谷家台铁矿矿岩岩体质量分级及安全开采参数优化研究

摘要

以谷家台铁矿为工程背景，在工程地质资料收集、整理和总结的基础上，结合现场工程地质情况及室内岩石力学测试结果，对谷家台铁矿进行了矿石稳定性分级，确定了不同区段矿体物理力学参数指标。利用FLAC3D软件对三维矿石间柱进行了强度折减稳定性分析，得出折减安全系数的变化规律，优化了矿柱尺寸；采用正交试验设计方法模拟三维采场真实的开采及充填过程，分析了矿石顶板的沉降、塑性区及拉应力的分布规律，据此确定不同矿体参数条件下的合理开采尺寸。
　　主要研究内容如下：
　　(1)通过工程地质资料的收集、整理和总结，将谷家台铁矿大致分为9个区段，对各个区段采集矿石试样进行室内岩石力学试验和现场岩石力学测试；并结合室内试验和现场测试结果对各分区围岩级别进行修正，得到4种不同的矿体物理力学参数。
　　(2)利用FLAC3D软件建立矿柱的三维数值计算模型，结合强度折减原理计算4种不同矿体物理力学参数条件下矿柱的抗剪安全系数，由抗剪安全系数对矿柱参数优化。
　　(3)采用正交试验设计数值模拟方法，利用FLAC3D软件对矿山真实的开挖充填过程进行了数值模拟。采用3因素4水平的正交设计表，将矿石顶板的最大沉降、塑性区和最大拉应力作为采场开采时矿石顶板稳定性分析的评价指标，采用极差分析法得出影响顶板稳定性的因素依次为矿石性质、矿房宽度、锚索间距。对16个方案按照矿石岩性分类后，分别选择出4种矿体岩石参数顶板的最佳方案，从而实现矿石顶板宽度的优化。