三山岛金矿新立矿区充填体下顶底柱开采稳定性分析
摘要：三山岛金矿新立矿区矿体位于海水下,开采条件比较复杂,矿山为确保矿区稳定性,矿山前期采用脉外采准点柱式上向水平分层充填采矿法开采。根据矿山开采设计,新立矿区在各中段之间留设了顶底矿柱,平均高7.0m,原矿房回采后,在矿房底部采用灰砂比为1：6的胶结充填,充填体厚度为2.0-2.5m。留设顶底柱的矿石品位较高,黄金储量可观,如果采用一般采矿方法回采存在着顶板太薄、上覆充填体强度太低、矿柱回采安全隐患严重,资源难以回收等技术难题。因此有必要针对该条件下的顶底柱开采技术及稳定性开展研究。
本文首先通过应用杨森散体理论,分析顶底柱上覆充填体对其的荷载分布,并建立力学平衡方程,得出充填体沿深度方向对顶底柱的垂直荷载计算公式；结合现场实际基于“薄板”理论建立矩形等厚薄板模型,运用李兹法(Ritz)计算分析了顶底柱的自稳性。应用ANSYS三维有限元数值模拟软件,建立仿真模型,定量地计算和分析各中段顶底柱由深部到浅部逐一开采过程中剩余顶底柱、采场充填体及间柱的各应力、应变与塑性变形特征及分布状况,提出顶底回采的安全合理回采区域,为矿山回采顶底柱提供重 ...