金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (7): 72-.
田振海1,2 时 松1,2 陈泽辉3 吴秀仪4 郑彦涛5,6 刘长武1,2
TIAN Zhenhai1,2 SHI Song1,2 CHEN Zehui3 WU Xiuyi4 ZHENG Yantao5,6 LIU Changwu1,2
摘要: 露天矿山转入地下开采后,受开采扰动影响,不合理顶柱厚度易诱发采空区塌陷及边坡失稳等现象,严 重影响了矿山安全生产。以我国西南地区某露天转地下开采矿山为背景,采用理论计算与数值模拟相结合的分析方 法系统开展了境界顶柱力学稳定性及合理厚度研究。在理论分析方面,采用简支梁力学模型与尖点突变理论,推导 出顶柱厚度的计算表达式,并明确了其合理取值范围;在数值模拟方面,利用FLAC3D软件建立三维数值模型,模拟了 顶柱厚度从初始40 m开始、以5 m为步长逐级减薄至10 m的7种工况下矿房开挖—充填过程的力学响应特征,并重 点分析了塑性区扩展、应力分布规律及竖向位移变化等关键力学指标。结果表明:当顶柱厚度为10 m时,塑性区贯通 至地表,导致采空区整体失稳;而在15 m厚度下,塑性区未与顶柱上缘贯通,顶柱结构保持稳定。顶柱上缘拉应力随 厚度增加呈现“先减小—后增大—再减小”的变化趋势,其中15 m时拉应力最小;竖向位移随顶柱厚度增加而减小, 当厚度超过15 m后变化趋于平稳。根据研究结果并结合现场实际,最终确定最优境界顶柱厚度为15 m。研究结果 可为同类矿山合理确定预留顶柱厚度提供借鉴。
中图分类号: