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大高庄铁矿采矿方法适用性研究
2015-06-29
为了对大高庄铁矿2种采矿方法的适用性进行研究,采用FLAC3D数值分析软件,通 过模拟采场开挖,确定了上述2种采矿方法的适用条件,指出了采场的破坏部位和形式,为矿山下 一步布置采场提供参考。
SeJruianle.N2o0.15554 现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业 2015总年 第65月54第期 6 期 MODERN MINING 大 高 庄 铁 矿 采 矿 方 法 适 用 性 研 究 汪 ꢀ 亮 1 ꢀ 尹 宝 昌 4 ꢀ 胡 道 喜 4 ꢀ 陆 玉 根 1, 2, 3 . 华 唯 金 属 矿 产 资 源 高 效 循 环 利 用 国 家 工 程 研 究 中 心 有 限 公 司 ; 4. 山 东 盛 鑫 矿 业 有 限 公 司 ) , 2, 3 ( 1. 中 钢 集 团 马 鞍 山 矿 山 研 究 院 有 限 公 司 ; 2. 金 属 矿 山 安 全 与 健 康 国 家 重 点 实 验 室 ; 3 ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 为 了 对 大 高 庄 铁 矿 2 种 采 矿 方 法 的 适 用 性 进 行 研 究 , 采 用 FLAC D 数 值 分 析 软 件 , 通 3 ꢀ 过 模 拟 采 场 开 挖 , 确 定 了 上 述 2 种 采 矿 方 法 的 适 用 条 件 , 指 出 了 采 场 的 破 坏 部 位 和 形 式 , 为 矿 山 下 一 步 布 置 采 场 提 供 参 考 。 关 键 词 ꢀ 采 矿 方 法 ꢀ 适 用 条 件 ꢀ 数 值 模 拟 ꢀ 采 场 布 置 ꢀ ꢀ 大 高 庄 铁 矿 根 据 矿 山 开 采 现 状 重 新 选 择 了 采 矿 度 分 别 为 5, 6, 7, 8 m, 分 别 建 立 该 类 采 场 模 型 进 行 模 拟 开 挖 , 并 监 测 模 拟 开 挖 过 程 中 采 场 顶 底 板 应 力 应 变 及 位 移 情 况 , 从 而 确 定 最 佳 的 采 场 宽 度 。 1. 2ꢀ 力 学 参 数 确 定 方 法 , 即 浅 孔 留 矿 嗣 后 充 填 法 和 分 段 凿 岩 阶 段 矿 房 嗣 后 充 填 法 。 前 者 需 要 人 员 在 空 场 下 作 业 , 采 场 跨 度 的 大 小 对 顶 板 的 稳 定 性 影 响 最 大 , 如 果 矿 体 厚 大 , 空 场 的 跨 度 便 较 大 , 顶 板 冒 落 的 可 能 性 则 越 大 , 工 作 人 员 的 人 身 安 全 则 越 难 以 保 障 ; 后 者 需 要 划 分 若 干 分 段 , 采 切 工 程 量 大 , 如 果 矿 体 厚 度 较 小 , 采 切 比 则 较 大 , 将 增 加 采 矿 成 本 , 分 段 法 采 用 中 深 孔 凿 岩 , 如 果 矿 体 厚 度 小 , 还 将 会 增 加 贫 化 率 。 为 此 , 选 用 FLAC3D 软 件 对 不 同 跨 度 的 采 场 进 行 模 拟 开 挖 [ 13] , 并 分 析 主 要 的 破 坏 部 位 及 形 式 , 以 确 定 上 述 2 种 采 矿 方 法 的 适 用 条 件 。 对 现 场 围 岩 取 样 进 行 室 内 岩 石 力 学 试 验 , 对 所 获 得 的 岩 石 物 理 力 学 参 数 进 行 工 程 处 理 后 得 到 矿 岩 体 的 力 学 参 数 , 见 表 1。 表 1ꢀ 矿 岩 体 力 学 参 数 变 形 参 数 变 形 模 量 GPa 抗 剪 断 参 数 内 摩 抗 压 强 度 抗 拉 强 度 密 度 ( g/ cm3 ) 矿 岩 黏 聚 力 MPa / 泊 松 比 擦 角 / MPa / MPa / / / ( °) 上 盘 围 岩 2 . 59 9. 64 0. 39 16. 044 6 0. 36 0. 45 36. 41 1 ꢀ 数 值 模 型 建 立 及 力 学 参 数 确 定 下 盘 围 岩 1 . 