金属矿山充填体与围岩体相互作用研究综述

尾矿库失稳和采空区地表沉陷是采矿生产过程的主要伴生灾害,充填采矿法的运用可同时解决上述难题。充填体以自流、泵送或混合输送至地下采场可确保采场围岩体稳定性。其中,充填体如何与围岩体相互作用以维持围岩体的稳定性,是实现充填采矿安全开采的核心问题。从充填体充入采场后受采场条件的影响其自身发生的硬化机理和如何维持围岩稳定性两方面入手,重点论述了当前在充填体与围岩体相互作用关系方面国内外研究现状及其产生的机理,分析了充填体作为自立型人工矿柱、充填体与矿柱组合系统对围岩体的承载能力特性,并对未来重点研究方向进行了总结和展望。研究表明:研究充填体充入采场后与围岩体的相互作用过程,需充分理解充填体充入采场后所体现出的多场环境影响下的材料力学行为;分析充填体的稳定性及其功能,需要探究其力学性质的多元信息表征方法,这是实现对充填体失稳灾害可靠性预警的前提和基础;充填体充入采场后可对围岩体产生局部和区域支护作用,充填体与围岩体的相互作用关系可间接通过充填体的应力分布特征、变形特征反演围岩体的活动信息,充填体可有效控制围岩体的冒顶片帮及其岩爆灾害;通过监测充填体内部应力等信息,实现对岩体活动信息的反演和预测是未来需要研究的重点,地下采场动力扰动特性对充填体内部应力演化的影响、充填体与矿柱组合系统的稳定性和承载特性需要进一步研究,最终实现对深地充填开采方案的改进和优化,为深地矿产资源安全高效开采保驾护航。     

倾斜充填采场底板应力成拱估计及自立稳定性分析

充填是金属矿山地下开采常用的采场地压管理方式,关键是研究充填体应力变化规律以及充填体受开挖影响产生暴露面后的自立稳定性。基于充填体中的应力成拱效应,运用极限平衡和数值模拟方法,分析了倾斜采场充填体中的应力分布规律与不同充填采场三维几何尺寸的关系;在考虑充填采场水力半径条件下,得出预估充填采场底板竖向应力的表达式;通过考虑充填体中应力成拱效应时得到的应力分布表达式,运用极限平衡以及数值模拟方法,分析了二步倾斜采场充填体具有自由暴露面时的自立稳定性,得到了充填体作为自立稳定人工矿柱时所需的黏聚力,研究成果可为金属矿山充填挡墙的初步设计提供理论依据。     

阿尔哈达铅锌矿728 m中段采空区顶柱回收方案研究

针对阿尔哈达铅锌矿728 m中段采空区下方回收顶柱存在的技术及安全问题,提出了中深孔崩落法采矿方法,介绍了顶柱回收方案的采场结构、采切工程、回采工艺等技术参数,确定在采场两翼掘凿切割天井,两翼后退式落矿的顶柱回收方案。采用FLAC3D软件分析顶柱及上下盘在回采过程中应力、位移及塑性区变化规律。数值计算结果表明所提出的顶柱回收方案是合理的,为顶柱回采提供了理论依据,具有重要的实践意义。     

双向荷载作用下被充填矿柱的力学特性（英文）

在矿柱周边进行充填形成的矿柱-充填体协同承载结构是充填开采的关键,也是维持地下采场稳定性的重要支撑结构。通过双向加载试验,研究了被充填矿柱在不同侧向应力、充填率和充填体力学特性条件下的承载能力和破坏模式,分析了矿柱-充填体复合结构的承载特性及相互作用过程。结果表明,随着侧向应力的增加,矿柱与充填体之间的界面摩擦力(充填率<100%)和有效充填体强度(充填率=100%)比矿柱强度增加更加显著,故前两者是双向加载条件下矿柱-充填体支撑结构承载力增加的主要原因。此外,由于矿柱和充填体两者之间显著的刚度差异,双轴加载试验中充填体的有效强度会低于其单轴抗压强度,而侧向应力的增加,不仅会提高界面摩擦力和充填体的有效强度,也会影响矿柱和充填体的破坏模式。该研究对分析矿柱-充填体相互作用和共同承载机制具有参考和借鉴价值。