硬岩矿深部开采过渡区厚度优选与数值分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2015.04.025

东北大学学报:自然科学版 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (4): 571-575.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2015.04.025

硬岩矿深部开采过渡区厚度优选与数值分析

刘敦文¹，褚夫蛟^1,2，任高峰²，吴迪²

(1.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083； 2.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖南武汉430070)

收稿日期:2014-04-23 修回日期:2014-04-23 出版日期:2015-04-15 发布日期:2014-11-07
通讯作者: 刘敦文
作者简介:刘敦文(1971-)，男，湖南祁东人，中南大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金重大资助项目(50490274)；湖南省自然科学基金资助项目(06JJ3030)；中南大学前沿研究计划项目(2010QZZD001).

Optimization of Transition Zone Thickness and Numerical Analysis for Deep Hard-Rock Mining

LIU Dun-wen¹， CHU Fu-jiao^1,2， REN Gao-feng²， WU Di²

1. School of Resources and Safety Engineering， Central South University， Changsha 410083， China; 2. School of Resources and Environment Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China.

Received:2014-04-23 Revised:2014-04-23 Online:2015-04-15 Published:2014-11-07
Contact: CHU Fu-jiao
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 针对某铁矿进入深部开采过程中采场出现的地压问题，优化并选取了合理的采场参数.考虑到矿体中存在软弱夹层，会对过渡区的稳定性造成影响，通过极限平衡法，决定采用8.5，10 及12m厚度的过渡区以备选用，运用大型数值分析软件FLAC 3D进行三维数值模拟，对其稳定性进行对比分析.结果表明，随着厚度的增加，过渡区中应力集中现象越来越小，在开挖过程中，顶板位移也随着厚度的增加而减小，仅12m厚过渡区的塑性区没有贯通.所以留设12m过渡区可保证采场的稳定，满足过渡期间安全生产的要求，为矿山的安全平稳过渡生产提供依据.

关键词: 深部开采, 软弱夹层, 采场参数, 过渡区厚度, 数值分析

Abstract: Aiming at the ground control problem during underground stoping at deep iron mine， some reasonable stope parameters were chosen and optimized. In consideration of weak intercalated layer would influence the stability of transition zone， 3 kinds of alternative thickness of the transition zone which were 8.5， 10 and 12m were selected by using limit equilibrium method. Besides， three-dimensional numerical model was established with the large-scale numerical analysis software FLAC 3D， which was used to make a comparative analysis of its stability. Numerical results showed that the stress concentration during the process of mining becomes less obvious and the displacement of roof decreases with the increasing thickness of transition zone， and the plastic zone at only 12m thickness of transition zone has not been connected. It follows that 12m transition zone can guarantee stope stability， and satisfy safety production requirements during the transition period， which provides basis for the safe production of mine transition.

Key words: deep mining, weak intercalated layer, stope parameters, thickness of transition zone, numerical analysis

中图分类号:

TD327

刘敦文，褚夫蛟，任高峰，吴迪. 硬岩矿深部开采过渡区厚度优选与数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(4): 571-575.

LIU Dun-wen， CHU Fu-jiao， REN Gao-feng， WU Di. Optimization of Transition Zone Thickness and Numerical Analysis for Deep Hard-Rock Mining[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2015, 36(4): 571-575.

