金川二矿区垂直矿柱的屈服破坏过程

摘要

金川二矿区2号矿体采用大面积不留矿柱回填采矿法,存在1150标高之上的采矿平面和1150标高之下的采矿平面,其间的矿体被称为水平矿柱.水平矿柱之上和水平矿柱之下,都按矿体走向从东到西划分为七个机械化盘区.水平矿柱之下靠近东部的三、四盘区的分界线上,预留了宽度约20～30m的垂直矿柱,用来支持水平矿柱.2004年,垂直矿柱的高度已经达到50 m,矿区亟待论证未来向下采掘中是否有必要继续预留垂直矿柱.通过建立三维有限元弹塑性力学模型,模拟计算了采矿过程中水平矿柱和垂直矿柱中应力场和变形场的发展变化过程.结果显示,垂直矿柱中的塑性屈服破坏过程开始于矿柱中央,然后蔓延扩展到矿柱的顶部和底部,2005年的垂直矿柱已经基本上整体进入屈服破坏状态.根据研究结果,认为已经屈服破坏的垂直矿柱对水平矿柱和上下盘围岩的支持作用将衰减,其存在与否,不会对矿区大范围内的应力场和变形场分布规律造成显著影响,所以建议二矿区在未来开采中不再继续预留垂直矿柱.