采場

災(zāi)害［1-2］。采場穩(wěn)定性是決定礦山安全開挖的必要因素，采場失穩(wěn)會引發(fā)巖爆、采空區(qū)垮塌、沖擊地壓等災(zāi)變，造成人員傷亡和大量礦產(chǎn)資源的流失［3-4］。采場結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響礦山開采的高效性和采場穩(wěn)定性［5-6］，在保證采場穩(wěn)定性的前提下優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)可最大化開采礦山資源。羅來和等［7］使用FLAC3D對貴州簸箕田金礦的采礦方法和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；廖九波等［8］基于響應(yīng)曲面法建立了采場穩(wěn)定性與采場結(jié)構(gòu)參數(shù)間的優(yōu)化模型；蘭明等［9］采用遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化

的結(jié)構(gòu)參數(shù)對維護采場穩(wěn)定、提高單個采場產(chǎn)能、降低采切工程量具有重要意義。以蒙庫鐵礦為研究對象，利用巖體遙測與結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)Sirovision對采場頂板、側(cè)幫及上盤圍巖節(jié)理面進(jìn)行調(diào)查和數(shù)字化識別，獲取采場節(jié)理組的空間方位統(tǒng)計信息及優(yōu)勢節(jié)理產(chǎn)狀；基于Mathews穩(wěn)定圖解法對沿走向布置與垂直走向布置采場的頂板、側(cè)幫及上盤開展穩(wěn)定性分析，得到采場頂板、側(cè)幫及上盤的實際水力半徑和允許水力半徑的相關(guān)關(guān)系；采用數(shù)值分析方法，通過分析礦柱的位移、最大剪切應(yīng)變率及采場的主

8 m的礦房礦柱采場，一步驟采場長度82 m，二步驟采場長度78 m，采場高度為礦體厚度。冬瓜山礦體60#線以南礦體厚度小，采場高度低，回采后采空區(qū)穩(wěn)定性較好，垮落現(xiàn)象少；60#線以北采場高度大，最大超過120 m，由于礦巖性質(zhì)、地質(zhì)及采場高度等因素變化，部分一步驟采場垮落嚴(yán)重，致使二步驟采場回采難度增加，采場損失率提高；充填體穩(wěn)定性控制難度增加，凸出的充填體極易被破壞垮入二步驟采場，采場貧化率增加。如何安全高效回采二步驟垮落采場，對于礦山穩(wěn)產(chǎn)、提高礦山經(jīng)

路充填采礦方法，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計按照類比 100 m中段回采參數(shù)，設(shè)計采幅為4～6 m，采場長度為50 m。在115 m分段首采段回采過程中發(fā)生上盤冒落、頂板變形等地壓問題。地下采場的形成使周邊一定范圍的巖體應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致巖石變形、破壞和移動，因此選取合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)非常關(guān)鍵。根據(jù)0 m中段巖性及地壓變化條件，通過數(shù)值模擬方法為采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定提供參考[1-3]，按照采場“隔一采一”步驟進(jìn)行模擬計算，得到模型的力學(xué)響應(yīng)，對采場附近應(yīng)力、位移、塑性區(qū)

引言充填采礦法在采場穩(wěn)定性和礦石回收率方面有著獨到的優(yōu)勢，在地下金屬礦山的應(yīng)用十分廣泛[1-3]。應(yīng)用充填采礦法時，尤其是兩步驟充填采礦，學(xué)者們的研究重點在于保障礦體回采過程中的安全穩(wěn)定性。現(xiàn)階段采礦工作者分析采場穩(wěn)定性的主流方法有理論模型、工程類別、相似模擬以及仿真模擬等[4]。郭進(jìn)平、李江、夏長念等[5-7]結(jié)合Mathews圖法和數(shù)值模擬分析采場跨度與間柱的組合回采方案，優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。羊羽翔、阮喜清、張云韋等[8-10]分析采場沉降位移對采場結(jié)構(gòu)

圍巖條件下，因此采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化選擇成為上向水平分層充填法應(yīng)用是否成功的關(guān)鍵。此外，上向水平分層充填法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)還與采場開采的技術(shù)性、經(jīng)濟性及環(huán)保性等諸多方面息息相關(guān)，因此需要對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)從安全、技術(shù)、經(jīng)濟及環(huán)保等多方面進(jìn)行多目標(biāo)綜合優(yōu)選，選擇出綜合效果最好、綜合效益最佳的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于多目標(biāo)優(yōu)選問題，目前常用的有層次分析法、模糊綜合評價等方法［1-2］，這些方法分析過程簡單、可操作性強，但也存在著數(shù)據(jù)獲取及過程分析不同程度依賴于專家經(jīng)驗，存在較強

