难采矿体开采方案的数值模拟研究
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如图 １ 所示。
出， 岩石 的强度 和 弹 性模 量 值 均 在 中 、 下等范 围， 特
别是 凝灰 岩 和英安 斑岩 等 ， 围岩具 有 软 弱性 特 征 ， 强 度低、 暴露时间短 、 自 撑能力低 、 整体稳固性较差 。
表 １ 岩 石 力 学 参 数 试 Baidu Nhomakorabea
２ 开 采 现 状
Ｉ号 矿体 采 取竖 井 开拓 方 式 ， 目前 已开 拓 的 中 段有 ４ ５ ０ 、 ５ ０ ０ 、 ５ ５ ０ 、 ６ ０ ０ 、 ６ ５ ０ 、 ７ ０ ０等 ６个 中段 ， 其 中
６ ０ ０ 、 ６ ５ ０是主要 生产 中段 。主要 采 矿 方法 为 分段 空 场 胶结 充填法 ， 矿房 、 矿 柱 垂 直 矿体 走 向交 替 布 置 ， 采 用 中深孔崩 矿 、 嗣 后 戈 壁砂 胶 结 充 填 空 区 。在 开
谢世 勇 ， 华超 明 ， 潘建 忠
（ １ ． 赣 州有色 冶金研 究所 ， 江西 赣州 市 ３ ４ １ ０ ０ ０ ； ２ ． 江 西铁 山垅钨业 有 限公 司 ， 江西 于都县 ３ ４ １ ５ １ ５ ）
摘 要 ： 针 对 某铜 矿 Ｉ矿体 处 于复杂地 质环 境 、 水 平构造 应 力影响 大以及 围岩稳 定性 差的
构造 应力 和地 下水 的作用 ， 矿体 的顶 、 底板 围岩 大部
分破 碎 ， 岩石力学试验数 据见表 １ ， 从 表 １可 以看
化 。模 型将所需 计算 的开采 中段设 计 为高 ５ ０ ｍ， 倾
角约 １ １ ． ２ 。 ， 矿 脉厚 ２ ０ ｍ， 矿 脉长 ２ ０ ０ ｍ， 对 １ ２ ０ ｍ 进行 开挖 充填模 拟 ， 沿 矿脉 走 向设 计 ８ 个矿房， 每个 １ ５ Ｉ Ｔ １ ； 为考 虑周 边 效 应 ， 模 型 向上 向 下各 延 伸 ２个 中段 ， 上 部 中段 为充 填材料 ， 下部 为铜锌 矿 。矿体 外 侧， 向 Ｘ 方 向、 Ｚ方 向各 延 伸 １ ０ ０ ｍ 左 右 。计算 模 型最大 边界 为 ３ ２ ０ ｍ×２ ５ ０ ｍ ×２ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。三 维模 型
翼厚 度 １ Ｏ ～１ １ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 平均约 ５ ０ ｍ； 西翼厚度 １ ５ ～４ ５ ｍ， 平 均约 ３ ０ １ Ｔ Ｉ 。东 翼 顶 板 以英 安 质 沉 凝 灰 岩 、 含 砾沉 凝灰 岩为 主 ， 部 分地段 已硫 铁化 ， 并成 为铜 矿体 的直 接顶 板 ， 底 板 为玄武 岩 ； 西 翼矿 体 的顶 板 以玄武 岩 为主 ， 底板 为英安 质沉凝 灰 岩 、 含 砾沉凝 灰岩 。受
图 １ 开采 方 案 三 维 模 型
Ｉ ＳＳＮ １ ６ ７１— —２９ ００
采 矿 技 术 第 １ ３卷 第 ４ 期
Ｍｉ ｎｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇ ｙ，Ｖ ｏ １ ． １ ３， Ｎｏ． ４
２ Ｏ １ ３年 ７月
Ｊ ｕ ｌ ｙ ２ ０ １ ３
