陳 剛（安徽銅冠（廬江）礦業(yè)有限公司,安徽 銅陵 244000）

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安徽某銅礦采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究

陳 剛
（安徽銅冠（廬江）礦業(yè)有限公司,安徽 銅陵 244000）

摘 要：此次研究的銅礦床由銅泉山和鳳臺山兩個礦區(qū)組成，具有埋藏深、資源豐富，規(guī)模大型，礦石平均品位極低，礦石可選性好等特點。通過對采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)礦山安全開采，提高礦山經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：RQD； 暴露面積； FLAC3D及Dimine分析； 參數(shù)優(yōu)化

0 前言

某銅礦為大型斑巖型銅礦床，采用高效率的大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法，部分區(qū)域使用中深孔分段空場嗣后充填法，本文總結(jié)分析前期研究成果的基礎(chǔ)上，針對采場頂板和側(cè)幫暴露面積偏大等問題，對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)開展驗證性研究，最終實現(xiàn)礦山安全、高效、經(jīng)濟開采的目的。

1 礦體頂?shù)装逋暾栽u價

該銅礦礦體的頂?shù)装鍑鷰r主要為石英閃長斑巖，少量為砂頁巖。礦床礦體及其頂、底板所在巖組為Ⅲ、Ⅳ巖組，屬較硬～堅硬巖石。銅泉山礦段主礦體、次要礦體頂?shù)装?0m內(nèi)RQD值分級統(tǒng)計見表1。鳳臺山礦段礦體及其頂?shù)装澹ā?0m）RQD值統(tǒng)計結(jié)果見表2。

總體來看，礦體及其頂?shù)装鍑鷰r，屬較完整類型。礦體頂?shù)装逶诰植康囟蜶QD值較低，RQD值在0～40%，巖體完整性屬差或破碎。

2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)評價

采場暴露面積是一項重要的采場穩(wěn)定性指標，對于巖體而言，采場頂板暴露面積尤其重要，對于充填體而言，側(cè)幫暴露面積尤其重要。參考國內(nèi)相似礦山，如安徽李樓-吳集鐵礦等，其頂板暴露面積不超過1600 ㎡，側(cè)幫暴露面積通常不超過8050 ㎡。參考國外類似礦山，如南非的奧基普銅礦等，其頂板暴露面積一般不超過1200 ㎡，側(cè)幫暴露面積通常不超過9600 ㎡。該銅礦的采場頂板暴露面積和側(cè)幫暴露面積均達到或超過國內(nèi)外同類采礦方法的極值。

3 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)安全可靠性驗證

運用FLAC3D數(shù)值軟件，通過建立三維數(shù)值模型對首采中段-770--650中段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號三個盤區(qū)的開采進行了模擬研究。研究時分別從位移、應(yīng)力、塑性區(qū)和拉應(yīng)力區(qū)等方面進行了分析。

此時的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)為：采場高度120m，采場長、寬分別為80m和40m，盤區(qū)間柱寬度20m，礦柱寬度14m。

（1）最大位移情況。最大位移基本上發(fā)生在礦柱中，總共有16個模擬開挖步驟，位移最大值從最初的7.592cm，增加到13.448cm。隨著開挖的進行，最大位移發(fā)生的位置會發(fā)生變化，在礦柱中圍巖位移較大，頂?shù)装宓奈灰葡鄬Σ皇呛艽蟆?/p>

（2）拉應(yīng)力區(qū)情況。隨著開挖步驟的增多，采場受拉面積從最初的1080 ㎡逐漸增加至3472m2。

受拉區(qū)范圍隨著回采的進行逐漸變化，主要發(fā)生在采場礦柱和頂?shù)装逯車?/p>

（3）最大壓應(yīng)力情況。最大壓應(yīng)力隨著回采的進行，有增大的趨勢。礦柱最大壓應(yīng)力從58.355MPa，增加至63.488MPa。最大壓應(yīng)力發(fā)生在采場四角區(qū)域。

（4）塑性區(qū)情況。塑性區(qū)的發(fā)展直接反映了圍巖破壞區(qū)域的情況。塑性區(qū)發(fā)生在采場礦柱內(nèi)、礦體頂、底板及側(cè)壁圍巖內(nèi)。隨著開挖步驟的增多，塑性區(qū)有逐漸增大趨勢。最大塑性區(qū)的范圍接近20000m2。

（5）拉破壞區(qū)情況。巖體是典型不抗拉材料，在回采過程中應(yīng)盡量減小這種破壞。拉破壞區(qū)出現(xiàn)于采場四周。最大拉破壞區(qū)的范圍接近1000m2。

從上述結(jié)果判斷，礦柱最大壓應(yīng)力未超過65MPa，回采過程中采場整體穩(wěn)定性是好的；但由于塑性區(qū)、拉破壞區(qū)的范圍較大，礦柱及圍巖必然發(fā)生局部垮塌。

表2 鳳臺山礦段礦體及其頂?shù)装錜QD值統(tǒng)計表

4 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整思路

為了改善采場穩(wěn)定性，對現(xiàn)有的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整，一步驟回采采場高度120m不變，鑿巖高度60m，永久礦柱寬12m，礦房寬30m，采場長度根據(jù)礦巖穩(wěn)固性進行調(diào)整（80m，或?qū)?0m 分為兩段，每段35m，中間留10m的間柱，連續(xù)或隔一留一）。

5 使用Dimine軟件進一步優(yōu)化采場布置

使用Dimine軟件，選用調(diào)整后的參數(shù)，對首采階段-770--650中段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號盤區(qū)合理布局選取最優(yōu)方案，爭取采場地質(zhì)量和出礦品位最大化。

6 結(jié)論

綜上，經(jīng)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)驗證性研究，從減小采場頂板暴露面積現(xiàn)有的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了調(diào)整。調(diào)整后，在確保了采場的穩(wěn)定性的同時，提高了理論可采地質(zhì)量及出礦品位。在確保安全生產(chǎn)的前提下，達到降本、提質(zhì)和增效的目標。

表1 銅泉山礦段礦體頂?shù)装錜QD值分級統(tǒng)計表

參考文獻：

［1］銅陵有色設(shè)計研究院.安徽銅冠（廬江）礦業(yè)有限公司沙溪銅礦開采可行性研究［R］.銅陵：銅陵有色設(shè)計研究院,2010（10）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.223