深井超大面积开采盘区矿柱承载作用研究

张少杰， 刘育明， 张爱民

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

1 前言

随着我国浅部矿产资源日益减少以及采掘设备的大型化，矿产资源的开采逐渐向深部和大规模两个方向发展[1-3]。在超大规模深井开采条件下，常采用留设矿柱的方法来确保矿山生产的安全[4-6]。本文采用数值模拟方法，对某深井硬岩矿山盘区矿柱的承载作用进行分析研究，这对矿山安全高效开采具有十分重要的意义，同时可为类似深井矿山开采条件下的矿柱留设提供借鉴参考[7-8]。

2 工程背景

某铁矿属隐伏盲矿床，矿体埋藏深度404～1 934 m，东西长1 500 m，南北平均宽度960 m，最大垂直深度1 580 m，矿体平均厚度246.84 m，倾角约70°。矿体主要呈厚层状产出，总体形态似一个巨大的“金元宝”，区内地质构造简单，岩石较完整。

根据矿体的开采技术条件，设计主要采用大直径深孔空场嗣后充填法开采。为了保持采矿区域的整体稳定性和考虑采矿工程布置的需要，在盘区之间沿最大主应力方向布置大型条形矿柱，盘区内布置采场，采场尺寸40 m×40 m，高度60 m。

3 数值模拟

3.1 计算模型

根据矿山的工程地质条件和开采方案，建立FLAC3D精准数值模型。模型X轴沿矿柱走向，长度为4 800 m；模型Y轴垂直矿柱走向，长度为4 800 m；模型高为1 620 m(标高从-1 620 m至0 m)，如图1所示。图2所示为数值模型的核心部分，即矿体的三维模型，尺寸为1 600 m×1 600 m×1 620 m。-1 020 m中段盘区与矿柱的布置，如图3所示。盘区宽200 m，矿柱宽60 m。为了准确获取矿柱中的应力状态，在矿柱中布置了应力监测点。矿柱中应力监测点的布置平面图如图3所示。……