幫與頂板易坍塌、采場環(huán)境復(fù)雜等問題,其采礦方法的選擇及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定是當(dāng)今采礦技術(shù)的一大難題。國內(nèi)學(xué)者蘇龍等[1]在巖體質(zhì)量分級的基礎(chǔ)上對采場穩(wěn)定性進(jìn)行分析;郭陽、董金奎、李勝輝等[2-4]應(yīng)用Mathew穩(wěn)定圖表法用于采場穩(wěn)定性分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計;黃剛、建建明、劉志義、孫臣良、劉建東、朱青凌、趙興東、趙增山等[5-12]采用FLAC3D對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬優(yōu)化研究,以確定合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。某鐵礦北區(qū)采場復(fù)雜破碎,礦山開采極其困難,存在垮幫、冒

體穩(wěn)定性較差，而采場跨度成為制約開采穩(wěn)定性關(guān)鍵問題。業(yè)界普遍以理論計算和數(shù)值模擬[1-2]的方式進(jìn)行采場跨度的計算和優(yōu)化，常用的理論計算方法有Mathews穩(wěn)定性圖表法[1]、簡支梁[2]、懸臂梁[3]、工程跨度經(jīng)驗公式[4]等，常用的數(shù)值模擬軟件有FLAC3D[5-7]、ANSYS[8]等。李小松等[9]基于假頂薄板理論得到了大跨度充填體假頂應(yīng)力表達(dá)式；劉暢等[10]基于極限分析原理認(rèn)為：長跨比＞2時，頂板安全厚度取決于跨度的大?。桓咧t等[11]、薛一鳴

索高應(yīng)力環(huán)境下的采場結(jié)構(gòu)是大規(guī)模高效開采的關(guān)鍵。國內(nèi)大多數(shù)深井礦山均采用的是條狀采場布置的大直徑深孔空場嗣后充填法,如冬瓜山銅礦、安慶銅礦、草樓鐵礦等,其采場寬度一般為18～25 m,長度為60～80 m。但通過對澳大利亞、加拿大、芬蘭和瑞典等礦業(yè)發(fā)達(dá)國家礦山采礦方法生產(chǎn)實踐可知,不少深井礦山將條狀采場優(yōu)化為塊狀采場,以此來進(jìn)行地壓控制。如澳大利亞Mount Isa銅礦采用分段空場嗣后充填法,根據(jù)礦體厚度不同劃分為棋盤式布置和后退式回采,選擇的采場尺寸為(

不能完全涵蓋礦山采場的生產(chǎn)管理步驟。據(jù)此,本研究圍繞安徽開發(fā)礦業(yè)李樓鐵礦采場布置、空區(qū)暴露面積以及暴露時間、充填組織之間的管理進(jìn)行了分析,明確了各因素之間的相互關(guān)系,提出了采場布置、空區(qū)與充填采場之間的數(shù)量關(guān)系與運行規(guī)律,梳理了從出礦、充填到空區(qū)管理的生產(chǎn)管理思路,彌補了嗣后充填采礦的采場管理理論的空白。1 工程概況及存在的問題1.1 開采技術(shù)條件安徽開發(fā)礦業(yè)李樓鐵礦位于安徽省霍邱縣,礦床走向近南北,長3.4 km,傾向西,傾角 65°～85°,主礦體平均

柱。一步驟回采后采場空區(qū)垮落嚴(yán)重，增加了二步驟采場的回采難度，為保證礦山安全高效生產(chǎn)，亟待解決空區(qū)垮落下二步驟回采的問題。針對礦山高大采場回采方案優(yōu)化方法在傳統(tǒng)上主要有解析法、工程類比法、模型試驗法等[3-7]，但難以及時準(zhǔn)確地實現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化選擇，本研究利用數(shù)值模擬軟件FLAC3D分析二步驟采場不同回采順序后，采場應(yīng)力應(yīng)變情況，優(yōu)選出最佳的回采方案。2 礦山采空區(qū)及采場垮落現(xiàn)狀1)采空區(qū)垮落現(xiàn)狀目前60線盤區(qū)部分采場空區(qū)垮落嚴(yán)重，60- 24#、6

向深部進(jìn)行，不同采場結(jié)構(gòu)參數(shù)下的地應(yīng)力直接關(guān)系著回采作業(yè)安全，地應(yīng)力分布還決定了采場布置的數(shù)量和時空關(guān)系。國內(nèi)多數(shù)礦山常采用經(jīng)驗法參考類似礦山不同埋深、不同采場結(jié)構(gòu)參數(shù)下的地應(yīng)力情況[1-2]，但不同礦山的地應(yīng)力分布受地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體力學(xué)性質(zhì)、礦體完整性等多因素的綜合影響，直接參照同類礦山數(shù)據(jù)往往導(dǎo)致實際生產(chǎn)過程中地應(yīng)力過大，采場失穩(wěn)破壞，造成人員、設(shè)備安全事故及資源的浪費，因此，需要針對不同礦山的特征，科學(xué)分析、計算與之相適應(yīng)的地應(yīng)力數(shù)值，確保采場的穩(wěn)定性