参考文献

[1]古德生.地下金属矿采矿科学技术的发展趋势［J］.黄金，2004，25(1):18-22.(Gu De-sheng.The development tendency of mining science of underground metal mine［J］.Gold，2004，25(1):18–22.)
[2]刘同友.国际采矿技术发展的趋势［J］.中国矿山工程，2005，34(1):35-40.(Liu Tong-you.Developing tendency of international mining technique［J］.China Mine Engineering，2005，34(1):35-40.)
[3]李元辉，南世卿，赵兴东，等.露天转地下境界矿柱稳定性分析［J］.岩石力学与工程学报，2005，24(2):278-283.(Li Yuan-hui，Nan Shi-qing，Zhao Xing-dong，et al.Stability of boundary pillar for transition from open pit to underground mining［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2005，24(2):278-283.)
[4]赵兴东.谦比希矿深部开采隔离矿柱稳定性分析［J］.岩石力学与工程学报，2010，29(sup1):2616-2622.(Zhao Xing-dong.Stability analysis of insulating pillar of excavation of Chambishi Copper Mine in depth［J］ Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29(supl):2616-2622.)
[5]赵雄飞，吕光宗，杨小勇.含水老窿区下部开采隔水方法探讨［J］.中国矿业，2007，16(8):45-47，51.(Zhao Xiong-fei，Lyu Guang-zong，Yang Xiao-yong.Contains water lower part the old hole area to mine separates the mater method discussion［J］.China Mining Magazine，2007，16(8):45-47，51.)
[6]李海洲，杨天鸿，张洪海，等.龙桥铁矿复杂采空区的探测及处理方案［J］.东北大学学报:自然科学版，2011，32(11):1647-1650.(Li Hai-zhou，Yang Tian-hong，Zhang Hong-hai，et al.Detection and disposal of the complex goaf in Longqiao Iron Mine［J］.Journal of Northeastern University:Natural Science，2011，32(11):1647-1650.)
[7]刘洪磊，杨天鸿，黄德玉，等.桓仁铅锌矿复杂采空区处理方案［J］.东北大学学报:自然科学版，2011，32(6):871-874.(Liu Hong-lei，Yang Tian-hong，Huang De-yu，et al.Schemes for disposing complex goaf in Huanren Lead-Zinc Mine［J］.Journal of Northeastern University:Natural Science，2011，32(6):871-874.)
[8]乔国刚，甘德清.石人沟铁矿露天转地下覆盖层合理厚度［J］.河北理工学院学报，2005，5(2):8-13.(Qiao Guo-gang，Gan De-qing.The study on thickness of covering layer when turning open pit into underground mining at Shirengou［J］.Journal of Hebei Institute of Technology，2005，5(2):8-13.)
[9]张友锋，张耀平，王林.安庆铜矿深部开采-400 m隔离矿柱稳定性分析［J］.有色金属科学与工程，2011，2(6):62-67.(Zhang You-feng，Zhang Yao-ping，Wang Lin.Stability analysis of -400 m level insulating pillar of deep excavation in Anqing Copper Mine［J］.Nonferrous Metals Science and Engineering，2011，2(6):62-67.)
[10]王文杰，任凤玉，周宗红，等.夏甸金矿采矿方法过渡期临时矿柱尺寸确定方法研究［J］.中国矿业，2007，16(4):61-63.(Wang Wen-jie，Ren Feng-yu，Zhou Zong-hong，et al.The interim pillar size design method study of mining method transition in Xiadian Gold Mine［J］.China Mining Magazine，2007，16(4):61-63.)
[11]采矿设计手册编写委员会.采矿设计手册:矿床开采卷［M］.北京:中国建筑工业出版社，1987.(Compilation Group of Mining Design Manual.Mining design manual:deposit exploitation volume［M］.Beijing:China Architecture and Building Press，1987.)
[12]王青，史维祥.采矿学［M］.北京:冶金工业出版社，2007.(Wang Qing，Shi Wei-xiang.Mining science［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2007.)
[13]Tinti S，Manucci A.Gravitational stability computed through the limit equilibrium method revisited［J］ Geophysical Journal International，2006，164(1):1-44.
[14]Mohamed T， Kasa A， Taha M R.Prediction of safety factor for slope designed with various limit equilibrium methods［J］.Key Engineering Materials，2011，462/463:611-615.
[15]Chen Q F，Liu Y X.Study on the size effect of goaf stability［J］ Disaster Advances，2012，5(4):1597-1601.
[16]Itasca Consulting Group Inc.FLAC 3D theoretical background［R］.Minneapolis:Itasca Consulting Group Inc，2003.
[17]Bian H B，Jia Y，Armand G，et al.3D numerical modeling thermo-hydro mechanical behavior of underground storages in clay rock［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2011，48(7):1095-1112.

硬岩矿深部开采过渡区厚度优选与数值分析

Optimization of Transition Zone Thickness and Numerical Analysis for Deep Hard-Rock Mining

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王子君，赵文，程诚，柏谦. 地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(11): 1630-1637.
[2]	王者超，张皓炜，龙求喜，刘杰. 岩体裂隙中宾汉姆流体渗流模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1459-1467.
[3]	赵文，张超哲，王志国，贾鹏蛟. FCSR新型管幕构件抗弯性能试验研究及数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(4): 575-580.
[4]	孟祥志，刘广明，付立新. 小型天体穿透器的冲击和侵彻分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 251-255.
[5]	金文明，姚娟，赵勇，郭贝贝. 后桥主减速器壳体轴承座的裂解加工数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(9): 1304-1308.
[6]	张飞，杨天鸿，胡高建. 复杂应力扰动下围岩稳定性评价与采场参数优化[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(5): 699-704.
[7]	李纯，修占国，王斐笠. 大型基础下含软弱夹层的层状砂土变形计算[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(4): 579-584.
[8]	贾蓬，张瑶，姬万民，赵爱成. 力学性能对矿柱体系破坏影响的三维数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(3): 431-436.
[9]	陈江，阳军生，张学民，欧雪峰. 相邻深基坑的连续墙受力数值分析与现场测试[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(8): 1189-1194.
[10]	张国联，邹海文，王玉奇，赵显涛. 堆载预压处理滨海软基三维数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(12): 1780-1784.
[11]	贾鹏蛟，赵文，郝云超，韩健勇. 不同结构参数下STS管幕构件力学性能的数值分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(8): 1177-1181.
[12]	汪伟，罗周全，秦亚光，孙杨. 无底柱深孔后退式崩矿法采场结构参数优化[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(4): 578-582.
[13]	李纯;朱浮声;张学元;. 层状砂土地基静力变形性状测试[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(7): 1038-1042.
[14]	李艺;杨春晖;. 服役桥梁整体顶升施工安全性仿真[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(10): 1496-1499.
[15]	赵兴东;李元辉;刘建坡;田军;. 红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2009, 30(9): 1330-1333.