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(guó)鉛鋅礦產(chǎn)分布廣泛，但查明資源儲(chǔ)量主要相對(duì)集中在幾個(gè)省區(qū)，而廣西作為鉛鋅礦的主要集中地之一，承擔(dān)著鉛鋅礦開采供應(yīng)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(duì)地表基本農(nóng)田構(gòu)成了嚴(yán)重危害，同時(shí)對(duì)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(shí)保護(hù)下部礦產(chǎn)安全開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文根據(jù)錫基坑鉛鋅礦礦體儲(chǔ)存條件及采空區(qū)實(shí)際情況，基于Bieniawski強(qiáng)度公式、核區(qū)強(qiáng)度理論共同驗(yàn)證了采空

2、區(qū)礦柱的穩(wěn)定性，同時(shí)，基于極限分析法、彈性力學(xué)小變形薄板理論法共同驗(yàn)證了采空區(qū)目標(biāo)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(duì)治理方案進(jìn)行了優(yōu)化。主要成果包括以下幾個(gè)方面:
　　1.1號(hào)采空區(qū)中共有9個(gè)礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);2號(hào)采空區(qū)中只有1個(gè)礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);3號(hào)采空區(qū)共有4個(gè)礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);4號(hào)采空區(qū)礦柱均處于穩(wěn)定狀態(tài);5號(hào)采空區(qū)中共有4個(gè)礦

3、柱處于不穩(wěn)定狀態(tài);6號(hào)采空區(qū)共有22個(gè)礦柱處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
　　2.1、2、4、5及6號(hào)采空區(qū)的目標(biāo)頂板均處于穩(wěn)定狀態(tài);3號(hào)采空區(qū)因臨近地表，共有6個(gè)目標(biāo)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(xué)小變形薄板理論對(duì)不穩(wěn)定礦柱垮塌導(dǎo)致頂板暴露面積擴(kuò)大的目標(biāo)頂板的分析結(jié)果，表明不穩(wěn)定礦柱的連鎖垮塌效應(yīng)將進(jìn)一步導(dǎo)致穩(wěn)固頂板的垮塌，因此很有必要對(duì)不

4、穩(wěn)定礦柱實(shí)施加固支護(hù)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(yīng)力云圖表明，各采空區(qū)頂板所受壓應(yīng)力與理論計(jì)算相符，各采空區(qū)中承受較大垂直應(yīng)力的礦柱與理論計(jì)算指出的礦柱像似;數(shù)值模擬的最小主應(yīng)力云圖表明，3號(hào)采空區(qū)頂板絕大部分為拉應(yīng)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(hào)采空區(qū)頂板絕大部分區(qū)域未出現(xiàn)塑性破壞，3號(hào)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(duì)比治理方案一、二后，得出如下結(jié)論:無(wú)論是采用方案一或方案二對(duì)采空區(qū)進(jìn)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(yīng)的最大主應(yīng)力、剪應(yīng)力及拉應(yīng)力的效果，同時(shí)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(shè)計(jì)采用推薦的方案二進(jìn)行采空區(qū)治理，經(jīng)過進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并制定具體施工方案及施工進(jìn)度計(jì)劃后，表明此推薦方案