錫基坑鉛鋅礦采空區(qū)穩(wěn)定性分析及其治理方案優(yōu)化.pdf

1、我國鉛鋅礦產(chǎn)分布廣泛，但查明資源儲量主要相對集中在幾個省區(qū)，而廣西作為鉛鋅礦的主要集中地之一，承擔著鉛鋅礦開采供應的重任，然而隨著鉛鋅礦資源的不斷開采，遺留下的近地表采空區(qū)對地表基本農(nóng)田構成了嚴重危害，同時對下部礦產(chǎn)的開采帶來了安全隱患，合理且有效的治理采空區(qū)，防止地表塌陷同時保護下部礦產(chǎn)安全開采具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文根據(jù)錫基坑鉛鋅礦礦體儲存條件及采空區(qū)實際情況，基于Bieniawski強度公式、核區(qū)強度理論共同驗證了采空

2、區(qū)礦柱的穩(wěn)定性，同時，基于極限分析法、彈性力學小變形薄板理論法共同驗證了采空區(qū)目標頂板的穩(wěn)定性，結(jié)合3Dmine、Midas GTS NX建立礦山數(shù)值幾何模型，采用FLAC3D重新演繹了采空區(qū)的形成過程，并對治理方案進行了優(yōu)化。主要成果包括以下幾個方面:
　　1.1號采空區(qū)中共有9個礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);2號采空區(qū)中只有1個礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);3號采空區(qū)共有4個礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);4號采空區(qū)礦柱均處于穩(wěn)定狀態(tài);5號采空區(qū)中共有4個礦

3、柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);6號采空區(qū)共有22個礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
　　2.1、2、4、5及6號采空區(qū)的目標頂板均處于穩(wěn)定狀態(tài);3號采空區(qū)因臨近地表，共有6個目標頂板處于不穩(wěn)定狀態(tài)，分別為A3-1、A3-2、A3-4、A3-5、A3-6及A3-7頂板。
　　3.根據(jù)基于極限分析法以及彈性力學小變形薄板理論對不穩(wěn)定礦柱垮塌導致頂板暴露面積擴大的目標頂板的分析結(jié)果，表明不穩(wěn)定礦柱的連鎖垮塌效應將進一步導致穩(wěn)固頂板的垮塌，因此很有必要對不

4、穩(wěn)定礦柱實施加固支護等的治理工程，杜絕礦柱連鎖垮塌引發(fā)的頂板垮塌。
　　4.數(shù)值模擬的最大主應力云圖表明，各采空區(qū)頂板所受壓應力與理論計算相符，各采空區(qū)中承受較大垂直應力的礦柱與理論計算指出的礦柱像似;數(shù)值模擬的最小主應力云圖表明，3號采空區(qū)頂板絕大部分為拉應力狀態(tài)，有較大幾率出現(xiàn)拉伸破壞;數(shù)值模擬的塑性區(qū)分布圖表明，1、2、4、5及6號采空區(qū)頂板絕大部分區(qū)域未出現(xiàn)塑性破壞，3號采空區(qū)頂板大部分出現(xiàn)拉伸破壞，小部分區(qū)域正處于拉伸破

5、壞。
　　5.基于數(shù)值模擬分析對比治理方案一、二后，得出如下結(jié)論:無論是采用方案一或方案二對采空區(qū)進行治理后，整體能起到轉(zhuǎn)移或減小采空區(qū)礦柱及頂板相應的最大主應力、剪應力及拉應力的效果，同時減小塑性破壞區(qū)的面積，而方案二較之方案一效果更加顯著，因此擬將方案二作為采空區(qū)治理方案。
　　6、根據(jù)理論分析及數(shù)值模擬分析的論證結(jié)果，設計采用推薦的方案二進行采空區(qū)治理，經(jīng)過進行優(yōu)化設計并制定具體施工方案及施工進度計劃后，表明此推薦方案