基于MatDEM的露天转地下充填法开采中采场与边坡稳定性的影响研究

来源：黄金科学技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：徐孟超, 王运敏, 李小双

单位： 常州大学城市建设学院，江苏 常州 213164, 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室，四川 成都 610059, 金属矿山开采安全与灾害防治全国重点实验室，安徽 马鞍山 243000, 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽 马鞍山 243000, 齐鲁理工学院，山东 济南 250200

摘要：为了系统地探讨地下矿山开采扰动下，不同坡角的高陡岩质边坡稳定性，采场顶板和覆岩变形破坏特征及其动态演化规律。以昆阳磷矿二矿露天转地下充填法开采作为研究对象，采用现场勘查、室内岩石力学试验与MatDEM离散元软件相结合的方法，建立了不同坡角下的200 m高陡边坡模型，研究了35°、45°和55°这3种坡角下边坡的岩体应力和位移变化特征，地下采场应力和位移的变化规律，以及充填法开采对边坡变形破坏的影响规律。研究结果表明：露天转地下充填法开采过程中位移和应力是一个动态变化的过程，采场覆岩形成了椭圆形的沉降区域，且随着开采过程的推进，椭圆形的沉降范围发生动态变化。采场顶板的应力变化主要经历了应力重分布、应力集中、充填压力调整和应力平衡4个阶段。由于受采动效应的影响，露天边坡坡腰产生小范围的变形破坏与沉降，应力先降低后增加。采场覆岩和顶板均呈现边坡坡角越大，位移沉降范围和应力变化区间越大的规律。研究结果可为相似地下矿山开采方式选择提供借鉴。

关键词：充填采矿法,采场覆岩,MatDEM,动态变化,变形破坏,沉降区域

基金资助：国家自然科学基金项目“干湿交替—爆破振动耦合下含空区高陡岩坡力学响应特征及其失稳机理研究”(42277154),“干湿—冷热—循环载荷耦合下高陡岩质边坡裂隙岩体的疲劳失稳机理研究”(42477142),云南省中央引导地方科技发展项目“重要生态敏感区磷矿山固废充填保水绿色开采技术应用研究”(202407AC110019),贵州省科技计划项目“复杂环境应力下难采胶磷矿露天转地下开采岩体响应特征研究”（编号：黔科合支撑［2022］一般 229）、山东省高等学校“青创人才引育计划”边坡安全管控与灾害预防