件下,確定合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)是保證分段空場嗣后充填采礦法順利實施及實現(xiàn)礦山深部安全高效生產(chǎn)的前提?？偨Y(jié)國內(nèi)外專家學(xué)者所開展的工作,發(fā)現(xiàn)Mathews穩(wěn)定性圖表與數(shù)值模擬是在采場結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化方面最為常見的分析方法。劉建東等[3]采用理論計算、Mathews穩(wěn)定性圖表和FLAC3D數(shù)值模擬多種方法對采場頂板及礦柱的穩(wěn)定性進(jìn)行了綜合研究,在此基礎(chǔ)上確定了合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù);潘桂海等[4]在分析礦巖與充填體力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值仿真模擬方法設(shè)計了4種結(jié)構(gòu)

3)0 引言地下采場的穩(wěn)定性是多種復(fù)雜因素相互影響的結(jié)果，穩(wěn)定性狀態(tài)受如礦體傾角、巖體節(jié)理裂隙等巖體結(jié)構(gòu)性質(zhì)，以及如頂板跨度、采場高度、長度的開挖尺寸等多種因素的影響。為保障采場穩(wěn)定，保證礦山安全高效開采，首先就要確定采場結(jié)構(gòu)參數(shù)[1?2]。目前確定采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法主要分為3 大類，一是經(jīng)驗方法，比如根據(jù)相似礦山采取工程類比法，使用經(jīng)驗公式計算；二是數(shù)值模擬的方法；三是開展相似模型試驗。我國大部分礦山巖體性質(zhì)差異較大，工程類比法和經(jīng)驗公式計算法的針對性不

塌等現(xiàn)象的研究。采場結(jié)構(gòu)參數(shù)影響礦山安全生產(chǎn)、礦石損失率和貧化率等開采經(jīng)濟指標(biāo)和礦山開采效率，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定是礦山開采中非常重要的環(huán)節(jié)。目前越來越多的學(xué)者采用計算機編程或計算機模擬的方法實現(xiàn)采礦方法優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)化，采用各種數(shù)值模擬軟件實現(xiàn)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值模擬及優(yōu)化研究［1-5］，其中FLAC3D、ANSYS、三維仿真是應(yīng)用較多的數(shù)值模擬軟件或方法，且分析效果較好［6-9］。本文采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對上向進(jìn)路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法

空場嗣后充填法，采場空區(qū)采用全尾砂高濃度膠結(jié)充填，首采中段為-450m中段，距地表深度約800m。2 原巖應(yīng)力測量2.1 主井工勘鉆孔地應(yīng)力測量主井工勘鉆孔孔口標(biāo)高為+378.14m，孔底標(biāo)高為-650.15m，鉆孔深度為1028.19m?，F(xiàn)場對獲得的9段有效壓裂曲線進(jìn)行了初步分析和篩選，選取了4個壓裂段進(jìn)行印模試驗，以確定鉆孔最大水平主應(yīng)力方位。4個印模試驗段深度分別為：464.00m、494.45m、502.00m和565.00m。主井鉆孔水壓致裂地應(yīng)

定性關(guān)系到二步驟采場(礦柱)回采的安全和經(jīng)濟效益[3-4]。目前充填體穩(wěn)定性的理論計算方法有蔡嗣經(jīng)驗公式法、Terzaghi模型法、Thomas計算法、盧平計算法、Mitchell 計算法等[5]。隨著數(shù)值模擬技術(shù)的快速發(fā)展，計算結(jié)果能動態(tài)反映開挖和充填過程中圍巖的位移、應(yīng)力及塑性區(qū)等變量，越來越多的礦山工程采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析[6-14]。如張帥帥等應(yīng)用 FLAC3D探究膠結(jié)充填體內(nèi)開挖巷道對其穩(wěn)定性的影響[12]。曾凌方等[13]基于數(shù)值模擬

工程巖體的強度，采場爆破產(chǎn)生的爆破振動也會對采場形成動力擾動［3］。有研究表明，微差起爆有助于爆破過程中應(yīng)力波的疊加，延長巖石間碰撞時間，降低爆破振動，減少對周圍巖體的影響［4］。同時能夠改善爆破效果，減少大塊的產(chǎn)生，降低二次破碎的成本，提升資源回收效益［5-6］。某礦開采深度逐年增加，現(xiàn)已經(jīng)進(jìn)入深部采礦階段，由巖石自重產(chǎn)生的地應(yīng)力逐漸增加。由于地下采掘工程的不斷拓展，導(dǎo)致應(yīng)力集中程度更加明顯。爆破振動和高應(yīng)力水平的相互作用，對采場的安全性和穩(wěn)定性影響較大

