刘泽洲，雷 明

(1.湖南有色金属研究院， 湖南 长沙 410100； 2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

基于数值模拟的采场永久矿柱宽度优化研究

刘泽洲1，雷 明2

(1.湖南有色金属研究院， 湖南 长沙 410100； 2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

根据开采矿山的实际情况，基于永久矿柱的不同宽度，提出了4种不同的优化方案。采用三维有限元分析软件建立了数值分析模型，模拟并分析了4种不同的开挖方案后应力场和位移场分布规律，得到了最优的开采方案。研究结果表明：永久矿柱压应力、顶板拉应力的极值在特定的矿体赋存条件下呈现出一定的波动性，但采场顶板的拉应力分布区域体现出随永久矿柱宽度的增大而减小的规律；各方案中较大的位移都出现在采场的顶板和底板，并且采场顶板的位移要高于底板，其顶板最大的沉降位移量分别为8.5，8.4，6.1，5.9 cm；永久矿柱主要产生受压破坏，结合采场顶板应力场分布情况以及沉降位移的变化规律，从平衡经济和安全的角度综合分析认为倾斜永久矿柱宽度12 m为最优方案。

采场结构参数；永久矿柱；数值模拟；应力场；沉降位移

0 引 言

地下矿山开采时，采场结构参数的优化事关开采过程的经济性以及安全性[1-13]。在釆矿方案设计时，矿柱尺寸过小时，矿房的稳定性低，顶板发生冒落以及垮塌的概率加大，安全生产得不到保障；而矿柱尺寸设计过大，矿房跨度过小，则回采率低，矿石损失量大，生产经济效益不高[6,14]。……