二道河铁矿矿柱稳定性分析.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶 工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 二道河铁矿矿柱稳定性分析① 彭俊龙，余贤斌 昆明理工大学．云南昆明6 5 0 0 3 9 摘要选用大型通用有限元软件F L A C3 。’对二道河铁矿矿体进行数值模拟。采场尺寸为1 1 5 ．5m 2 0 8m ，为了减少原岩应力影 响，取采场尺寸的3 5 倍建立模型，选用线弹性均质各向同性模型进行建模。通过开挖充填，对结果进行分析，得到结论开挖后 点柱上有较小拉应力出现，点柱上拉应力的存在会降低其本身的强度；充填后拉应力消失，这对实际生产过程中维持间柱的稳定性 是有利的。 关键词铁矿；数值模拟；矿柱；稳定性 中图分类号T D 8 5 3文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 5 1 l 0 2 二道河铁矿Ⅳ，矿体产于大红山铁铜矿西矿段Ⅳ 号铁矿带中，位于红山组上部变钠质熔岩中。走向北 北西一南南东，倾向南西，倾角1 6 。～5 8 0 ，浅部 北东 部 较平缓，往深部 南西部 变陡。根据大红山有关 部门提供的资料，二道河铁矿采用的采矿方法是点柱 式上向水平分层充填采矿法。保证采场的稳定是采矿 活动的重要前提，而开采的地压会对采场稳定造成巨 大的影响。因此，为了更加真实地反映实际情况，有必 要采用三维有差分计算程序进行分析。 1 模拟方案 本文根据大红山二道河铁矿2 5 2 2 5m 区段建立 模型，见图l 。 图l 盘区平面示意 采场尺寸为1 1 5 ．5m 2 0 8m ，根据圣维南原理， 模型大小满足计算精度要求。模型中分上下两采场， 尺寸分别为1 1 5 ．5mX 9 9m 和1 1 5 ．5m 9 9m ，矿房 之间加条形矿柱以降低跨度，提高整体矿房的稳定性。 采用线弹性均质各向同性模型进行建模计算。模 型共有l0 0 86 4 2 个单元，10 3 32 4 4 个节点，三维计算 模型及网格划分见图2 。 图2计算模型和单元划分情况 2 计算结果分析 采用各向同性弹性模型计算，通过回采及充填进 行分析。回采后对称面z 方向f 书移图及最大主应力 图见图3 ～4 。 将其放大后得知，顶板、隔板以及底板最大位移分 别为5 ．6 7c m 、1 ．2 5c m 、8 ．7 5c m ，而充填后，在对称面 最火位移分别为1 ．6 7e m 、0 ．5 lc m 、0 ．9 7e m 。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 5 - 2 6 作者简介彭俊龙 1 9 8 8 一 ，男，湖南长沙人。硕士研究生．主要研究方向为采矿工程数值模拟。 万方数据 5 1 2 矿冶工程 第3 2 卷 图3 开挖后Z 方向位移图 3 结语 1 通过在线弹性均质各向同性模型计算，整体采 场全部开挖后点柱上出现拉应力，点柱上拉应力的存 在会降低其本身的强度，而充填后拉应力基本消失，这 对实际生产过程中维持间柱的稳定性来说是有利的。 2 各采场回采后，模型中最大主应力在隔板以及 点柱上分别为2 8 ．9 5M P a 、1 2 ．6 2M P a 。这可能是由于 位移增大，矿柱上压应力转移到围岩中去的缘故，但是 图4 开挖后最大主应力图 这对矿山实际生产过程中维持矿柱的稳定性是有 利的。 参考文献 [ 1 ] 吴亚斌．基于C M S 实测的采空区群稳定性数值模拟研究[ D ] ． 长沙中南大学，2 0 0 6 ． [ 2 ] 施建俊，孟海利．数值模拟在矿山的应用[ J ] ．中国矿业，2 0 0 4 ， 1 3 7 5 5 5 8 ． [ 3 ] 昆明理工大学国土资源工程学院．大红山铜矿4 3 5 中段矿岩力 学性质试验研究报告[ R ] ．2 0 0 8 ． 万方数据