大型深埋有岩爆倾向矿床采场结构的优化研究.PDFVIP

维普资讯 第2I卷第 1期 矿 冶 工 程 Vd 21№ l Mm-c~200l 2001年 3月 丑 GD咂ERM 大型深埋有岩爆倾 向矿床采场结构的优化研究。 谢学斌 ，冯 涛 ，潘长良 ，曹 平 (I 中南太学 ，湖南长沙410083；2湘潭工学院．}胡南湘潭41l∞I) 摘 要：讨论了有岩爆倾向的睬埋矿床开采设计中采场结掏参数优化问题，以平均能量释放率作为优化 目 标，利用 自主开发的三维能量分析有限元软件，采用数值模拟试验优化的方法，对冬瓜山深部铜矿床开采设计 中的采场结掏进行了优化研究，为该矿床的开采设计推荐了合理的采场结构参数。研究中使用的优化方法和 开发的数值计算软件．对深部采矿开采设计的岩石力学优化有较大的参考价值。 关羹词：岩爆；采场结掏；优化 冬瓜山铜矿床主矿体埋深 800～l150m，是 目前 主要分布在矿体的东南方向。大理岩包括黄龙韶 山 国内发现埋深撮大的铜矿床，开采如此特大型深埋的 组大理岩和栖霞组大理岩，前者分布于矿体的西部和 有色金属矿床，在我国尚属首次。根据国外开采深埋 北部，后者广泛分布于矿区，是构成矿体顶盘的主要岩 有色金属矿床的实践，在深部高应力条件下开挖巷道 、 组之一，结构致密，中厚层状构造。 硐室等地下结构，遇到的撮大 问题之一就是岩爆。由 2 采用的优化研究方法 于其突发性和动力性特点，常对工程结构、设备和人员 造成较大的危害。已有的研究成果表明 ，冬瓜山铜 2．1 优化 目标选取 矿属于具有潜在岩爆倾向的矿床，该矿床的开采存在 选用平均能量释放率作为深埋有岩爆倾向的矿床 发生岩爆的可能性。在矿床的开采设计阶段，采用合 采场结构参数设计的优化 目标。我国金属矿山开采中 理的开拓布置与优化的采场结构至关重要，它是防治 的岩爆实例与资料甚少，文献[4]通过对南非金矿深部 岩爆最为根本有效的措施之一，具有时空上的长期性 开采中岩爆事例的系统调查和分析，提出岩爆发生的 与区域性 J。本文利用 自行研制开发的可分析围岩能 频度、规模及对采矿造成的损失与地下开挖平均能量 量释放情况的三维有限元数值计算程序，采用数值模 释放率ERR之问存在明显的相关关 系，图 1为南非 拟试验优化的方法，对冬瓜山深部铜矿床开采设计中 venter弓(ko口~ tact和Cavobo．kIdec矿脉破坏性岩爆 的采场结构进行了优化研究 ，为该矿床的开采设计推 事故次数与平均能量释放率之间的关系。从图中可以 荐了合理的采场结构参数。 看出，对于一个具体的矿区其破坏性岩爆事故次数与 平均能量释放率之间几乎为一线性关系，平均能量释 1 矿岩工程地质特征 放率越大，岩爆发生的频度也越高。南非金矿防治岩 冬瓜山铜矿床的主矿体为 I号矿体，由含铜矽卡 岩、含铜黄铁矿和含铜磁黄铁矿等组成，位于青山背斜 轴部，赋存于黄龙 船山组层位中、平均厚 30～50m。 矿体呈不完整的鞍状，以似层状产出，产状与围岩基本 2 一 轻 致，与背斜形态相吻合。矿体与顶底盘岩体胶接 良 蜒 好，构造简单，未见大的断层或构造面，