安全。該采礦方法采場垂直礦體走向布置，采場寬為12m，高為中段高，一般為50m，當(dāng)?shù)V體厚度小于50m時，采場長為礦體寬度，當(dāng)?shù)V體厚度大于50m時，則布置兩個采場，分上下盤進(jìn)行開采。目前，礦山采用隔三采一的回采方式進(jìn)行一步驟回采，采場之間不留間柱，一步驟回采完畢之后進(jìn)行膠結(jié)充填，再進(jìn)行二步驟回采。二步驟采場開采時出礦穿脈借用已充填完畢的采場底部穿脈巷道，需進(jìn)行二次開挖，通過殘礦堆時進(jìn)度較慢，危險較高。大直徑深孔空場嗣后充填法結(jié)構(gòu)主要包括頂部鑿巖硐室、切割槽、

，利用該礦的窄長采場尺寸(長寬比大于5)和礦巖-充填體力學(xué)參數(shù)[5]，開展膠結(jié)充填體強度要求理論計算和數(shù)值模擬分析，通過對比充填體強度要求數(shù)值解與兩種解析解，確定礦山一步驟窄長采場膠結(jié)充填體所需的強度和結(jié)構(gòu)設(shè)計，為類似礦山膠結(jié)充填體要求優(yōu)化設(shè)計提供參考。1 工程概括保山金廠河鉛鋅銅多金屬礦床屬新開礦床，礦體頂?shù)装逡源罄韼r、大理巖化灰?guī)r為主，礦體巖性以矽卡巖、矽卡巖化大理巖為主。礦山采用大直徑深孔側(cè)向崩礦階段空場嗣后充填法，礦體分為礦房和礦柱，采場垂直礦體走

，分兩步驟回采，采場最高達(dá) 85 m，長72 m，一步采場寬15 m，二步采場寬21 m，單個采場空區(qū)體積最大達(dá)12.85萬m3，充填體側(cè)向暴露面積達(dá)5 000～6 200。采場按隔一采一的順序回采，一步驟采空區(qū)用膠結(jié)充填，當(dāng)膠結(jié)充填體達(dá)到養(yǎng)護強度時，再二步驟回采礦柱，采用尾砂或摻和少量膠凝材料充填。高階段采場膠結(jié)充填兩步驟回采過程中，圍巖及礦柱應(yīng)力分布、位移隨著開采活動的進(jìn)行發(fā)生著變化，一步和二步回采引起的地壓反應(yīng)相差很大。膠結(jié)充填體承受著上部覆巖層載荷

科學(xué)設(shè)計、優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)是確保深部礦山開采安全高效生產(chǎn)的關(guān)鍵,針對礦體采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與回采順序開展研究具有重要的理論意義與現(xiàn)實意義［2-4］。 而采場跨度則是采場結(jié)構(gòu)參數(shù)中的主要考慮因素［5］,合理的采場跨度可提高礦山效益,降低采場安全風(fēng)險［6］。眾多學(xué)者及技術(shù)人員對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究與探討［7-10］,但均采用單個軟件進(jìn)行建模分析,分析結(jié)果被軟件局限性影響［11-12］。為了克服FLAC3D軟件在建模、網(wǎng)格劃分時的缺陷,保障模擬分析結(jié)果的真實有效,

集中或變形導(dǎo)致的采場頂板失穩(wěn)垮塌等工程災(zāi)害，從而能保證礦山安全高效生產(chǎn)。針對采場回采順序優(yōu)化問題，國內(nèi)外學(xué)者從理論分析[1]、數(shù)值模擬[2-4]及數(shù)值模擬與智能算法相結(jié)合[5-7]三方面開展了大量研究工作，取得了較好的研究成果，為礦體回采順序優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。廣西高峰礦經(jīng)過多年開采深度已達(dá)1000m，目前主要開采105 號礦體采用的采礦方法為機械化上向水平分層充填法，階段高度48m，分段高度12m，分層高度4m[8]。主要開采的兩個中段位于-103～-200

雜，其質(zhì)量等級和采場參數(shù)對圍巖穩(wěn)定性至關(guān)重要。上向進(jìn)路充填采礦法是礦山開采的常用方法，合理的采場參數(shù)是提高生產(chǎn)效率，確保礦山安全的重要前提[1-2]。對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的研究，專家學(xué)者做了很多研究[3-7]，其中采用半理論半經(jīng)驗的計算和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法最為廣泛。黃剛等[8]利用數(shù)值模擬方法研究了白象山鐵礦采場設(shè)計參數(shù)和充填體類型對采場頂板穩(wěn)定性的影響，得到了最佳進(jìn)路寬度。李江等[9]對大尹格莊金礦8204采場巖體質(zhì)量進(jìn)行評價，應(yīng)用圖表法和數(shù)值模擬對采場

一發(fā)展趨勢。合并采場進(jìn)行開采在增大采場尺寸的同時降低了采切工程量和回采成本，是金屬礦山一種常見的降本增效手段。但是，采場尺寸的增大勢必會造成采場穩(wěn)定性發(fā)生變化。巖體是一種復(fù)雜的地質(zhì)體，通常情況下都處在復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，承受三向應(yīng)力的作用［1］。在采礦過程中，回采工作會造成明顯的開采擾動，這種開采擾動會使采場附近一定范圍內(nèi)巖體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。在一定的外部擾動作用下，這部分巖體可能發(fā)生進(jìn)一步的損傷演化，最終導(dǎo)致采場的失穩(wěn)破壞。因此，合理地評價采場穩(wěn)定性并優(yōu)