1ꢀ 模 型 建 立 2. 68 3. 18 11. 06 0. 54 28. 964 0 0. 25 13. 50 0. 72 23. 748 4 0. 33 0. 90 36. 47 0. 43 32. 90 根 据 浅 孔 留 矿 嗣 后 充 填 法 确 定 的 采 场 结 构 参 矿 石 数 , 结 合 模 拟 条 件 , 建 立 了 数 值 模 型 , 见 图 1。 2 ꢀ 模 拟 计 算 结 果 分 析 2 . 1ꢀ 模 拟 计 算 结 果 根 据 数 值 模 型 和 力 学 参 数 分 别 进 行 模 拟 计 算 , 不 同 采 场 宽 度 所 对 应 的 主 应 力 云 图 如 图 2 所 示 。 2 2 . 2ꢀ 分 析 讨 论 . 2. 1ꢀ 安 全 跨 度 分 析 当 采 场 宽 度 分 别 为 5, 6, 7, 8 m 时 , 采 场 上 覆 岩 层 中 的 应 力 呈 层 状 分 布 。 采 场 宽 度 为 5 m 时 , 最 大 主 应 力 出 现 于 采 场 下 部 两 侧 , 并 且 在 采 场 顶 部 角 隅 处 6 m 左 右 伴 随 有 应 力 集 中 现 象 , 采 场 顶 板 最 大 位 移 为 6. 728 mm; 采 场 宽 度 为 6 m 时 , 在 顶 板 角 隅 处 出 现 应 力 集 中 现 象 , 顶 板 最 大 位 移 为 6. 94 mm; 采 场 宽 度 为 7 m 时 , 最 大 主 应 力 接 近 岩 体 的 最 大 抗 压 强 度 , 此 时 采 场 顶 板 最 大 位 移 为 7. 024 mm, 呈 上 升 趋 势 , 但 不 明 显 , 两 帮 区 域 处 于 剪 切 状 态 ; 采 场 宽 度 为 图 1ꢀ 数 值 模 拟 浅 孔 留 矿 法 开 采 模 型 ( 单 位 : m) 图 1 中 , 采 场 宽 度 为 此 次 模 拟 所 要 确 定 的 值 , 根 据 矿 体 的 实 际 厚 度 区 间 及 经 验 值 , 初 步 拟 定 采 场 宽 ꢀ ꢀ 汪 ꢀ 亮 ( 1982— ) , 男 , 工 程 师 , 硕 士 , 243000 安 徽 省 马 鞍 山 市 经 济 技 术 开 发 区 西 塘 路 666 号 。 2 19 总 第 554 期 现 代 矿 业 2015 年 6 月 第 6 期 模 拟 计 算 结 果 , 并 结 合 大 高 庄 铁 矿 围 岩 地 质 特 征 可 知 , 单 空 区 条 件 下 采 场 顶 板 冒 落 破 坏 的 模 式 有 顶 板 的 层 状 冒 落 、 折 断 垮 冒 、 楔 形 冒 落 和 沿 断 层 破 碎 带 冒 落 等 。 ( 2) 采 场 顶 板 开 裂 。 当 采 场 拉 开 后 , 顶 板 产 生 的 拉 应 力 在 顶 板 有 可 能 产 生 裂 隙 , 张 开 裂 隙 的 宽 度 为 10 ~ 50 mm, 该 现 象 与 由 重 力 产 生 的 垂 直 顶 板 的 斜 拉 应 力 分 布 有 关 , 同 时 也 与 软 弱 面 有 关 , 当 该 裂 缝 逐 渐 扩 大 时 应 引 起 重 视 。 ( 3) 片 帮 。 采 场 的 开 挖 明 显 扰 动 原 岩 应 力 场 , 大 高 庄 铁 矿 顶 底 板 围 岩 强 度 低 , 节 理 裂 隙 较 为 发 育 , 在 采 用 浅 孔 留 矿 法 开 采 后 , 由 于 暴 露 面 较 大 , 极 易 出 现 片 帮 。 3 ꢀ 结 ꢀ 语 根 据 大 高 庄 铁 矿 的 开 采 现 状 , 选 定 了 采 矿 方 法 图 2ꢀ 不 同 采 场 宽 度 对 应 的 主 应 力 云 图 8 m 时 , 最 大 主 应 力 略 大 于 岩 体 的 最 大 抗 压 强 度 , 此 以 及 结 构 参 数 , 并 采 用 FLAC3D 软 件 进 行 模 拟 。 结 果 表 明 : ①采 用 浅 孔 留 矿 法 开 采 的 矿 体 厚 度 应 严 格 控 制 在 8 m 以 内 , 特 别 适 合 于 开 采 厚 度 小 于 6 m 的 矿 体 ; ②采 场 可 能 的 破 坏 部 位 包 括 采 场 顶 板 、 两 帮 , 破 坏 表 现 形 式 有 层 状 冒 落 、 顶 板 开 裂 、 片 帮 等 。 