基于采场结构参数优化后的充填体强度数值模拟

来源：黄金科学技术杂志2021年第3期北京时间：

作者：徐路路,张钦礼,冯如

单位：中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083

摘要：合理的采场结构参数能够有效控制岩体位移，改善围岩应力分布状态，提高采场稳定性。为确定高尔奇铅锌矿采场最优结构参数，根据矿山地质条件和矿体赋存状态，建立5种采场结构模型，通过有限元软件ANSYS进行数值模拟，综合考虑顶板、间柱和充填体柱的拉应力、压应力及位移变化，引入安全系数对各模拟方案进行对比分析。结果表明：拉应力在模型边界发生应力集中现象；压应力侧帮靠近采场两端处发生压应力集中现象；随着空区跨度的增大，位移量呈逐步增大趋势；综合安全、经济和技术等因素，最终优选出的采场结构参数为75.0 m×6.0 m×1.8 m。但由于矿山自身条件制约，矿山过渡阶段拟采用的采场结构参数：矿房为75.0 m×3.5 m×1.8 m，矿柱为75.0 m×6.0 m×1.8 m。为确定与之匹配的充填体强度，再次进行数值模拟，确定最佳充填体强度范围为1.2~1.4 MPa。矿山过渡阶段的实践表明，该方案提供了安全的作业条件，取得了良好的经济效益，对于类似矿山开采具有一定的借鉴意义。

关键词：采场结构参数,数值模拟,充填体强度,ANSYS仿真模拟,应力分布,位移变化

基金资助：国家自然科学基金项目“充填料浆高处倾落与受限空间流动形态及强度演变力学特征”(52074352)