残矿回采采场结构参数优化研究

残矿回采采场结构参数优化研究

覃建伟赵元元

广西高峰矿业有限责任公司广西南丹县547205

摘要：矿山生产实践与开采设计是确定矿区安全及合理结构参数的基本前提。以铜矿和青山矿区为工程背景和三维数值模拟软件FLAC3D软件残留矿石开采采场结构参数的优化数值模拟研究，结果表明，在这个过程中残留的矿石开采布局三个支柱，并选择柱宽度3米，确保安全的残留矿石开采的复苏可以提供同样的残留矿石作为参考。

关键词：残矿回采；结构参数；优化研究

1前言

本文主要研究广西高峰公司井下100#矿体138米水平至-30米水平采场的残矿矿体在中间部分，这部分矿体属于上提取，降低残余的采场。最大化回收残矿资源，从实际情况出发，绿山矿业剩余开采回采采场结构参数的优化设计，应在确保安全生产的前提下，最大限度地减少柱子的数量，柱子的大小，和削减成本，并最大限度地挖掘力量和生产效率，提高企业的经济效益和社会效益。

2矿柱位置及个数确定

通常工程地质开挖模拟，模拟围岩的初始应力状态，矿体此类矿体模型的原岩应力场中，各单位遭受压力和矿体开挖工程仿真与实际情况相比，和原岩应力的数值计算通常在开挖作用下的位移和速度值为零。本文研究了残矿体的回收。由于残矿回收的特殊性，剩余矿石的回收在矿体的区域。厚度必须保持。

通过咨询相关文献，可以得到一个合理设置柱方法：首先，没有支柱，必须进行开挖矿体的一次性全部开挖，模拟围岩的最大变形的位置，矿体和围岩的变形下的最大的一个或两个支柱，会根据实际情况来确定柱的位置；再将其预留出，再一次模拟开挖矿体，模拟围岩应力和位移的分布，找出围岩和破坏区域的最大变形，拉伸立柱；

2.1矿石

在第一支柱的位置是确定之前，第一个一次性全面挖掘矿体没有支柱，屋顶的最大变形岩石矿体中部，最大位移为1.732米，最大拉应力为3.334MPa，第一支柱应设置在中央的最大位移。考虑到矿柱应该尽可能少地保存，如果一根立柱是固定的，那么在矿体的右方和西方方向上至少应该有两根柱子。显然，柱子的设置是不合理的。因此，第一步是在最大位移处设置两根柱子(矿柱宽度为5m)。

2.2设置两根矿柱

设想在最不利的情况下，对矿体进行整体开挖。如果可以满足安全生产要求，恢复正常的恢复顺序，以保证安全。在屋顶围岩变形最大的设置2支柱后，屋顶的最大变形岩石的位置转移到两个双方暴露了中心支柱，和9.056毫米的最大位移、最大拉应力是2.515MPa，和的最大变形位移减少从1.731年的8.0~9.0毫米。因此，顶板围岩的变形两大支柱的支持下迅速减少，也证明了支柱的位置是合理的。两边的柱子顶板岩石暴露面较大，最大位移较大，和最大拉应力大于矿体极限拉伸应力，拉伸破坏的屋顶层，所以你仍然需要继续建立一个支柱，以确保顶板岩体的稳定性。同样，在暴露柱的暴露表面的最大变形处设置另一个支柱。

2.3设置三根柱子

设置3个矿柱，顶板暴露面最大位移为5.0~5.0mm，可以从各支柱的位移取样记录和柱稳定值之间最大位移的暴露面看出；暴露面最大拉伸应力为2.186MPa，小于矿体2.30MPa的最大抗拉强度在无大损伤的情况下，外露表面最大拉应力仅为小范围，因此仿真结果表明，在三根支柱支撑下，顶板可以稳定。因此，合理地挖掘残矿体，设置三根支柱，保证围岩的稳定性和支柱的位置。布置了三根柱子的垂直矿体和平行的整个采场。

