磷矿深部开采岩爆机理及防治

摘要

多年的开采，目前我国磷矿山浅层部位的磷矿石多已采完。现已探明的磷矿石多为埋深在300m以下的中厚缓倾斜矿体，如湖北宜昌北部地区的深部磷矿体。这些新发现的数十亿吨级的磷矿资源大部分埋藏深度在500~700m，少数超过1000m，在资源勘查和建设新矿山的过程中，高地应力现象明显，许多矿山出现严重的岩爆现象。过去在磷矿浅部开采中的岩爆现象较少，岩爆是深部磷矿体开采亟待解决的新问题。因此，以湖北兴发集团瓦屋Ⅳ矿段为工程背景，系统的研究深部磷矿山岩爆的机理，找出岩爆发生的原因，并在此基础上提出了岩爆的治理方案。
　　为了研究磷矿深部开采中岩爆的形成机理及其防治措施，开展了以下主要工作：1.收集了大量的国内外关于岩爆的研究成果，对其中提出的岩爆形成机理的理论，岩爆发生规律以及判别方法进行了综述；2.以瓦屋Ⅳ矿段为工程背景，深入现场调研，获取了详细的地质资料和有用的信息，并在现场观察了岩爆现象，统计了岩爆发生频数，同时代表性的选取了岩样；3.通过室内单轴和三轴试验，得到了基本物理力学参数以及应力应变曲线，并对曲线进行了拟合和对岩爆倾向性作出了评价；4.利用flac3d软件对顶底板和矿层进行了模拟，得到了其能量和应力的分布规律，解释了现场的岩爆现象；5.针对瓦屋Ⅳ矿段的现场岩爆产生的原因，提出了有效可行的治理方案。
　　通过研究得到以下成果：1.随着开采工作面的靠近，岩爆的次数逐渐增多，而且岩爆的严重程度呈增大趋势；2.顶底板及矿体，属于硬脆型岩体的是顶板和矿体，储存能量的能力顺序依次是顶板、矿体、底板，其中顶板具有岩爆倾向性；3.从模拟结果可以看出，硐室开挖以后，顶板处应力集中现象明显，而且有向下位移的趋势，位移值是0.22cm而且顶板处有能量超过1×105J的单元体，墙和底板处并没有，因此开挖后容易在顶板处形成岩爆。

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