基于三维离散裂隙网络的采场结构参数优化

作     者：李成龙 王贻明 张纯锋 付琛 张宏荣 

作者机构：北京科技大学土木与资源工程学院 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室 大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿 

出 版 物：《金属矿山》 (Metal Mine)

年 卷 期：2024年

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

基　　金：国家自然科学基金面上项目(编号:52374111) 中国有色集团“揭榜挂帅”项目(编号:2022JBGS01) 

主　　题：采场结构参数 节理 离散裂隙网络 数值模拟 理想点法 

摘      要：为保障深井矿山安全高效开采，提出了一种基于节理裂隙的采场结构参数优化方法。首先，综合工程地质背景和Mathews稳定图法，实现采场结构参数初选；其次，借助COMSOL构建采场周围结构面的三维离散裂隙网络，通过与采场开挖模型耦合，重构结构面影响下的采场三维模型；然后，采用FLAC3D数值模拟计算，确定不同采场结构参数方案的安全性指标；最后，运用多目标理想点法综合决策，获得最优采场结构参数方案。研究结果表明：结构面组成的裂隙网络会降低采场的稳定性，二步骤矿柱回采的采场稳定性远弱于一步骤矿房回采；采场宽度是影响采场稳定性的关键因素，采场宽度与开挖后产生的最大位移和最大拉（压）应力呈正相关，与安全率呈负相关；采场结构参数也受采场形状影响，确定的采场面积存在对应的最优采场结构参数。综合考虑经济因素得到最优采场结构参数为：采场宽度10 m，采场高度15 m。