金山店铁矿塌陷区回填体移动规律与回填措施研究

摘要

无底柱分段崩落法因具有采场结构简单、产量大和安全性高等特点而广泛应用于国内金属矿山,金山店铁矿亦采用该采矿法出矿。该法在矿石采出后未进行充填而是采用崩落围岩的方式来充填采空区,这样必然会引起地表的大面积塌陷以及给周围环境和建(构)筑物带来严重危害。为了改善该现状以及解决地表采掘过程中产生废石的堆放占地污染环境等问题,矿区决定对地表塌陷开展回填工作,受地下采矿的影响,塌陷回填域内的回填体处于一种动态的变化之中。所以,有必要在回填作业前对地表回填体的变化规律以及在地表确定安全高效的回填方案与行车路线进行研究。
　　 本文主要是围绕如何解决金山店铁矿塌陷区安全高效回填工艺问题来开展的。通过实验室试验和数值模拟相结合的方法,研究地表塌陷坑内回填体的移动变化规律,制定合理的回填工艺和安全措施。为解决该问题所做的研究工作如下:
　　 首先,运用相似原理,在实验室按照现场的实际状况用研制的相似材料来构建物理力学相似模型。在实验过程中,根据采场的结构参数对矿体进行开挖,观察实验现象并记录相关数据,进行综合分析。其次,利用UDEC软件建立数值分析模型,输入相关参数,确定边界约束条件,对模型进行开挖,模拟每个分段的矿体开挖过后地表回填体的变化规律。同时,在模型上设置观测线记录不同位置点的位移与应力变化情况,通过数值模拟中的观测线来记录研究结果。最后,根据实验室试验与数值模拟的结果,进行比较对照,相互验证,并结合地表塌陷界线与移动界线,在地表塌陷范围内确定了三大回填区域及行车线路,保证了回填作业安全高效的进行。