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为充分回收残留矿石资源,大冶铁矿拟采用充填法回采龙洞保安矿柱。同水平崩落法转充填法开采龙洞保安矿柱过程中,须在两种采矿方法衔接处设计合理竖向隔离间柱,以及合理的保安矿柱充填开采方案,以保证保安矿柱安全开采及其邻近尖一期副井安全。本文采用理论分析、数值模拟、相似试验相结合的方法研究同水平崩落法转充填法隔离间柱合理尺寸及保安矿柱充填开采方案,为矿山生产提供理论指导。(1)在分析龙洞采区同水平崩落法转充填法开采梯形隔离间柱受力的基础上,将间柱简化为变惯性矩固支梁,对其进行受力分析,初步确定梯形隔离间柱上端宽度为16m。以梯形隔离间柱上端初始宽度为基础,采用数值模拟方法,计算不同宽度与不同灰砂比充填体协同作用下的顶板围岩沉降量及副井变形,确定保安矿柱安全开采时,与1:4、1:6、1:8、1:10、1:12的充填体协同匹配的梯形隔离间柱上端宽度分别为25m、28m、32m、36m、41m。计算不同灰砂比与梯形隔离间柱上端宽度的协同匹配时保安矿柱开采利润,确定当采用灰砂比为1:6的充填体充填开采保安矿柱时,保安矿柱开采利润最大。(2)根据确定的梯形隔离间柱上端宽度与充填体灰砂比最优匹配参数,采用数值模拟方法分别研究保安矿柱一阶段充填开采和二阶段充填开采下的采场结构参数及回采顺序。保安矿柱一阶段充填开采时,最优采场结构参数为矿房10m、矿柱10m,最优开采顺序为,矿房自西向东开采,先采充2个矿房,再采充剩余3个矿房,矿柱自东向西开采,先采充2个矿柱,再采充剩余2个矿柱。保安矿柱二阶段充填开采时,最优采场结构参数为矿房20m、矿柱15m,保安矿柱自下而上开采,先采I阶段再采II阶段。I阶段充填开采顺序为:先采充3个矿房,再采充剩余2个矿柱;II阶段充填开采顺序为:先采充3个矿房,再采充剩余2个矿柱。(3)选取大冶铁矿龙洞保安矿柱典型地质剖面图,建立龙洞保安矿柱充填开采物理相似模型,对数值研究方案中的保安矿柱一阶段充填开采方案进行验证,监测并分析副井及隔离间柱应变变形情况,结果表明,当梯形隔离间柱上端宽度为28m,充填体灰砂比为1:6,矿房矿柱尺寸均为10m的保安矿柱一阶段充填开采时,充填开采过程中,副井的应变分布变形情况、隔离间柱应变分布变形情况均与数值模拟结果趋势基本一致。