某金矿残留矿柱回采的稳定性研究.pdf

第##卷第"期有色金属ABC*##，2B*"
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某金矿残留矿柱回采的稳定性研究

赵奎!，"，蔡美峰"，饶运章!，饶俊!，朱建新!

（!"南方冶金学院，江西赣州#$!%%%；&"北京科技大学，北京!%%%’#）

摘要：采用工程地质调查、现场应力变化监测、声波测试结合三维有限元数值分析方法，对某金矿残留矿柱回采方案进行
研究及稳定性分析，确定回采区优势结构面、主要承载矿柱以及矿柱临近破坏的声速值。结果表明，小矿柱更易破坏，顶底柱比间
柱回采稳定性好，采场留中间采端部的底柱回采方案围岩稳定性最好，距地表#$$%以下的采场回采底柱时应加大人工顶柱的高
度，回采主要承载矿柱必须采取安全措施。
关键词：采矿工程；残留矿柱回采；工程地质调查；稳定性；应力监测；声波测试

中图分类号：&’(#)*))；&’(+)；&’(#)*),!文献标识码：-文章编号：!$$!.$"!!（"$$)）$".$$(".$/

某金矿中矿段由于多年采用留矿采矿法开采，间，倾向5569553，倾角平均##4，厚度$*#!#8%。
留下大量残留矿柱和未经处理的空区。调查结果表（)）层理在中矿段不发育，主要是黑云斜长片麻
明，/"$%及其以上中段的采空区总体积为#$多万岩中的层间裂隙和斜长片麻岩中微细层理。黑云斜
%)，残留矿柱矿量+万多0，其中底柱占残留矿量的长片麻岩中的层间裂隙闭合较差，层厚几厘米到几
半数以上，顶柱和间柱矿量次之，点柱矿量最少。目十厘米，层面倾角较小，当其位于采场顶板时，特别
前/"$%中段以下仅剩一个开采中段，矿山西部矿是与其他结构面相交形成滑块时，对采场稳定性可
段可回采采场很少，部分尚处在生产探矿阶段，因此造成极为不利的影响。
进行残留矿柱的安全回收研究对矿山持续生产和发（/）节理是岩体中普遍发育的结构面。就整个
展具有重要的现实意义。中矿段而言，节理产状成组性不明显，总体趋势是上
部中段较密集，下部中段较稀疏。在较小范围内则
工程地质调查
!有较明显的成组性，应用模糊聚类算法对结构面组
［］
在采空区及残留矿柱集中地段即中矿段/"$!进行自动识别!，确定优势结构面组，计算结果表
明，不同工程地段优势结构面一般可分为组，
#/$%四个中段布置了/!个调查点，采用岩体原位"!/
观测的详细线观测法，对结构面的类型、间距、产状当矿柱回采点确定后，根据结构面方位、迹长测量结
等进行详细的记录，经统计、聚类分析得到中矿段结果可推测结构面实际延伸规模［"］，然后采用实体比
构面特征及其分布规律。例投影方法预测回采点顶板是否存在可能冒落的块
［］
（!）中矿段大型结构面较少。1!和1"(断层位体及其规模)。
于(线以西，1/"断层位于/(线以东，距残留矿柱
"矿柱应力和声波变化监测与结果分析
和空区集中的"./和".#矿脉较远，小断层主要
分布在上部中段，随深度增加呈递减趋势。根据残留矿柱数量多且需要长期监测的实际情
（"）石英脉主要分布在/"$%和/+$%中段的况，采用观测方便、成本低廉的:9#$型光弹应力计
"(!)/线之间。/"$%中段石英脉大体上可分为两作为矿柱应力变化监测的手段，用最大次主应力值
组，一组倾向223，倾角约#$4，另一组倾向553，倾及其年变化率定量表示测点处应力变化状态。观测
角约+$4，还有少数石英脉倾向556，倾角大于7$4，计算结果表明，大多数测点次主应力值小于
厚度$*#!"8%。/+$%中段石英脉倾向与/"$%中/*#;<=，年变化率小于)*#;<=，根据其他矿山应
段基本一致，然而，倾角一般小于/$4，厚度!!力变化与采场、巷道地压活动关系推测，测点所在区
［］
!$8%。黄铁矿脉主要分布在/"$%中段"(!)/线之域采场、巷道围岩总体上属于基本稳定区域/.#。
对个测点应力变化状态进行聚类分析后确定了
收稿日期：+$
"$$".$#."#主要承载矿柱共个，其中个是底柱，个是间
作者简介：赵奎（），男，安徽六安市人，讲师，博士生!!7/
万方数据!,+,.柱。该类矿柱应力变化状态聚类中心值为，最大次
第!期赵奎等：某金矿残留矿柱回采的稳定性研究.#

主应力!"#$%&’，年变化率(")$%&’，保持主要承未完全破坏，因此该声速值可以作为其他矿柱安全
载矿柱良好的稳定状态是避免相邻矿柱连锁式破坏程度参照值。
造成采场垮塌的重要保证。工程实践证明这种确定
.数值模拟分析
主要承载矿柱的研究方法是可行的，如)*!+,和
)-!.,两个采空区底柱均为主要承载矿柱，底柱回%&!力学模型
采后及时撤离人员、隔离该地段，不久顶板就发生了计算程序采用目前岩土工程界广泛应用的.D2
冒落。"有限元分析系统，计算模型和主要采场分别如图.
声波探测矿柱稳定性主要依