圖金礦盤區(qū)機械化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)值模擬研究郭 旗1，張 寶2，顧生春1，李志軍1，吳亞飛1(1.西部黃金克拉瑪依哈圖金礦有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依市 834025；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012)合理采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取過程本質(zhì)上是安全生產(chǎn)與高效生產(chǎn)的權(quán)衡統(tǒng)一過程。根據(jù)哈圖金礦盤區(qū)機械化上向水平分層充填法工藝特點及礦體賦存條件，編排對比方案，采用FLAC3D數(shù)值模擬分析，最后選取采場最大控頂高度為3 m，盤區(qū)內(nèi)中間采場超前3分層回采

孜626201)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與采場穩(wěn)定性密切相關(guān)，采場穩(wěn)定關(guān)系到采礦安全和礦山經(jīng)濟效益。采場結(jié)構(gòu)參數(shù)是否合理，在一定程度上決定了采場結(jié)構(gòu)是否能夠保持穩(wěn)定。合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與巖體結(jié)構(gòu)、礦巖物理力學(xué)性質(zhì)、應(yīng)力環(huán)境等因素有關(guān)，尤其與采場所處的應(yīng)力環(huán)境關(guān)系密切相關(guān)，必須具體問題具體分析，不可千篇一律采用統(tǒng)一的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)[1-2]?？茖W(xué)地設(shè)計和優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，是提高采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和保證礦山安全生產(chǎn)的關(guān)鍵[2-3]。一般來說，研究采場結(jié)構(gòu)參數(shù)及采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有四

]，結(jié)合相關(guān)區(qū)域采場充填體原位取芯強度實驗，評估采場充填質(zhì)量，進(jìn)而利用大型三維數(shù)值模擬分析方法，計算優(yōu)化1#礦體8線以西-618 m以下殘礦體采場的布置方案、回采順序，論證不留設(shè)-618～-640 m水平礦柱的安全可靠性[3-4]，實現(xiàn)1#礦體深部殘礦安全合理回采。1 深部殘礦體工程調(diào)查及原位充填質(zhì)量評價1.1 殘采區(qū)域工程地質(zhì)調(diào)查研究范圍內(nèi)礦體的頂?shù)装鍑鷰r主要為大理巖和閃長巖，巖石穩(wěn)固性較好。礦區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評級中等，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜，水文地質(zhì)條件

#、6#共計6個采場，各采場礦房礦量將近消失。采場系統(tǒng)包括溜井、人道、通風(fēng)天井，礦石回采采用淺眼爆破，風(fēng)動式T4G出礦（如圖）。隨著采場回采高度的抬升，保證采場采出礦系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的維護作業(yè)量加大，風(fēng)壓的不足、采場跑砂漏砂、人員上下溜井困難等問題出現(xiàn)，造成打眼及出礦效率降低、人員體力消耗增加，采場生產(chǎn)能力不足。圖1 上向水平分層尾砂充填采礦法示意圖3 改進(jìn)的措施及方法目前鳳凰山礦業(yè)公司采出礦設(shè)備急需更新，供礦作業(yè)點的減少對單個供礦作業(yè)單元的供礦能力有更高的要

前阿舍勒銅礦深部采場均采用大直徑深孔落礦階段空場嗣后充填采礦法，采場的采幅為12米，采場頂部布置大孔鑿巖硐室，底部采用“V”字型塹溝，為保證出礦安全，出礦進(jìn)路采用鋼筋混凝土澆筑，但采場中孔爆破時，沖擊波會將采幅邊界2m內(nèi)的出礦進(jìn)路炸塌，導(dǎo)致鏟運機進(jìn)入采場出礦的區(qū)域減少，造成采場損失率增大，同時大孔爆破時不能有效的觀察采場爆破邊界，不利于采場回采。采用礦用三維激光掃描儀對采場空區(qū)進(jìn)行掃描，并將掃描結(jié)果導(dǎo)入到Surpac軟件模型中，根據(jù)模型情況，對采場實際回采

，深部資源開發(fā)的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化[1～2]，從而提高采場回采的效率，保障礦山生產(chǎn)的安全。目前常用的數(shù)值模擬方法包括有限差分法、有限單元法、邊界元法、半解析解法、離散元法和無界元法等，特別是利用軟件實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的研究已經(jīng)取得了大量可行的成果，對采場回采順序、采場結(jié)構(gòu)參數(shù)等獲得具有指導(dǎo)意義[3～7]。胡建華等利用數(shù)值分析對礦山開采順序、采場結(jié)構(gòu)參數(shù)等開展了大量的優(yōu)化研究，獲得了合理的參數(shù)與回采順序。因此，利用數(shù)值模擬優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，合理選擇

