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金川集团铜镍矿赋存条件为巨型窝状矿床,矿石价值极高,为了追求尽可能高的矿石回采率,采用了国内外罕见的下向充填采矿法。但是该矿地质条件复杂,原岩应力高,构造发育,矿岩破碎,岩体稳定性差。为了避免开采过程中围岩、充填体或矿体中出现过高的应力集中、过量的位移和大量的能量聚集区,以保证生产过程的安全,实现地压控制优化和合理、安全、低成本回采的最终目的。
本文首先对金川二矿区700m埋深的采场进行现场考察,并搜集了前人针对二矿区进行的多次岩石力学试验研究工作的研究成果,结合现场调研情况,获得了本次数值模拟相应的矿岩和充填体的力学参数。其次,系统阐述了有限元分析的基本原理,利用有限元软件ANSYS,结合金川二矿区实际工程,对金川二矿区一个分层采场地压进行了数值模拟计算分析。最后获取了不同开采阶段采场围岩应力位移的分布情况。
模拟结果表明:随着工程的不断推进,采场上方充填体的压应力逐步向矿柱上转移,在顶底板与两帮相连的角落处会出现较大的压应力集中。充填以后,应力逐渐向充填体上转移,减缓了整个采场的总体下沉和塌陷,有效地提高了采场的稳定性。