某深部難采礦體巖爆誘發(fā)傾向及開采方案優(yōu)化研究.pdf

1、埋深超千米的金屬礦山由于地應力增大誘發(fā)的巖爆問題日益凸顯。深部開采地應力大，出現的開采技術問題多，根據礦床開采技術條件和礦體賦存特征，合理選擇何種采礦方法和何種采場結構參數以實現礦山安全高效開采，保證礦山可持續(xù)生產，是目前越來越多金屬礦山迫切需要解決的重大技術問題。
　　本文以某鉛鋅礦的開采為研究對象，首先采用實驗室試驗、理論分析的方法對礦區(qū)巖爆傾向性進行了分析和判定，針對該礦床埋深較深，深部構造應力場強烈，圍巖具有巖爆傾向且礦體

2、本身形態(tài)復雜多樣的特點，采用現場調查、理論分析和數值模擬等方法，在礦山采礦方法優(yōu)選、采場結構參數優(yōu)化研究和巷道開挖巖爆預測與判定等方面進行了系統(tǒng)深入的分析和研究，以期保證礦山安全高效可持續(xù)開采。主要研究內容及成果包括：
　?。?）在查閱礦區(qū)地質資料并對礦山工程地質情況進行現場調查研究的基礎上，對礦區(qū)主要礦石和巖石進行物理力學參數測試試驗，并采用廣義Hoek-Bown準則進行折減，得到巖體力學參數，為后續(xù)的分析與計算提供可靠準確的基

3、礎資料。
　?。?）對表征巖爆傾向性的4種常用指標（巖石脆性系數K、有效沖擊能量指標W、彈性變形能量指數WET和沖擊能量指數WCF）進行試驗并計算，并采用以巖石脆性系數K和有效沖擊能量指標W作為主要綜合判定指標，彈性變形能量指數WET和沖擊能量指數WCF為輔助指標的判定方法，對礦區(qū)巖石巖爆傾向性進行綜合判定。理論與實踐表明，該判定方法客觀科學。
　?。?）針對礦床埋深較深，深部構造應力場強烈，在未來開采中將受到巖爆威脅且礦體

4、形態(tài)復雜多樣等特點，初步選擇了5種適合于該礦床開采的采礦方法，再采用基于熵權—理想點理論方法對礦山采礦方法進行優(yōu)選，最終得出上向水平分層進路充填法為經濟、技術和安全各方面綜合考慮對該礦床最合理的采礦方法。
　　（4）采用ANSYS-FLAC3D兩種軟件的耦合建立了采場幾何模型，模擬和計算了采場在開挖和充填過程中的應力、豎向位移、塑性區(qū)的分布規(guī)律和采場穩(wěn)定性情況。經過安全和經濟兩方面初步篩選，得出開采方案4、方案7、方案14和方案1

5、6為采場穩(wěn)定性較好且生產能力相對較大的開采方案。
　?。?）采用模糊數學—層次分析法理論建立了采場結構參數綜合優(yōu)選模型，構建了由經濟、技術、安全3方面8個評價指標組成的模糊綜合評價體系，計算并得出了初選出的4種開采方案優(yōu)越度值。依據離差函數特征，開采方案14綜合優(yōu)越度最高，即最終采用4m×4m（寬×高）進路、全部膠結充填的開采方案。
　?。?）從巖爆發(fā)生的內因和外因兩方面出發(fā)，對巷道開挖巖爆的發(fā)生情況進行了綜合預測與評價。在