平矿柱转移；下部中段开采后，水平矿柱整体处于高度应力集中状态，大部分区域都能从开采过程中的拉剪破坏恢复到弹性工作状态。综合分析结果表明，水平矿柱在开采扰动过程中整体稳定性良好。关键词：水平矿

2、柱；开采扰动；数值计算；稳定性分析中图分类号：TD853．322文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005~854．2015．04．001NUMERICALANALYSISRESEARCHONH0RIZONTALPILLARSTABILITYUNDERMININGDISTURBANCEDONGKai--chengYUShi·-boCUISong(BengGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beng100160，China)ABSTRACT：Thestabilityofthe一290mlevelisolationpilla

3、rduringtheprocessofminingisanalyzedbythemethodofnumericalsimulation．Theresultsshowthatafterthestopeiscement-filledandtheupperchamberexca-rated，thestresstransferstotheisolatedpillar；Aftertheminingoflowerstopes，theisolatedpillarisinastateofhighstressconcentration，mostoftheregionofthepillarwillrecoverf

4、romatensileshearfailurestatetotheelasticstateintheprocessofmining．Comprehensiveanalysisshowsthatthehorizontalpillarisstableintheprocessofminingdisturbance．KEYWORDS：horizontalpillar；miningdisturbance；numericalcalculation；stabilityanalysis国内外一些金属矿山随着开采深度增加，开采快速拉格朗日有限差分法(FLAC)不受监测点布置环境不断变化，给矿山生产带来了众多技术

5、难和测量精度的影响，最适用于材料的弹塑性、大变形题¨。通过留设水平隔离矿柱，可以使浅部与深部分析和施工过程的数值模拟¨。本文采用数值模开采同时进行，保证矿山开采矿量稳定和通风系统拟的方法，分析开采扰动下水平隔离矿柱力学显现正常运行。留设水平隔离矿柱可以提高矿区整体稳规律特征及其稳定性。定，提高矿山生产作业点数量及产量，隔离矿柱在采1工程概况矿扰动下的稳定与否直接关系到矿山开采安全。数值计算方法已成为岩石力学研究和工程计算的重该矿山矿体厚度约25m，倾角75。～85。，采用要手段之一，其能有补充试验手段和现场监测的不大直径深孑L阶段空场嗣后充填采矿法开采。矿山首足，主要包括有限元法、离散元法、D

6、DA法等，其中采中段位于一290m中段，采场沿矿体走向布置，采场结构参数为45m×25m×64m(长×宽×高)。收稿日期：2014-04-14首采中段采矿过程中采场垮落严重，下部矿体转为基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课项目(2012BAB01B01)作者简介：董凯程，工程师，主要研究方向为采矿工艺、充填工自下而上开采，上部采场残留大量平底底部结构尚艺、爆破工程。未充填。采场垂直矿体走向布置，采场结构参数为·2·矿冶25ITI×15m×64m(长x宽x高)。矿房采用尾砂根据一290m上部中段采场布置情况及下部采胶结充填，矿柱采用尾砂非胶结充填。为实现中段场拟布置的情况，建立模型内部上部采场

7、、中间隔离间矿体的安全开采及矿区的总体稳定，在首采中段矿柱及下部矿房、矿柱分布关系示意图，如图1所(一290m)底部留设水平隔离矿柱。矿山通过经验示。参照隔离矿柱上下实际开采现状及尺寸，并充类比的方式，确定水平隔离矿柱的安全厚度为18分考虑模型边界条件的影响，建立了计算模型。相1TI。隔离矿柱合理的安全厚度以及留设矿柱的稳定应建立的工程地质力学模型。性缺乏相应的理论计算与研究。数值模拟计算采用Mo