大红山铜矿点柱式上向水平分层充填法研究与应用

作     者：王光程 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔登攀

授予年度：2014年

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

主      题：点柱 上向水平分层充填法 数值模拟 工业试验 

摘      要：大红山铜矿西矿段设计采用点柱式上向水平分层充填法进行开采。对于点柱式充填,一方面点柱可以有效的维护顶板安全,但在开采过程中,点柱的应力集中也会造成点柱的破坏而造成采场稳定安全事故。同时点柱作为永久损失,如何科学合理的设计点柱的尺寸和跨度,保证采场作业安全也是要研究的重要问题。本文以大红山西矿段矿为实例,对点柱式上向水平分层充填法点柱稳定性问题进行了研究,主要研究内容及成果包括： (1)通过深入分析,对影响点柱稳定性因素进行了详细分类分析,从地质因素、设计因素和施工因素等方面考虑并论述了点柱破坏原因及破坏形式,为点柱式上向水平充填采矿法如何预防点柱破坏提供了可靠的参考依据。参照类似矿山点柱尺寸经验值及相关分析计算给出了点柱的可选尺寸参考值;(2)通过论述点柱式上向水平充填法矿房跨度设计,选择基于材料力学理论的矿柱间距设计公式,通过理论计算并结合类似矿山经验数值给出了点柱可选跨度参考值;(3)以大红山铜矿西矿段开采现状为工程背景,重点研究西矿段点柱式上向水平分层充填法点柱的尺寸与间距参数,选取大红山铜矿西矿段岩石力学参数和地应力参数,运用FLAC3D数值模拟软件对点柱式上向水平分层充填采矿法进行数值模拟,研究点柱参数点柱尺寸4m×4m、4m×5m、5m×5m,点柱跨度12m、15m下采场稳定性,从五个方案中选出的最优参数为点柱尺寸4m×5m,点柱跨度12m。 工业试验结果,本文所选用的点柱结构参数是合理可行的,综合经济效益较好,采矿损失率26.83%、采切比4.3m/t,且满足安全生产要求。本文所做的研究工作对类似矿山开采具有较为重要的工程指导意义。