由于礦體較破碎，采場穩(wěn)定性不佳，造成大量的礦石損失，回收率僅約60%。為保障回釆安全，上中段與下中段之間預(yù)留了大量保安頂柱，造成了大量優(yōu)質(zhì)資源嚴(yán)重浪費。為此，采用無間柱連續(xù)分段充填法作為礦區(qū)主要的采礦方法[1-5]。本研究采用FLAC3D軟件，對該礦采場跨度進(jìn)行優(yōu)選，為實現(xiàn)礦山安全高效開采提供可靠依據(jù)。1 數(shù)值模型構(gòu)建根據(jù)礦體特征構(gòu)建的數(shù)值模型長200 m，100 m(圖1)。本研究數(shù)值模擬主要從礦體走向上進(jìn)行采場跨度優(yōu)化，當(dāng)?shù)V體傾角較緩時，采場跨度可取1

層充填法回采時，采場通常垂直于礦體走向布置，此時采場寬度對于采場穩(wěn)定性和采場生產(chǎn)能力的影響較大。寬度過大容易導(dǎo)致回采過程中頂板跨落，寬度太小采場生產(chǎn)能力低，難以滿足礦山產(chǎn)量需求，因此，合理的采場寬度對于礦山安全高效開采具有重要意義。對于采場寬度的確定，許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，目前常用的方法主要有數(shù)值模擬［1-3］和Mathews穩(wěn)定圖法［4-5］。因此，本研究以高峰礦上向水平分層充填法采場為工程背景，對不同寬度條件下的采場進(jìn)行數(shù)值模擬，并選取采場頂板拉應(yīng)力

?石人溝鐵礦二步采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化許長新(河北鋼鐵集團礦業(yè)公司石人溝鐵礦)摘要為確保石人溝鐵礦二步采場的生產(chǎn)能力和安全性，采用FLAC3D軟件對不同參數(shù)的二步采場穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，得到了安全高效的采場參數(shù)。通過分析各參數(shù)開采過程中采場頂板的應(yīng)力和位移變化特征，結(jié)合頂板應(yīng)力與位移分布云圖，分析了各參數(shù)采場在開采過程中的穩(wěn)定情況。結(jié)果表明：當(dāng)采場寬為34～35 m時，采場頂板的最大拉應(yīng)力值超出其極限抗拉強度，且最大拉應(yīng)力的分布區(qū)域占頂板的90%以上，同時頂板最大

)?羅河鐵礦二步采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選郟威何曉文(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司)摘要為了保證羅河鐵礦二步采場生產(chǎn)能力和安全性，運用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對不同參數(shù)的二步采場穩(wěn)定性進(jìn)行分析，獲得安全合理的采場參數(shù)。通過分析開采過程中各參數(shù)采場頂板的應(yīng)力和位移變化特征，結(jié)合頂板應(yīng)力與位移分布云圖，得出各參數(shù)采場在開采過程中的穩(wěn)定情況。結(jié)果表明，當(dāng)采場寬度為19～20 m時，采場頂板的最大拉應(yīng)力值超出其自身的極限抗拉強度，且拉應(yīng)力的分布區(qū)域占頂板的90%，同時頂板最

優(yōu)勢關(guān)系粗糙集的采場穩(wěn)定性評價體系胡小勇，陳建宏，王革民(中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙，410083)為了減少因深井巷道破壞而帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失，利用監(jiān)測與調(diào)查手段對深井巷道斷面積隨時間變化情況進(jìn)行統(tǒng)計，利用微分Verhulst模型及差分Verhulst模型對深井巷道斷面積隨時間變化規(guī)律進(jìn)行比較分析，選取精度較高的Verhulst模型對深井巷道最終斷面積進(jìn)行預(yù)測，并判斷深井巷道的破壞情況。將巷道的破壞情況與地應(yīng)力、圍巖質(zhì)量、巷道初始斷面積

場嗣后充填采礦法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值模擬研究仵鋒鋒(長沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長沙 410012)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化對提高礦山生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和保證礦山生產(chǎn)安全起著重要的作用。根據(jù)某礦山開采技術(shù)條件，針對采礦方法的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用FLAC數(shù)值模擬軟件模擬了不同采場跨度條件下的最大拉應(yīng)力、豎直位移、塑性破壞區(qū)范圍的大小，確定采場跨度最優(yōu)為10 m，為礦山的安全高效生產(chǎn)提供依據(jù)。采場結(jié)構(gòu)；數(shù)值模擬；FLAC；采場跨度0 前 言江蘇某礦山原采用上向

回采過程中，部分采場發(fā)生了大面積的垮塌，導(dǎo)致采空區(qū)直接采用廢石充填，同時垮塌邊界不明確，給二步驟礦柱回采帶來了嚴(yán)重的困難和安全隱患，針對22#P采場復(fù)雜的賦存特征，提出了一種留礦柱和礦壁的上向水平分層充填采礦法，經(jīng)實踐結(jié)果表明，該采礦方法能夠很好的適應(yīng)類似條件的采場回采，提高了殘礦回收的效率，保證了礦山礦產(chǎn)資源的高效回收和企業(yè)的生產(chǎn)能力，也為相似條件的采場回采提供了良好的參考作用。上向水平分層充填；破碎礦柱；采場垮塌；殘礦回收安慶銅礦馬頭山礦體賦存較深，地

