板裂状围岩薄矿脉钨矿床安全回采研究

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本文以赣南某钨矿板裂状薄矿脉为工程背景,基于延用矿山原有的地质工程,并根据采场实际地压情况提出了散体人工矿柱支撑倾向锚固留矿法的回采方案。通过现场调研,理论分析,采用FLAC-3D数值模拟,室内相似材料模型试验等手段,对试验采场的稳定性进行分析判断,实现赣南某钨矿板裂状薄矿脉地安全高效回采,主要地研究内容及工作如下:(1)经过现场实际勘察调研,主要勘察现场结构面状况,地压活动规律,结合现场开采实际情况,最终选定极具代表性的试验采场以开展后续工作。(2)结合采场围岩移动破坏规律,提出适用于板裂状围岩失稳控制的三种安全回采方案,从控制效果、技术实施难度和经济成本等方面进行详细对比分析,最终选择技术可行且经济合理的散体人工矿柱支撑倾向锚固留矿法作为试验采场回采方法。(3)对试验采场所在中段上下盘围岩、矿岩力学参数测试与分析得到矿岩物理力学参数,结合结构面调查与现场地质勘查结果,对岩石力学参数进行强度折减,得到与工程现场相符合的岩体力学参数。(4)运用FLAC-3D软件完成了不同回采方案数值模拟对比分析研究。研究结果表明:采用散体人工矿柱支撑倾向锚固留矿法,矿体上下盘围岩及顶板的位移值最小,最大主应力远小于普通留矿法,釆场围岩变形规律和应力分布特征与相似模型试验结果较为吻合。(5)基于正交试验原理,完成了相似材料配比试验,经测试并统计试验结果,最终确定符合强度相似比的材料配比为沙子:石膏:水为5:1:1.2,其7d强度(单轴抗压强度为0.67MPa,弹性模量为0.066GPa),可作为相似模型试验中围岩(板岩)的试验材料。(6)设计了完整的相似材料模型试验整体方案,采用DIC二维数字散斑测量分析系统,对试验中模型不同区域位移场和变形场进行测试分析,对比了不同回采方案上下盘板裂状围岩随开采过程变形及移动规律,得到普通留矿法的顶板及上下盘的最大位移达1.1mm,而散体人工矿柱倾向锚固法顶板及上下盘的位移峰值仅有0.4mm。从而得到散体人工矿柱支撑倾向锚固留矿法为有效控制围岩失稳的最佳回采方法。
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