3矿柱宽度的确定

前面的柱子的位置和数量取决于假设矿柱的宽度是5米，和矿石列的宽度应该决心减少矿石损失和贫化的。矿物山通常采用第一预定一个支柱，然后使用采矿水平分层充填采矿方法，即支柱的支持下作业，因为它是剩余矿石开采，包括柱宽度和回采矿石尽可能的大小问题，因此，研究考虑到矿山采场稳定性在不同矿柱宽度。因为向上水平分层充填采矿方法，为了得到合理矿柱宽度，可以研究不是最理想柱条件下的最优规模，如果在最糟糕的情况下，矿柱宽度的选择能够

满足安全生产的要求，那么其他的情况它必须满足。在这一研究中，最坏的情况是三根柱子两边的四种矿床都将同时开挖。通过对各层的位移和应力对比，得到了矿柱的宽度。在确定矿柱的数量后，柱子的中心保持不变，选择两种矿柱的宽度来计算柱子的合理尺寸。具体方案为：方案一、柱宽为3m；图2，柱子的宽度是4m。两种方案的计算结果如表1所示，这表明，应力分布特征大致相同，和最大压应力主要分布在接触角的柱子和屋顶围岩和矿体的底板。最大拉应力主要分布在中心的接触面和顶板和围岩上。

表1不同矿柱宽度下数值模拟结果

位移分布状态比较。过度的位移将导致屋顶的倒塌和柱子的倒塌。仿真结果表明，屋顶随矿柱宽度和最大位移的减少，和最大位移区域主要出现在中心位置的屋顶，并比较不同矿柱宽度下的每一步开挖过程，揭示了两个计划的最大位移很小，都可以满足要求。

顶板最大拉伸应力比较。模型的数值结果可以看出，在开挖后回采后，原有的岩体平衡被破坏，在位移变形中，在回采区周围松动，顶盖暴露在地层中心的表面张力，最大拉应力随着柱宽度的增大而减小。在数值模拟中，岩层的破坏模式主要表现为拉应力损伤，而屋顶的拉伸应力是影响采场稳定性的重要因素。计划在第二最大拉应力是没有达到最大的屋顶岩石抗拉强度2.20MPa，只有第二步开挖方案1最大拉应力超过围岩的最大抗拉强度屋顶2.20MPa，但这只是2.262MPa，分布面积较小，不能造成大的损害，挖掘是在最坏的情况下，在正常的工作秩序，应该还可以确保采矿的安全，必须计划也能满足最大张力的要求应该力。

柱的最大压应力比较。支柱稳定性起着决定性的作用在采场顶板的稳定性，通常岩体开挖后，压力柱的方法从三个为单向应力状态，应力状态和岩体的强度失效机理和理论支柱中间最可能发生剪切破坏。一旦柱子被摧毁，它就失去对屋顶的支撑。

因此，在一个悬浮状态下的屋顶，以及在外力拉动下的周围岩体中拉出裂纹，拉伸，成为一个简单支撑的厚燕梁，简单地支撑起延梁由于剪切的横截面积减小，以及突然的剪切崩落，即所谓的降低风险类型的崩落。从最大的柱子上

压应力等值线图，矿体顶部，底部和支柱的接触角点通常是最大应力的位置，它有更多的对采场稳定性的影响，两种方案的支柱的最大压应力小于矿石的单轴抗压强度(27.78MPa)，因此两种方案中矿柱的宽度可以保证矿柱的安全。综合以上三方面的对比分析，可以保证采场的稳定性，但从矿石稀释损失到考虑，应尽量减少支柱，否则将成为永久性损失，因此应优化柱宽方案为3米。

结束语

残矿回收的因素较为复杂，如何安全有效地回收剩余矿石资源是采矿业复苏的首要问题。本文采用了残余矿石的分布，首先确定了穗数，然后优化了矿柱尺寸、安全、合理的采场结构参数，实现了安全开采，最大限度地恢复了剩余矿石资源的需求，为残矿开采提供了一定的参考。

参考文献

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[2]唐硕.凡口铅锌矿垮塌区隐患资源开采方案研究[D].中南大学，2014.

[3]龚新华.缓倾斜薄矿体点柱群稳定性分析及回采方案优化研究[D].昆明理工大学，2014.