层状倾斜矿体矿柱稳定性特征及矿房参数优化

金属矿山 ›› 2021, Vol. 50 ›› Issue (05): 25-35.

层状倾斜矿体矿柱稳定性特征及矿房参数优化

叶海旺^1，2龙贵川² 王其洲^1，2 雷涛^1，2李宁^1，2

1. 武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，湖北武汉430070；2. 武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070

出版日期:2021-05-15 发布日期:2021-05-12
基金资助:
国家自然科学基金项目（编号：51704218，51709208）；湖北省安全生产专项资金科技项目（编号：KJZX201907007）。

Stability Characteristics of the Ore-pillars of Layered Inclined Orebody and Optimization of Mine Room Parameters

YE Haiwang^1，2 LONG Guichuan² WANG Qizhou^1，2 LEI Tao^1，2 LI Ning^1，2

1. Key Laboratory of Mineral Resources Processing and Environment of Hubei Province，Wuhan 430070，China；2. School of Resources and Environmental Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China

Online:2021-05-15 Published:2021-05-12

摘要/Abstract

摘要： 湖北某磷矿开采过程中矿柱浅层岩体剥落破坏特征突出，严重影响了矿柱稳定性及采场围岩安全。采用极限强度理论和数值模拟方法，结合层状矿体倾斜赋存条件，研究了矿柱埋深、矿柱尺寸、矿柱间距等因素对矿柱安全系数和稳定性的影响规律，并给出了该矿房柱法开采的指导参数。研究表明：①对于埋深变化显著的层状倾斜磷矿床而言，当采深小于500 m时，选取5 m×5 m矿柱、9 m矿柱间距的采场布置参数，可保证矿柱和矿房顶板安全，当采深超过500 m后需进行参数优化。②矿柱尺寸是决定矿柱稳定性的主要因素，却是控制矿房顶板下沉的次要因素。当采用9 m矿柱间距时，将矿柱尺寸设计为6 m×6 m可有效减小矿柱变形量。③矿柱间距是决定矿房顶板围岩稳定性和矿柱变形程度的主要因素。工程实践表明，开采深度达到500 m后，采用5 m×5 m的矿柱尺寸，并且将矿柱间距减小至7 m，可显著减小矿柱和矿房围岩变形，有效降低矿柱荷载，使其处于稳定状态。

关键词: 地下开采, 房柱法, 矿柱稳定性, 极限强度, 数值分析

Abstract: 湖北某磷矿开采过程中矿柱浅层岩体剥落破坏特征突出，严重影响了矿柱稳定性及采场围岩安全。采用极限强度理论和数值模拟方法，结合层状矿体倾斜赋存条件，研究了矿柱埋深、矿柱尺寸、矿柱间距等因素对矿柱安全系数和稳定性的影响规律，并给出了该矿房柱法开采的指导参数。研究表明：①对于埋深变化显著的层状倾斜磷矿床而言，当采深小于500 m时，选取5 m×5 m矿柱、9 m矿柱间距的采场布置参数，可保证矿柱和矿房顶板安全，当采深超过500 m后需进行参数优化。②矿柱尺寸是决定矿柱稳定性的主要因素，却是控制矿房顶板下沉的次要因素。当采用9 m矿柱间距时，将矿柱尺寸设计为6 m×6 m可有效减小矿柱变形量。③矿柱间距是决定矿房顶板围岩稳定性和矿柱变形程度的主要因素。工程实践表明，开采深度达到500 m后，采用5 m×5 m的矿柱尺寸，并且将矿柱间距减小至7 m，可显著减小矿柱和矿房围岩变形，有效降低矿柱荷载，使其处于稳定状态。

Key words: underground mining, room-pillar method, ore-pillar stability, ultimate strength, numerical analysis

叶海旺, 龙贵川王其洲, 雷涛, 李宁, . 层状倾斜矿体矿柱稳定性特征及矿房参数优化[J]. 金属矿山, 2021, 50(05): 25-35.

YE Haiwang, LONG Guichuan WANG Qizhou, LEI Tao, LI Ning, . Stability Characteristics of the Ore-pillars of Layered Inclined Orebody and Optimization of Mine Room Parameters[J]. Metal Mine, 2021, 50(05): 25-35.

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