吳 鵬

(中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司)

上下中段尾隨開采采場安全性分析

吳 鵬

(中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司)

結(jié)合新疆罕達(dá)蓋林場鐵銅礦的工程地質(zhì)情況，運(yùn)用三維數(shù)值分析軟件，對不同情況、不同空間位置關(guān)系的上下中段尾隨開采情況分別進(jìn)行了采場安全性模擬。通過分析對比頂?shù)装逦灰坪褪芰η闆r，認(rèn)為上下中段尾隨開采方案是安全可行的，可為同類礦山上下中段尾隨開采安全性分析提供參考。

尾隨開采 采場安全性模擬 數(shù)值分析 安全性分析

罕達(dá)蓋林場鐵銅礦開采條件簡單，地表主要被農(nóng)田覆蓋。礦體成因類型為矽卡巖型，礦體賦存于石炭紀(jì)石英二長閃長巖與奧陶系多寶山組地層的外接觸帶上的矽卡巖中。礦體總體產(chǎn)狀與矽卡巖、巖體與地層接觸帶產(chǎn)狀基本一致。礦區(qū)巖石屬半堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖，按巖石的軟化系數(shù)劃分屬不易軟化的巖石，巖石較完整，按結(jié)構(gòu)類型劃分屬塊狀結(jié)構(gòu)。強(qiáng)風(fēng)化帶中的礦體頂?shù)装鍘r石均較破碎，呈塊狀和短柱狀，巖石的力學(xué)性質(zhì)較差，向邊坡地帶風(fēng)化程度呈由弱變強(qiáng)的趨勢。弱風(fēng)化帶中的巖石裂隙也較發(fā)育，巖芯呈塊狀和短柱狀，巖石整體穩(wěn)固性也較差。風(fēng)化帶內(nèi)巖石作為礦體直接頂?shù)装鍟r不穩(wěn)定，開采時需加強(qiáng)支護(hù)。弱風(fēng)化帶以下巖石裂隙不發(fā)育，屬堅(jiān)硬巖石，力學(xué)性質(zhì)較好，作為礦體的頂?shù)装迨禽^穩(wěn)定的，一般無需支護(hù)便可掘進(jìn)。礦區(qū)內(nèi)未見較大的軟弱夾層和活動性斷裂的存在。

總體來說，礦體及圍巖均由較堅(jiān)硬的塊狀巖層組成，力學(xué)強(qiáng)度高，巖石的整體穩(wěn)定性強(qiáng)，構(gòu)造破碎帶不發(fā)育。按照《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》(GB 12719—1991)，可將其劃分為第二類第一型，即為以塊狀巖類為主的工程地質(zhì)條件簡單的礦區(qū)。根據(jù)礦山規(guī)模，需進(jìn)行上下中段尾隨開采[1-4]，尾隨開采的中段分別為650，700 m中段。開采650 m中段礦體時，不可避免地對700 m中段產(chǎn)生影響，若該影響超過一定范圍，那么便存在一定的安全隱患。為此，本研究主要對尾隨開采的安全性和開采過程中中段間的相互影響進(jìn)行分析，進(jìn)而確定尾隨開采的合理性。

1 模型構(gòu)建及模擬方案

1.1 模型構(gòu)建

罕達(dá)蓋林場鐵銅礦650 m中段主要有25#FeCu、20#Fe、22#Fe、20-1#Fe、16#Fe等礦體，700 m中段主要有25-1#Fe、25#FeCu、20#Fe、20-1#Fe、22#Fe等礦體。礦體間有圍巖，每一個礦體在空間上均相對獨(dú)立。據(jù)此，運(yùn)用三維建模軟件構(gòu)建了礦體模型，見圖1。

圖1 650，700 m中段礦體模型

1.2 模擬方案

開采650 m中段礦體時，為對700 m中段礦體的安全性和穩(wěn)定性行有效分析，從而確定尾隨開采的安全性，設(shè)計了5種方案進(jìn)行模擬：①方案1，開采650 m中段16#Fe礦體；②方案2，開采650 m中段20#Fe礦體；③方案3，開采650 m中段22#Fe礦體；④方案4，開采650 m中段20-1#Fe礦體；⑤方案5，開采650 m中段25#FeCu礦體。

2 模擬結(jié)果分析

按實(shí)際水平的真實(shí)礦體構(gòu)建相應(yīng)的模型，計算參數(shù)見表1，5種方案的相關(guān)數(shù)值模擬結(jié)果見表2。

由表2可知：①回采650 m中段礦體時，頂板位移(3.95～11.44 mm)對700 m中段產(chǎn)生的影響幾乎可以忽略不計；②最大壓應(yīng)力發(fā)生在650m中段空區(qū)的頂?shù)装甯浇?，范圍較小，5種方案中的最大壓應(yīng)力為10.43～11.86 MPa，均小于圍巖和礦體的抗壓強(qiáng)度，對700 m中段礦體的回采影響較??；③5種方案的最大拉應(yīng)力均發(fā)生在礦體上盤，最大拉應(yīng)力為1.20 ～1.98 MPa，均小于礦體和圍巖的抗拉強(qiáng)度，且發(fā)生拉應(yīng)力的范圍很小，700 m中段的礦體均未見明顯的拉應(yīng)力。據(jù)此可見，在罕達(dá)蓋林場鐵銅礦的開采技術(shù)條件下，上下中段尾隨開采是穩(wěn)定和安全的。

表1 模型計算參數(shù)

表2 650 m中段應(yīng)力及位移數(shù)值模擬結(jié)果

3 結(jié) 語

在分析新疆罕達(dá)蓋林場鐵銅礦區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，以該礦650，700 m中段為例，詳細(xì)分析了開采650 m中段礦體對700 m中段礦體穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明：650 m中段各礦體的回采對700 m中段礦體的穩(wěn)定性影響較小，對于類似礦山的上下中段尾隨開采方案設(shè)計有一定的參考價值。

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2015-07-22)

吳 鵬(1986—)，男，工程師，碩士，066004 河北省秦皇島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)龍海道71號。