LAC3D的二步采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及工程應(yīng)用劉志義1張麗春1趙國彥2任賀旭1盧宏建1(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 410083)為了保證三山島金礦二步采場的生產(chǎn)能力和開采安全性， 采用三維有限元方法對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的二步采場開采穩(wěn)定性進(jìn)行分析，優(yōu)選安全合理的采場參數(shù)。通過計算和分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的二步采場在開采過程中頂板和上盤圍巖的應(yīng)力、位移變化特征，得出不同參數(shù)的采場穩(wěn)定情況。結(jié)果表明：當(dāng)

-425 m中段采場充填工程郭 偉1王 乾1魏曉明2(1.五礦邯邢礦業(yè)有限公司；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院)簡述了李樓-吳集鐵礦-425 m中段大型采場的充填工程布置。從經(jīng)濟、安全、高效等方面考慮，對一步驟采場充填和二步驟采場充填工程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,在縮短充填工程量的同時，實現(xiàn)了多點充填并保證了充填質(zhì)量，對類似開采條件的礦山采場充填具有一定的借鑒作用。充填工程布置 大型采場 多點充填安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司李樓-吳集鐵礦位于安徽省西部霍邱縣，行政區(qū)劃屬

內(nèi)聯(lián)絡(luò)巷在盤區(qū)式采場回采中的應(yīng)用楊尚歡 王瑞星 王 平 于常先 馬云慶(山東黃金礦業(yè)(萊州)股份有限公司三山島金礦)三山島金礦較大礦體主要用房柱交替式盤區(qū)上向分層充填采礦法回采，每個采場布置一條采場聯(lián)絡(luò)道,增加了采礦成本。為減少采場聯(lián)絡(luò)道的掘進(jìn)和壓頂工程量，采用在采場下盤布置一條沿礦體走向的脈內(nèi)聯(lián)絡(luò)巷的方式回采，可以減少采場聯(lián)絡(luò)道數(shù)量，縮短采準(zhǔn)工程的施工時間。通過對同一礦塊應(yīng)用2種采準(zhǔn)方式對比，優(yōu)化后的采場聯(lián)絡(luò)道的掘進(jìn)量和壓頂量分別減少15 509.52

的方法，推導(dǎo)出了采場開挖前后系統(tǒng)失穩(wěn)破壞的能量突變準(zhǔn)則，通過計算開挖前后能量變化值，判斷采場系統(tǒng)失穩(wěn)的可能性。但大部分研究都是針對巖體失穩(wěn)垮塌的靜態(tài)分析，缺乏對巖體失穩(wěn)破壞動態(tài)變化過程的研究。本文針對某地下大型鉛鋅礦-320 m中段因0#采場失穩(wěn)造成主礦體垮塌的實際情況，采用真實破裂過程分析(RFPA2D)數(shù)值模擬軟件對該鉛鋅礦-320 m中段0#采場失穩(wěn)后主礦體垮塌的實際情況進(jìn)行了動態(tài)數(shù)值模擬，通過分析采場動態(tài)垮塌順序、垮塌范圍、程度以及破壞形式等狀況，

，分11個步驟對采場開挖的全過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到開挖后空區(qū)圍巖的水平位移、豎向位移和塑性區(qū)分布情況，進(jìn)而分析礦區(qū)頂板自然崩落規(guī)律的變形破壞情況。由于采場的開挖，導(dǎo)致巖體內(nèi)部應(yīng)力釋放，圍巖位移指向空區(qū)內(nèi)部，水平位移最大處出現(xiàn)在采場采礦區(qū)的兩側(cè)邊幫處，位移方向均指向采空區(qū)內(nèi)部。隨著開挖寬度的擴大，豎向位移呈圓弧曲線形式由采場頂板向巖體內(nèi)部不斷擴張。開挖過程中，空區(qū)頂板首先由剪切破壞導(dǎo)致巖體破裂下落，出現(xiàn)采場頂板冒落現(xiàn)象，采場采空區(qū)的頂板中央上部巖體隨著頂板冒

析了充填材料作為采場礦柱的穩(wěn)定性，指出當(dāng)周圍充填體養(yǎng)護齡期超過14天時，空場法開采可持續(xù)安全進(jìn)行。隨后，余海華等人［5］通過數(shù)值模擬確定了合理的礦房、礦柱寬度及充填配比，探明了嗣后充填回采充填過程中的采場圍巖應(yīng)力、應(yīng)變及塑性區(qū)的分布情況，為金山店鐵礦的安全生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。然而，前人的研究多集中于礦房與礦柱尺寸設(shè)計、爆破參數(shù)選擇及充填材料配比優(yōu)化等方面，對放礦過程及不同回采階段開采擾動引起的采場穩(wěn)定性研究較少。不同采場寬度及放礦條件下，采場的應(yīng)力分布及破

