缓倾斜中厚氧化矿采矿回采顺序与结构参数优化研究
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摘要
云南锡业集团公司(以下简称云锡公司)松树脚矿“大马芦”(大箐东、马吃水、芦塘坝)矿段是我国目前规模最大的优质氧化矿特大型锡矿床，是云锡公司“十五”期间矿山发展战略的首选生产基地和重要建设项目。
针对云锡公司松矿芦塘坝矿段缓倾中厚矿体的开采条件，采用超前切顶、护顶空场采矿法是合理的。通过三维有限元数值模拟分析，优化了回采顺序和采场结构参数，并对控顶措施、原岩应力状态影响和极限暴露面积进行了模拟研究，建立了超前切顶、护顶空场法的安全评价体系。通过分析现场监测结果所划定的顶板下沉期及—系列临界值，为地压管理提供了依据。研究成果为该矿体的合理开采及安全生产提供了指导，并获得了良好的经济效益和社会效益。
本论文在三维有限元数值模拟分析中，针对研究对象的特点，在注意材料性质影响的同时，特别注重施工因素的影响，突出了对开挖顺序、分步开挖、分步支护过程的模拟计算分析，这既是本论文研究的特点与新意，也是工程岩体稳定性研究中应予以强化的重要方面。
Presently, as the largest high-quality oxidized ore tin deposit of china, "DaMaLu "ore blockCincluding DaQingDong ore block, MaChiShui ore block and LuTangBa ore block) of SongShuJiao's Tin Mine of Tin Corporation of YunNan is prime production base and major construction project of Tin Corporation of YunNan during the period of 10th 5-year plan.
In consideration of the mining conditions of the gentle -dipping and medium-thickness oxide ore body of LuTangBa ore block of SongShuJiao's Tin Mine of Tin Corporation of YunNan, roof pre-cut, roof pre-support open stope method adopted is reasonable now. Three-dimensional finite element numerical analog analysis technique is used to optimize extractive sequence and the stope structure parameters, to simulate the measure of roof control, the influence of site-stress and ultimate exposed area and to set up the safety evaluation system of this mining method. A serial of roof sagging time and critical value, measured by field-monitoring, has provided basis for pressure control. The research achievement has provided the direction for reliable mining and safe production and received good economic benefits and remarkable social benefits.
In consideration of the characteristics of research object, the paper has paid attention to the influence of material characteristics, even has emphasized the influence of construction factor, especially has stressed the influence of excavation sequence, fractional cutting and fractional support, which is not only research characteristics and novelty of the paper, but also important respect on the stability study of engineering rock that should be strengthened in future.
针对云锡公司松矿芦塘坝矿段缓倾中厚矿体的开采条件，采用超前切顶、护顶空场采矿法是合理的。通过三维有限元数值模拟分析，优化了回采顺序和采场结构参数，并对控顶措施、原岩应力状态影响和极限暴露面积进行了模拟研究，建立了超前切顶、护顶空场法的安全评价体系。通过分析现场监测结果所划定的顶板下沉期及—系列临界值，为地压管理提供了依据。研究成果为该矿体的合理开采及安全生产提供了指导，并获得了良好的经济效益和社会效益。
本论文在三维有限元数值模拟分析中，针对研究对象的特点，在注意材料性质影响的同时，特别注重施工因素的影响，突出了对开挖顺序、分步开挖、分步支护过程的模拟计算分析，这既是本论文研究的特点与新意，也是工程岩体稳定性研究中应予以强化的重要方面。
Presently, as the largest high-quality oxidized ore tin deposit of china, "DaMaLu "ore blockCincluding DaQingDong ore block, MaChiShui ore block and LuTangBa ore block) of SongShuJiao's Tin Mine of Tin Corporation of YunNan is prime production base and major construction project of Tin Corporation of YunNan during the period of 10th 5-year plan.
In consideration of the mining conditions of the gentle -dipping and medium-thickness oxide ore body of LuTangBa ore block of SongShuJiao's Tin Mine of Tin Corporation of YunNan, roof pre-cut, roof pre-support open stope method adopted is reasonable now. Three-dimensional finite element numerical analog analysis technique is used to optimize extractive sequence and the stope structure parameters, to simulate the measure of roof control, the influence of site-stress and ultimate exposed area and to set up the safety evaluation system of this mining method. A serial of roof sagging time and critical value, measured by field-monitoring, has provided basis for pressure control. The research achievement has provided the direction for reliable mining and safe production and received good economic benefits and remarkable social benefits.
In consideration of the characteristics of research object, the paper has paid attention to the influence of material characteristics, even has emphasized the influence of construction factor, especially has stressed the influence of excavation sequence, fractional cutting and fractional support, which is not only research characteristics and novelty of the paper, but also important respect on the stability study of engineering rock that should be strengthened in future.
