邢志强

(五矿矿业(邯郸)矿山工程有限公司)

张家夏楼铁矿位于安徽省霍邱县冯井乡与范桥乡交界部位，矿床位于霍邱铁矿床中部。霍邱矿床位于淮河中上游南岸，地貌成因归属于侵蚀堆积地形。第四系广泛出露地表，厚度为32.6～304 m不等，为淮河流域河湖相沉积，主要为黏土(钙质黏土)、粉土质黏土、粉砂土，夹1～3层中粗砂，第四系底部普遍发育1层砾石层，厚度不等，部分为黏土黏结，呈半松散状态，含承压水。张家夏楼铁矿矿体上部覆盖层总厚度为180～210 m，分布标高为40～-180 m，较稳定分布。矿体一般呈层状、透镜状产出，单层厚度为18.58～31.59 m，倾角为15°～35°，为缓倾斜、倾斜中厚至厚大的难采矿体。矿体品位较低，全矿平均品位仅为27.89%。为实现矿体安全高效开采，本研究对相应的开采方案进行设计。

1 护顶矿柱合理厚度计算

留设护顶矿柱是实现第四系下矿体安全开采的关键措施。护顶矿柱过厚，会造成资源巨大浪费；护顶矿柱过薄，易造成其跨塌，继而造成第四系流砂层进入井下，给井下安全生产构成较大威胁。本研究分别采用厚跨比法、结构力学梁理论、经验公式法以及数值模拟方法确定护顶矿柱的合理厚度[1-4]。

1.1 厚跨比法

根据矿房水平跨度L和顶柱厚度h计算厚跨比h/L，作为矿柱合理厚度的评价依据。当矿体跨度取6，10，15，18 m时，根据厚跨比法计算的护顶矿柱合理厚度见图1。分析该图可知：护顶矿柱合理厚度随采场跨度的增大呈线性增大。该方法计算过程简单，但其仅适用于稳定岩体，且未考虑顶柱完整程度、形态、荷载大小和性质。……