经 过 此 次 研 究 , 确 定 了 2 种 采 矿 方 法 适 用 的 合 理 矿 体 厚 度 , 指 出 了 采 场 内 易 出 现 破 坏 的 部 位 和 形 式 , 对 于 矿 山 下 一 步 布 置 采 场 具 有 一 定 的 参 考 价 值 。 时 采 场 顶 板 最 大 位 移 为 1. 472 cm, 已 经 进 入 厘 米 级 阶 段 , 此 时 发 生 破 坏 的 可 能 性 较 大 。 因 此 , 当 采 用 浅 孔 留 矿 法 开 采 , 采 场 长 度 为 5 0 m 时 , 采 场 的 宽 度 应 控 制 在 8 m 以 内 , 推 荐 采 场 跨 度 控 制 在 6 m 左 右 , 个 别 节 理 裂 隙 较 为 发 育 的 地 段 , 采 场 宽 度 应 严 格 控 制 在 6 m 以 下 。 2 . 2. 2ꢀ 破 坏 模 式 及 部 位 分 析 由 模 拟 计 算 结 果 可 知 , 采 场 开 挖 明 显 扰 动 原 岩 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 [ 1] ꢀ 孙 国 权 , 李 ꢀ 娟 , 胡 杏 保 . 基 于 FLAC3D 程 序 的 采 空 区 稳 定 性 分 应 力 场 , 开 挖 后 顶 板 最 大 位 移 下 沉 量 为 6. 728 ~ 1 4 720 mm, 在 采 场 宽 度 增 大 的 情 况 下 , 其 顶 板 下 沉 量 也 随 之 增 大 , 这 与 理 论 分 析 结 果 基 本 一 致 。 在 单 空 区 条 件 下 , 采 场 的 破 坏 形 式 包 括 顶 板 破 坏 、 采 场 两 帮 的 靠 拢 和 底 鼓 等 。 单 空 区 采 场 可 能 的 破 坏 模 式 有 顶 板 冒 落 、 顶 板 开 裂 和 片 帮 等 。 析 [ J] . 金 属 矿 山 , 2007( 2) : 2932 [ [ 2] ꢀ 叶 海 旺 , 常 ꢀ 剑 , 周 ꢀ 磊 . 基 于 FLAC3D 的 采 场 结 构 参 数 优 化 [ J] . 金 属 矿 山 , 2010( 12) : 68. 3] ꢀ 吴 洪 词 , 胡 ꢀ 兴 , 包 ꢀ 太 . 采 场 围 岩 稳 定 性 的 FLAC 算 法 分 析 [ J] . 矿 山 压 力 与 顶 板 管 理 , 2002( 4) : 9698. ( 1) 采 场 顶 板 冒 落 。 根 据 上 述 单 空 区 条 件 下 的 ( 收 稿 日 期 20150109) 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 · 记 者 在 线 · 贵 州 新 增 铅 锌 资 源 量 135. 56 万 t ꢀ ꢀ 近 日 , 贵 州 省 10 个 整 装 勘 查 战 略 选 区 项 目 提 交 省 经 济 建 设 急 需 矿 种 。 其 中 , 铝 土 矿 项 目 2 个 , 预 测 新 增 铝 土 矿 资 源 量 9 100 万 t; 金 矿 2 个 , 预 测 新 增 金 金 属 资 源 量 45. 72 t; 优 质 石 材 项 目 2 个 , 预 测 新 成 果 报 告 并 通 过 专 家 验 收 , 其 中 2 个 项 目 获 优 秀 、 8 个 项 目 获 良 好 , 预 测 铝 土 矿 、 金 、 铅 锌 等 重 要 矿 产 新 增 一 批 资 源 量 。 ( 获 取 更 多 矿 业 资 讯 关 注 微 信 号 zgky114) 3 增 优 质 石 材 资 源 量 81. 2 亿 m ; 铅 锌 矿 2 个 , 预 测 新 增 铅 锌 矿 资 源 量 135. 56 万 t; 萤 石 项 目 2 个 , 预 测 新 增 萤 石 资 源 量 430 万 t。 贵 州 省 自 2014 年 初 启 动 10 个 整 装 勘 查 战 略 选 区 项 目 , 涉 及 金 、 铅 锌 、 铝 土 矿 、 萤 石 、 饰 面 石 材 等 全 2 20
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