ＣＮ ４ ３ —１ ３ ４ ７ ／ ＴＤ
难 采 矿 体 开 采 方 案 的 数 值 模 拟 研 究
案 。为选 出合 理 的 开采 方 案 ， 采 用 ＡＮｓ ＹＳ软件 分
别对 两个 方案 进行位 移和应 力分 布数值 模拟 分析 。
３ ． １ 模 型 建 立
（ １ ）三 维 模 型 。选 取 的 计 算 模 型 为 ６ ５ ０ ｍ 中 段， 根据 实 际情 况 ， 对 两 个 计 算 方 案 都 作 了适 当 简
关键 词 ： 难采矿 体 ； 开采 方案 ； 数值 模拟 ； ＡＮＳ Ｙ Ｓ
１ 开 采 技 术 条 件
某铜 矿 矿 床属 于 沉 积成 因的 黄铁 矿 型铜 、 锌 多 金属 矿床 ， 由 工、 Ⅱ、 Ⅲ号 ３个矿 体组 成 ， 其 中 Ｉ号矿 体 为主矿 体 ， 在 成矿 同期褶 皱 的作用 下 ， 形 成东 西两 翼， 走 向长 ９ ５ ４ １ Ｔ Ｉ ， 倾 向东 ， 倾角 ４ ５ 。 ～５ ５ 。 。矿 体 东
采过 程 中 ， 因顶 板 接 触 带 构 造 发 育 ， 出现 了顶 板 垮 塌、 冒落 的现象 ， 给 回采 带来 了较 大安全 隐患 。
３ 数值 模 拟
根据 矿体 赋存情况 ， 结合 现场 具体情 况 ， 提 出了 方案 １ “ 隔一 采一” 和 方案 ２ “ 隔二 采 一 ” 两 个 开采 方
条件 ， 提 出 了“ 隔一采 一” 和“ 隔二采 一 ” 两 个 开 采 方 案 。 应 用 ＡＮＳ ＹＳ软 件 建 立 了 三 维 模 型， 对 两 个 开 采 方 案 分 别 进 行 了数 值 模 拟 ， 位 移 及应 力分析 表 明 ， “ 隔二 采一 ” 开 采 方 案 对
顶部 影响 较 小 ， 可 达 到 了安 全 生 产 的 目的 。
出， 岩石 的强度 和 弹 性模 量 值 均 在 中 、 下等范 围， 特
别是 凝灰 岩 和英安 斑岩 等 ， 围岩具 有 软 弱性 特 征 ， 强 度低、 暴露时间短 、 自 撑能力低 、 整体稳固性较差 。
表 １ 岩 石 力 学 参 数 试 Baidu Nhomakorabea
２ 开 采 现 状
Ｉ号 矿体 采 取竖 井 开拓 方 式 ， 目前 已开 拓 的 中 段有 ４ ５ ０ 、 ５ ０ ０ 、 ５ ５ ０ 、 ６ ０ ０ 、 ６ ５ ０ 、 ７ ０ ０等 ６个 中段 ， 其 中
６ ０ ０ 、 ６ ５ ０是主要 生产 中段 。主要 采 矿 方法 为 分段 空 场 胶结 充填法 ， 矿房 、 矿 柱 垂 直 矿体 走 向交 替 布 置 ， 采 用 中深孔崩 矿 、 嗣 后 戈 壁砂 胶 结 充 填 空 区 。在 开
谢世 勇 ， 华超 明 ， 潘建 忠
（ １ ． 赣 州有色 冶金研 究所 ， 江西 赣州 市 ３ ４ １ ０ ０ ０ ； ２ ． 江 西铁 山垅钨业 有 限公 司 ， 江西 于都县 ３ ４ １ ５ １ ５ ）
摘 要 ： 针 对 某铜 矿 Ｉ矿体 处 于复杂地 质环 境 、 水 平构造 应 力影响 大以及 围岩稳 定性 差的
构造 应力 和地 下水 的作用 ， 矿体 的顶 、 底板 围岩 大部
分破 碎 ， 岩石力学试验数 据见表 １ ， 从 表 １可 以看
化 。模 型将所需 计算 的开采 中段设 计 为高 ５ ０ ｍ， 倾
