多中段联合开采围岩扰动效应及采矿进路支护技术

作     者：孟庆彬 王锐 韩立军 李兴权 陈轲 黄小忠 刘发平 MENG Qingbin;WANG Rui;HAN Lijun;LI Xingquan;CHEN Ke;HUANG Xiaozhong;LIU Faping

作者机构：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 安徽马钢矿业资源集团有限公司姑山矿业有限公司安徽马鞍山243184 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2023年第54卷第3期

页      面：930-943页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52074268,51704280) 国家重点研发计划项目(2021YFC2902103) 中国博士后科学基金资助项目(2021T140708) 

主　　题：多中段联合开采 相似材料模型试验 围岩应力 变形规律 锚网索喷联合支护技术 

摘      要：受多次开采扰动影响,多中段联合开采过程中采场围岩稳定性差,地压显现剧烈,采矿进路支护难。以白象山铁矿-470,-430和-390 m中段联合开采工程为研究背景,采用大型相似材料模型试验及采场围岩数字照相变形量测技术,揭示多中段联合开采采场围岩应力变化特征及上覆岩层移动规律。研究结果表明:各中段逐分层向上回采对上覆岩层产生了累积叠加扰动效应,导致采场围岩反复承受荷载(多次扰动)而失稳破坏;各分层矿体下沉量随开采步的推进呈先增大后减小的趋势,采空充填区中部位置附近覆岩的下沉量最大,采场围岩变形具有明显的阶段性增长特征。各中段保留矿体(顶柱)对维持采场围岩稳定、减弱相邻中段间的采矿扰动和降低上覆岩层的变形破坏有积极的作用,受多中段联合开采扰动影响较大、完整性破坏严重的中段保留矿体中的应力可突然释放,出现了局部或整体失稳,威胁采场围岩整体稳定性。确定多中段联合开采扰动条件下采矿进路切圆拱断面形式,其拱高为2.0 m,提出锚网索喷联合支护技术,有效控制采矿进路围岩变形与破坏。