早子沟金矿采矿硐室间距和断面优化计算及围岩稳定性分析.pdfVIP

188 西部探矿工程 2014年第3期 早子沟金矿采矿硐室间距和断面优化计算 及围岩稳定性分析 王建龙+，李鹏兵，梁志录，陈国忠，赵积珍，姬发伟 (甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃兰州730000) 摘要：早子沟金矿目前已探获金资源储量118t，现已开始开采，由于矿区多数矿体赋存于地表以 下，矿区采矿方式以地下开采为主。通过对采矿硐室间距和断面优化计算，用统一的设计变量表示 硐室闻距和断面特征尺寸，以围岩破坏区的总面积作为目标函数，按使用需求确定了约束务件。建 立了数学模型，并对矿区硐室围岩的稳定性进行了简要分析。 关键词：硐室间距；断面；优化计算；围岩稳定性；早子沟金矿 中图分类号：TD863文献标识码：A文章编号：1004—5716(2014)03一0188一03 1概述 半径；椭圆形隧道取其长、短半轴；拱形断面取边墙高、 矿床开采包括基建开拓工程和生产采矿工程两大 跨度和拱高；硐室间距取两硐圆心或跨度平分线之距。 项。矿山地下开拓要掘进一系列巷道或沟道以通达矿 这些变量都服务于相同的追求目标，可统一地记为； 体，建成完整的采矿生产系统，所以在采矿工程中，经 x=l墨，X2，茂…．，x．11 (1) 常遇到的不是单线硐室而是地下硐室群，如平硐、斜 式中：X——设计变量的分量； 井、天井、运输巷道等。有时受地形地质条件的限制， ，z——设计分量的总个数。 使硐室群的排布非常困难，采用优化方法对不同的方 2．2目标函数 案进行分析，以达到有限条件下的合理布置。对采矿 取各硐室围岩破坏的总面积为目标函数，可写为： 硐室群的优化，一是硐室断面形态的优化；二是相邻硐 P T(Z)一：S^ (2) 室开挖后，相互之间带来的影响，即硐室之间的间距优 ’。k。=。l 化，而断面形态与间距两者调整变化之中又存在着相 式中：S厂一第k个破坏单元的面积； 互依赖的因果关系，因此，分析中需统一地设定设计变 p一破坏单元的总个数。 量，才能达到对硐室群的优化目标。 上述的设计变量组中包含着改变硐形和硐间距两 以往确定硐室间距的原则是：硐室开挖后的二次 方面的变量分量，无论硐形或硐间距的变化都影响到 应力影响范围，硐室断面大小和地质条件。这些无疑 围岩的位移场和应力场，决定着破坏区的大小，与目标 是正确的，但对于设计者，仍感到缺少量化分析的方 函数f(z)关系密切。在优化分析的过程中，随着设计 法，本文结合工程对此问题进行探讨。文中分析了2条 变量的变化f(z)值也在变化，当目标函数厂(z)达到极 硐室的断面与间距优化问题，对于多条硐室，在分析方 小值时，可得到合理的断面几何形态和硐间距。 法和原理上完全相同，只需增加有限的设计变量即可 选用破坏区面积作为目标函数f(z)，对判断围岩 实现。 的稳定，或对非均质岩体求解的优劣判别，或对硐间距 2优化计算数学模型 的优化判别都比选用其它物理量(如位移或应力)优。 2．1设计变量 2．3约束条件 在优化过程中需不断地变化设计变量以改变硐室