角约 １ １ ． ２ 。 ， 矿 脉厚 ２ ０ ｍ， 矿 脉长 ２ ０ ０ ｍ， 对 １ ２ ０ ｍ 进行 开挖 充填模 拟 ， 沿 矿脉 走 向设 计 ８ 个矿房， 每个 １ ５ Ｉ Ｔ １ ； 为考 虑周 边 效 应 ， 模 型 向上 向 下各 延 伸 ２个 中段 ， 上 部 中段 为充 填材料 ， 下部 为铜锌 矿 。矿体 外 侧， 向 Ｘ 方 向、 Ｚ方 向各 延 伸 １ ０ ０ ｍ 左 右 。计算 模 型最大 边界 为 ３ ２ ０ ｍ×２ ５ ０ ｍ ×２ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。三 维模 型
翼厚 度 １ Ｏ ～１ １ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 平均约 ５ ０ ｍ； 西翼厚度 １ ５ ～４ ５ ｍ， 平 均约 ３ ０ １ Ｔ Ｉ 。东 翼 顶 板 以英 安 质 沉 凝 灰 岩 、 含 砾沉 凝灰 岩为 主 ， 部 分地段 已硫 铁化 ， 并成 为铜 矿体 的直 接顶 板 ， 底 板 为玄武 岩 ； 西 翼矿 体 的顶 板 以玄武 岩 为主 ， 底板 为英安 质沉凝 灰 岩 、 含 砾沉凝 灰岩 。受
图 １ 开采 方 案 三 维 模 型
Ｉ ＳＳＮ １ ６ ７１— —２９ ００
采 矿 技 术 第 １ ３卷 第 ４ 期
Ｍｉ ｎｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇ ｙ，Ｖ ｏ １ ． １ ３， Ｎｏ． ４
２ Ｏ １ ３年 ７月
Ｊ ｕ ｌ ｙ ２ ０ １ ３
ＣＮ ４ ３ —１ ３ ４ ７ ／ ＴＤ
难 采 矿 体 开 采 方 案 的 数 值 模 拟 研 究
案 。为选 出合 理 的 开采 方 案 ， 采 用 ＡＮｓ ＹＳ软件 分
别对 两个 方案 进行位 移和应 力分 布数值 模拟 分析 。
３ ． １ 模 型 建 立
（ １ ）三 维 模 型 。选 取 的 计 算 模 型 为 ６ ５ ０ ｍ 中 段， 根据 实 际情 况 ， 对 两 个 计 算 方 案 都 作 了适 当 简
关键 词 ： 难采矿 体 ； 开采 方案 ； 数值 模拟 ； ＡＮＳ Ｙ Ｓ
１ 开 采 技 术 条 件
某铜 矿 矿 床属 于 沉 积成 因的 黄铁 矿 型铜 、 锌 多 金属 矿床 ， 由 工、 Ⅱ、 Ⅲ号 ３个矿 体组 成 ， 其 中 Ｉ号矿 体 为主矿 体 ， 在 成矿 同期褶 皱 的作用 下 ， 形 成东 西两 翼， 走 向长 ９ ５ ４ １ Ｔ Ｉ ， 倾 向东 ， 倾角 ４ ５ 。 ～５ ５ 。 。矿 体 东
采过 程 中 ， 因顶 板 接 触 带 构 造 发 育 ， 出现 了顶 板 垮 塌、 冒落 的现象 ， 给 回采 带来 了较 大安全 隐患 。
３ 数值 模 拟
根据 矿体 赋存情况 ， 结合 现场 具体情 况 ， 提 出了 方案 １ “ 隔一 采一” 和 方案 ２ “ 隔二 采 一 ” 两 个 开采 方
条件 ， 提 出 了“ 隔一采 一” 和“ 隔二采 一 ” 两 个 开 采 方 案 。 应 用 ＡＮＳ ＹＳ软 件 建 立 了 三 维 模 型， 对 两 个 开 采 方 案 分 别 进 行 了数 值 模 拟 ， 位 移 及应 力分析 表 明 ， “ 隔二 采一 ” 开 采 方 案 对
顶部 影响 较 小 ， 可 达 到 了安 全 生 产 的 目的 。