陽110819)采場圍巖的穩(wěn)定性關(guān)系到礦山安全生產(chǎn)及經(jīng)濟效益，同時也是選擇采礦方法和地壓控制方法的主要依據(jù)之一。采場圍巖的失穩(wěn)，通常以頂板變形為最初的表現(xiàn)形式，隨著回采工作的推進(jìn)，采場規(guī)模及形狀在時間和空間上不斷變化，造成采場周圍應(yīng)力場也處于經(jīng)常變化之中，破壞了巖體原有的物理力學(xué)平衡狀態(tài)，使得圍巖松弛，最終導(dǎo)致采場頂板巖體冒落、跨塌等失穩(wěn)現(xiàn)象［1-5］。因此，加強采場巖體穩(wěn)定性的研究，是采礦過程中的一個重要環(huán)節(jié)。焦家金礦－390 m中段現(xiàn)為主要回采中段，該

在進(jìn)行地下開采，采場的安全維護一直是所有礦山安全技術(shù)與采礦技術(shù)相關(guān)技術(shù)人員必須處理好的關(guān)鍵問題。由于不同的礦山采場選用的安全維護技術(shù)也不盡相同，因而時常可以聽到一些礦山采場發(fā)生安全事故，采場的安全維護技術(shù)也引起大家的關(guān)注。1 采場安全維護技術(shù)選擇原則在非煤礦山中，巖石的穩(wěn)固性一般都比較好，采場里面一般情況下不需進(jìn)行安全維護，但對于頂板條件不太好的情況，為了保障施工人員的安全作業(yè)，必須對采場進(jìn)行安全處理。非煤礦山中的采場維護有多種方法，不同的礦山采用的采礦方

充填法開采。隨著采場的分步回采，充填體及時充填空區(qū)，采場的幾何形狀和介質(zhì)不斷發(fā)生變化，致使采場周圍應(yīng)力場和位移場也不斷變化，且隨著采礦作業(yè)不斷向深部發(fā)展，采場圍巖坍塌、冒頂?shù)葹?zāi)害將會明顯增強，采場圍巖穩(wěn)定性控制及支護技術(shù)是保證充填連續(xù)安全開采的關(guān)鍵問題之一。因此，研究分層回采采場地壓活動規(guī)律及支護技術(shù)，對于指導(dǎo)采場安全回采具有重要的現(xiàn)實意義［5-7］。FLAC3D為有限差分?jǐn)?shù)值軟件，能很好地解決幾何非線性、大變形問題，為礦山采場開挖及支護設(shè)計與優(yōu)化提供了一

，王曉寧鑫匯公司采場信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用高明潔1，柳曉光1，陳 勇1，王 寅2，王曉寧1（1.山東黃金礦業(yè)（鑫匯）有限公司， 山東青島市 266700；2.山東黃金集團青島有限公司，山東青島市 266700）針對鑫匯公司采場多、管理員相對較少的基本情況，設(shè)計了采場信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有采場基本信息管理、采場驗收信息管理，以及相關(guān)信息查詢等多項功能。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，方便了管理員的信息交流與共享，提高了工作效率，優(yōu)化了采場管理。采場信息；信息管理系統(tǒng)；

蠶莊金礦上莊礦區(qū)采場穩(wěn)定性分析楊錫祥,郭建軍,周英芳(山東招金集團有限公司, 山東招遠(yuǎn)市 265400)采用二維平面應(yīng)變問題有限元法對 3個試驗采場 17步開挖采充步驟的過程進(jìn)行了模擬,并根據(jù)模擬計算結(jié)果對礦房采動過程中各個階段的穩(wěn)定情況作了分析,同時討論了不同礦房傾角、不同支護方式等因素對采場穩(wěn)定性的影響,指出礦房頂板及右側(cè)壁圍巖的穩(wěn)定程度是控制采場穩(wěn)定性的主要因素,選取 70°礦房傾角可改善其受力狀態(tài)。蠶莊金礦;采場穩(wěn)定性;數(shù)值模擬分析1 礦區(qū)巖體結(jié)構(gòu)

)凡口礦分層回采采場穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究彭洪珍1,劉曉明2(1.蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院有限公司, 江蘇蘇州市 215004;2.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院, 湖南長沙 410083)綜合運用繪圖軟件 CAD和有限元數(shù)值模擬軟件 Phase2,結(jié)合凡口礦 N2采場實際,研究形成了一種采場上向分層回采穩(wěn)定性數(shù)值模擬方法。根據(jù) N2采場空間位置確定了數(shù)值模型范圍,建立了復(fù)雜的采場分層回采前處理模型,將模型導(dǎo)入到 Phase2中,經(jīng)屬性賦值、網(wǎng)格劃分及定義邊