引文
[1]蔡美峰，金属矿山采矿设计优化与地压控制，科学出版社，2001．4
[2]姚宝魁等，矿山地下开采稳定性研究，中国科学技术出版社，1994．10
[3]于学馥，岩石记忆与开挖理论，冶金工业出版社，1993
[4]于学馥等，岩石力学新概念与开挖结构优化设计，科学出版社，1995．4
[5]于学馥，信息时代岩土力学与采矿计算初步，科学出版社，1991．5
[6]蒋金泉等，巷道围岩结构稳定性与控制设计，煤炭工业出版社，1998．11
[7]蒋金泉，采场围岩应力与运动，煤炭工业出版社，1993．12
[8]赵阳升，有限元法及其在采矿工程中的应用，煤炭工业出版社，1994．12
[9]陆士良等，锚杆锚固力与锚固技术，煤炭工业出版社，1998．11
[10]布雷迪等(澳)，地下采矿岩石力学，煤炭工业出版社，1990．6
[11]杰里米克(加)，岩体力学在硬岩开采中的应用，冶金工业出版社，1990．5
[12]童光煦，高等硬岩采矿学，冶金工业出版社，1995．12
[13]余贤斌，岩土工程中的有限单元法，云南科技出版社，1996．12
[14]张国瑞，有限元法，机械工业出版社，1991．12
[15]孙菊芳，有限元法及其应用，北京航天航空大学出版社，1990．7
[16]蒋孝煜，有限元法基础，清华大学出版社，1992．3
[17]艾金(美)，有限元法的应用与实现，科学出版社，1992．8
[18]朱伯芳，有限单元法原理及应用(第二版)，水利电力出版社，1998
[19]雷晓燕，岩土工程数值计算，中国铁路出版社，1999．11
[20]叶金汉等，岩石力学参数手册，水利电力出版社，1991．5
[21]谭学术等，复合岩体力学理论及其应用，煤炭工业出版社，1994
[22]吕爱钟等，岩石力学反分析，煤炭工业出版社，1998
[23]李兆权，应用岩石力学，冶金工业出版社，1994．4
[24]蔡美峰、王双红，玲珑金矿深部开采三维有限元数值模拟研究，矿冶工程，2000．20(4)：14～17
[25]蔡美峰、孔广亚，金川矿区深部开采稳定性分析和采矿设计优化研究，中国矿业，1998．5：33～36
[26]蔡美峰等，地应力场三维有限元拟合研究，中国矿业，1997．6(1)：42～45
[27]徐东强等，不同地应力条件下锚杆支护机制数值模拟分析，中国矿业，2001．10(4)：35～37
[28]徐平等，三峡工程地下厂房洞室群围岩稳定性及加固效果数值分析，岩石力学与工程学报，2000．19(增)：952～956
[29] 肖明等，西龙池抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定三维非线性分析，岩石力学与工程学报，2000．19(5)：557～561
[30] 肖明，地下洞室施工开挖三维动态过程数值模拟分析，岩土工程学报，2000．22(4)：421～425
[31] 何秀备、罗银淼，三维有限元仿真及其工程应用，岩石力学与工程论文集，1999．2：99～104
[32] 郝长生等，白山水电站三机式抽水蓄能机组洞室结构及围岩稳定有限元计算研究，岩石力学与工程论文集，1999．2：105～108
[33] 金丰年、钱七虎，隧洞开挖的三维有限元计算，岩石力学与工程学报，1996．15(3)：193～200
[34] 邬爱清、徐平，三峡工程地下厂房群围岩稳定性研究，岩石力学与工程学报，2001．20(5)：690～695
[35] 蒋树屏等，大跨度扁坦隧道动态施工的相似模拟与数值分析研究，岩石力学与工程学报，2000．19(5)：567～562
[36] 封云聪等，采空区应力分布的有限元分析计算，矿冶，1996．5(1)：20～23
[37] 安然等，蚕庄金矿倾斜采场的稳定性分析，黄金，1994．15(11)：25～28
[38] 蒋卫东、刘雄，有限元法在采矿工艺改进研究中的应用，有色金属，1999．4：9～11
[39] 邓建等，无间柱连续采矿法矿段回采的地压规律与控制技术，中国有色金属学报，2001．11(4)：666～669
[40] 王宁，缓倾斜极薄矿脉采场结构参数和回采顺序优化研究，金属矿山，1999．2；12～15
[41] 赵法锁等，灌注桩桩土相互作用试验及有限元模拟研究，工程地质学报，2001．9(1)：87～91
[42] 刘波等，软厚煤层综放回采巷道支护优化数值模拟，矿山压力与顶板管理，2001．3：1～4
[43] 任吉明等，试论金岭铁矿阶段矿房法的顶板暴露面积，冶金矿山设计与建设，2001．33(1)：5～7
[44] 唐玉柱等，人断面地下工程稳定性的一种理论分析方法，有色矿冶，2001．17(1)：7～9
[45] 日本软脑株式会社，3D-σ使用说明书
[46] 云南锡业公司、昆明理工大学，中葡国际合作科学研究项目—缓倾斜矿体采矿方法研究成果鉴定文件，2000，12
[47] 高文翔、戴云鸥等，云南锡业集团公司“十五”发展计划，2002，3
[2]姚宝魁等，矿山地下开采稳定性研究，中国科学技术出版社，1994．10
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