上下中段尾随开采采场安全性分析

吴 鹏

(中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司)

上下中段尾随开采采场安全性分析

吴 鹏

(中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司)

结合新疆罕达盖林场铁铜矿的工程地质情况，运用三维数值分析软件，对不同情况、不同空间位置关系的上下中段尾随开采情况分别进行了采场安全性模拟。通过分析对比顶底板位移和受力情况，认为上下中段尾随开采方案是安全可行的，可为同类矿山上下中段尾随开采安全性分析提供参考。

尾随开采 采场安全性模拟 数值分析 安全性分析

罕达盖林场铁铜矿开采条件简单，地表主要被农田覆盖。矿体成因类型为矽卡岩型，矿体赋存于石炭纪石英二长闪长岩与奥陶系多宝山组地层的外接触带上的矽卡岩中。矿体总体产状与矽卡岩、岩体与地层接触带产状基本一致。矿区岩石属半坚硬—坚硬岩，按岩石的软化系数划分属不易软化的岩石，岩石较完整，按结构类型划分属块状结构。强风化带中的矿体顶底板岩石均较破碎，呈块状和短柱状，岩石的力学性质较差，向边坡地带风化程度呈由弱变强的趋势。弱风化带中的岩石裂隙也较发育，岩芯呈块状和短柱状，岩石整体稳固性也较差。风化带内岩石作为矿体直接顶底板时不稳定，开采时需加强支护。弱风化带以下岩石裂隙不发育，属坚硬岩石，力学性质较好，作为矿体的顶底板是较稳定的，一般无需支护便可掘进。矿区内未见较大的软弱夹层和活动性断裂的存在。

总体来说，矿体及围岩均由较坚硬的块状岩层组成，力学强度高，岩石的整体稳定性强，构造破碎带不发育。按照《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB 12719—1991)，可将其划分为第二类第一型，即为以块状岩类为主的工程地质条件简单的矿区。根据矿山规模，需进行上下中段尾随开采[1-4]，尾随开采的中段分别为650，700 m中段。开采650 m中段矿体时，不可避免地对700 m中段产生影响，若该影响超过一定范围，那么便存在一定的安全隐患。为此，本研究主要对尾随开采的安全性和开采过程中中段间的相互影响进行分析，进而确定尾随开采的合理性。

1 模型构建及模拟方案

1.1 模型构建

罕达盖林场铁铜矿650 m中段主要有25#FeCu、20#Fe、22#Fe、20-1#Fe、16#Fe等矿体，700 m中段主要有25-1#Fe、25#FeCu、20#Fe、20-1#Fe、22#Fe等矿体。矿体间有围岩，每一个矿体在空间上均相对独立。据此，运用三维建模软件构建了矿体模型，见图1。

图1 650，700 m中段矿体模型

1.2 模拟方案

开采650 m中段矿体时，为对700 m中段矿体的安全性和稳定性行有效分析，从而确定尾随开采的安全性，设计了5种方案进行模拟：①方案1，开采650 m中段16#Fe矿体；②方案2，开采650 m中段20#Fe矿体；③方案3，开采650 m中段22#Fe矿体；④方案4，开采650 m中段20-1#Fe矿体；⑤方案5，开采650 m中段25#FeCu矿体。

2 模拟结果分析

按实际水平的真实矿体构建相应的模型，计算参数见表1，5种方案的相关数值模拟结果见表2。

由表2可知：①回采650 m中段矿体时，顶板位移(3.95～11.44 mm)对700 m中段产生的影响几乎可以忽略不计；②最大压应力发生在650m中段空区的顶底板附近，范围较小，5种方案中的最大压应力为10.43～11.86 MPa，均小于围岩和矿体的抗压强度，对700 m中段矿体的回采影响较小；③5种方案的最大拉应力均发生在矿体上盘，最大拉应力为1.20 ～1.98 MPa，均小于矿体和围岩的抗拉强度，且发生拉应力的范围很小，700 m中段的矿体均未见明显的拉应力。据此可见，在罕达盖林场铁铜矿的开采技术条件下，上下中段尾随开采是稳定和安全的。

表1 模型计算参数

表2 650 m中段应力及位移数值模拟结果

3 结 语

在分析新疆罕达盖林场铁铜矿区地质特征的基础上，以该矿650，700 m中段为例，详细分析了开采650 m中段矿体对700 m中段矿体稳定性的影响，结果表明：650 m中段各矿体的回采对700 m中段矿体的稳定性影响较小，对于类似矿山的上下中段尾随开采方案设计有一定的参考价值。

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2015-07-22)

吴 鹏(1986—)，男，工程师，硕士，066004 河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道71号。