基于3D-σ软件的大红山铁矿Ⅲ#、Ⅳ#矿体稳定性研究

摘 要 为有效分析地压活动对矿山地下开采的影响，采用 ３Ｄσ软件对大红山铁矿Ⅲ＃、Ⅳ＃ 矿体的开采过程进行了数值模拟分析。结果表明：①现阶段Ⅲ＃、Ⅳ＃矿体北盘区顶板及矿柱整体稳 定性相对较好，没有出现大的地压显现现象，说明顶板及矿柱即便会出现局部破坏，也不影响整体 稳定性；②在 ３８０ｍＮ２、Ｎ３、Ｎ４盘区充填的基础上，开采 ３８０ｍＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３盘区时的地压活动 强度小于不充填时的地压活动，但在不充填的前提下开采 ３８０ｍ ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３盘区也能满足安 全要求；③从开采过程的应力、位移、安全率及塑性区的分布规律看，建议首先开采 ３８０ｍ ＮＨ２盘 区，最后开采 ３８０ｍＮＨ１、ＮＨ３盘区；④在预留保安矿柱的前提下，当主矿体开采至 ３４０ｍ水平时， 不会对Ⅲ＃、Ⅳ＃矿体采区造成影响，建议在开采过程中对盘区顶板及矿柱进行地压监测，对顶板及 矿柱的受力情况进行分析，以便及时掌握顶板、矿柱的受力形式。
（１．ＹｕｘｉＤａｈｏｎｇｓｈａｎＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｔｏｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆⅢ＃ａｎｄⅣ＃ｏｒｅｂｏｄｙｏｆＤａｈｏｎｇｓｈａｎＩｒｏｎＭｉｎｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎ３Ｄσ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：①ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｐａｎｅｌｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒｏｆⅢ＃ ａｎｄⅣ＃ｏｒｅｂｏｄｙｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｇｏｏｄ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｗｉｔｈｌａｒｇｅｓｃａｌｅｉｓｎｏｔ ｅｘｉｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｄａｍａｇｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗｉｌｌｂｅａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｌｏｃａｌａｒｅａｏｆｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒ，ｂｕｔ ｔｈｅｗｈｏｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒｃａｎｎｏｔｂｅａｆｆｅｃｔｅｄ；②ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｏｆ３８０ｍ Ｎ２，Ｎ３ａｎｄＮ４ ｐａｎｎｅｌ，ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ３８０ｍ ＮＨ１，ＮＨ２ａｎｄＮＨ３ ｐａｎｎｅｌｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｎｅｓｏｆ３８０ｍＮＨ１，ＮＨ２ａｎｄＮＨ３ｐａｎｎｅｌｗｉｔｈｏｕｔｆｉｌｌｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｃａｎａｌｓｏｂｅｍｅｔｂｙｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ３８０ｍＮＨ１，ＮＨ２ａｎｄＮＨ３ｐａｎｎｅｌｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ３８０ｍＮ２，Ｎ３ａｎｄＮ４ｐａｎｎｅｌ；③ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓｏｆｓｔｒｅｓｓ， ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｓａｆｅｔｙｒａｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｅｚｏｎｅｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅ３８０ｍ ＮＨ２ ｐａｎｎｅｌｃａｎｂｅｍｉｎｅｄｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎｄ３８０ｍ ＮＨ１ａｎｄＮＨ３ｐａｎｎｅｌｃａｎｂｅｍｉｎｅｄｆｉｎａｌｌｙ；④ｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆｒｅｓｅｒｖｉｎｇｓｅｃｕｒｉｔｙｐｉｌｌａｒ，ｗｈｅｎｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｂｏｄｙａｄｖａｎｃｅｓｔｏ３８０ｍ ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｂｏｄｙｔｏｔｈｅⅢ＃ａｎｄⅣ＃ｏｒｅｂｏｄｙｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓｃａｎｂｅｉｇ ｎｏｒｅｄ，ｂｅｓｉｄｅｓｔｈａｔ，ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｐａｎｎｅｌｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒｓｈｏｕｌｄｂｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄｄｕｒ ｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｏａｓｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒａｎｄｔｉｍｅｌｙｇｒａｓｐｔｈｅｓｔｒｅｓｓ ｆｏｒｍ ｏｆｒｏｏｆａｎｄｐｉｌｌａｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇ，３Ｄσ，Ｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，Ｏｒｅｂｏｄｙｓｔａｂｉｌｉｔｙ
邢志华（１９７１—），男，工程师，６５３４０５云南开发所面 １８９
总第 ５９４期
现代矿业
２０１８年 １０月第 １０期
临的由岩体开挖诱发的重大地质灾害问题越发突 出［１２］。自 １７３８年英国的南斯塔福煤矿发生第一次 岩爆事故以来，在南非、波兰、加拿大、美国、瑞典及 挪威等数十个国家和地区的矿井相继发生了岩爆灾 害［３７］。国内抚顺红透山铜矿、冬瓜山铜矿、凡口铅 锌矿以及大同煤矿等二十多座矿井也相继发生过岩 爆灾害［８］。可见，地压活动是制约地下工程特别是 深部安全开采的重要因素［９］。３Ｄσ是目前岩土工 程界应用较广泛的一款数值模拟软件［１０］，具有计算 精度高、对结构形状和荷载形式有良好的适应性等 优点［１１１５］。本研究基于 ３Ｄσ软件，对大红山铁矿 Ⅲ＃、Ⅳ＃矿体稳定性进行数值模拟分析，就地压活动 区的应力、位移、塑性区等状况进行分析研究，并对 主矿体 在 不 同 开 采 阶 段 对 Ⅲ＃、Ⅳ＃矿 体 开 采 的 影 响 程度进行探讨。
关键词 地下开采 ３Ｄσ 地压活动 矿体稳定性 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０８２．２０１８．１０．０５９
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆⅢ＃ａｎｄⅣ＃ＯｒｅｂｏｄｙｏｆＤａｈｏｎｇｓｈａｎＩｒｏｎＭｉｎｅＢａｓｅｄｏｎ３ＤσＳｏｆｔｗａｒｅ ＸｉｎｇＺｈｉＨｕａ１ ＳｈａＢｉｎ１ ＳｈａｎｇＸｉａｏｇｕａｎｇ２ ＨｏｕＫｅｐｅｎｇ２ ＷａｎｇＹｕｅｑｉｎｇ２
ＳｅｒｉａｌＮｏ．５９４ Ｑｃｔｏｂｅｒ．２０１８
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总 第 ５９４期 ２０１８年 １０月第 １０期
基于 ３Ｄσ软件的大红山铁矿Ⅲ＃、Ⅳ＃矿体稳定性研究
邢志华１ 沙 斌１ 尚晓光２ 侯克鹏２ 王悦青２
（１．玉溪大红山矿业有限公司；２．昆明理工大学国土资源工程学院）