二步采场回采下的一步采空区稳定性数值模拟分析

张 驰，冀 虎，陈 凯，张 达，李 建

(1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.金属矿山智能开采技术北京市重点实验室，北京 102628；3.安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽 合肥 231500)

0 引 言

随着我国采矿工艺技术的进步以及矿山经济效益的提高，先进的大型机械设备逐渐应用于地下金属矿山的开采过程中，一些矿岩质量相对较好的矿山为了进一步提高产能，降低生产成本，试验性地采用大直径深孔采矿法[1-3]，将矿房高度提高至几十米甚至上百米，矿房宽度也进一步增加。但该方法在提高产能的同时也造成了更大的地下空间暴露，易导致空区大面积失稳破坏形成较大的安全风险[4-7]。同时，采空区跨度、高度等结构参数增大，叠加机械活动及爆破振动等扰动因素，进一步增大了顶板和边帮垮塌的风险，也造成局部应力集中程度增高，安全风险进一步增大。因此，开展开采过程中的采空区稳定性分析、加强采空区管理十分重要[8-10]。

目前，常用的采空区稳定性分析和评价方法有四种：工程类比法、预计法、解析法和数值模拟法。工程类比法是对比已开采的、具有相似地质条件和采矿条件的矿山及采场采空区稳定性实际观测结果，得到本矿采空区稳定性相近结论的方法；预计法是通过建立数学和统计学模型，代入现场关键参数后得到采空区稳定性评测结论的方法，具有代表性的有Budryk-Knothe法、灰色预测方法、模糊理论法、分层统计法等[11]；解析法是建立采场和围岩结构的力学模型，得到围岩应力和变形的解析计算公式，计算采场围岩任一点的应力和位移，从而分析采空区稳定性的一种方法；……