自然支护法矿柱尺寸优化研究

• 作 者: 张万清
• 发表日期: 2005年01期
• 关键词: 自然支护法 地表沉陷 ANSYS

自然支护采矿法是“三下”开采的一种有效方法,它的实质就是在各回采空间之间留下永久支撑矿柱,从而减弱顶板的变形。合理确定矿柱尺寸是自然支护法设计的关键问题,它要求能够在确保地表沉降在允许范围的基础上提高矿石的回采率,从而提高资源的利用率。因而,进行自然支护法矿柱尺寸优化问题的研究将具有重要的意义。以云驾岭铁矿自然支护法采矿为例,对自然支护法的矿柱受力状况进行了三维计算机模拟。模拟时选用了能较真实反映岩石结构受力和变形状况的非线性理论及方法,应用了大型通用有限元分析程序—ANSYS 系统进行建模和计算。最终获得了在确保地表村庄安全的前提下,使矿柱损失最少的矿柱尺寸的优化方案。同时表明在村庄下进行自然支护法开采,技术上是可行的。通过对三维结构模型进行仿真计算以后,分析了矿柱尺寸与矿柱强度以及矿柱尺寸与地表沉陷之间的关系,并对矿柱尺寸进行优化研究。表明了在云驾岭铁矿的赋存条件下,当矿体厚度为7~17m 之间时,所确定的自然支护矿柱具有足够的抗压强度,能支撑上覆岩体并具有足够的安全储备;如果限制采厚M≤10m,按最终设计的开采网目实施,可确保地面不出现不大于10.5mm 的地表下沉。为确保上述结论的可靠性,对所选方案验证了成拱作用对地表的影响。从而使结论更加符合实际。分析所得结论与实验规律以及矿山的实际开采情况都较为吻合。