摘 要

湖北三鑫金铜矿位于湖北省大冶市，矿产资源十分丰富，具有悠久的采矿历史，是我国有色金属和钢铁工业的重要基地之一。湖北三鑫公司在上部中段矿房的回采过程中多采用阶段空场嗣后充填法、上向分层充填法，在勘探线处常留设间柱支护两边矿房。随着开采向深部延伸，上部中段的矿房均已充填。为了节约、合理、有效地利用矿产资源，提高经济效益，公司将对残留的间柱进行回采。由于间柱两侧均为充填体，且接触面积大，一定程度上增加了回采的风险。对此需要进行合理的采矿方法及结构参数设计研究，确保安全的同时，将回采效率提高。

因此，本文以桃花嘴矿区-370m矿体为例，分析了地质情况与矿岩物理参数，通过理论分析，并结合少量的数值模拟选择了合适的采矿方法，并设置不同的矿房回采的结构参数，运用数值模拟软件Flac3D对每种方案进行模拟，对比分析结果得到最优的方案。研究结果表明，在此矿体区域内，适合使用上向分层充填法来回采间柱。在矿房参数方面，最为适宜的参数方案为12m*10m。

此次研究对矿山回收矿柱提供了理论依据，有利于保证生产安全，提高矿山企业的经济效益。同时，也为类似情况的矿山提供了参考意见。

关键词：间柱回采；上向分层充填法；Flac3D；矿房参数

Abstract

Hubei Sanxin gold and copper mine is located in Daye City, Hubei Province. It is rich in mineral resources and has a long history of mining. It is one of the important bases of nonferrous metals and iron and steel industry in China. In the middle of the upper part of the mining process,Sanxin uses stage open stoping with subsequent filling and overhand cut-and-fill stoping and stay columns in the exploration line. With the mining to the deep extension,the middle of the upper part of the mine has been filled. In order to save, rational and effective use of mineral resources, improve economic efficiency,the company will recover the remaining columns. Since both sides of the column are filled and contact area is large,to a certain extent, it increases the risk of mining. So this requires a reasonable mining methods and structural parameters of the design study to improve the efficiency of recovery under the premise of ensuring safety.

Therefore,taking Taohuazui area as an eample. The geological conditions and the physical parameters of the ore are analyzed. Through theoretical analysis and a small number of numerical simulation to select the appropriate mining method. Seting the different structural parameters of mining and each scheme was simulated using the numerical simulation software Flac3D. At last,comparing the results of the analysis to get the best solution.Research indicates that overhand cut-and-fill stoping is the best method in this mine area. In the mine room parameters, the most appropriate parameter scheme is 12m *10m.

This study provides a theoretical basis for mine pillars recovery, which is conducive to ensuring production safety and improving the economic efficiency of mining enterprises. At the same time, it also provides a reference for similar mines.

Key words:pillar recovery;overhand cut-and-fill stoping;Flac3D;parameters of room

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第1章 绪论 1

1.1 项目背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要内容与技术路线 2

第2章 矿区概况 3

2.1 企业概况 3

2.2 开采技术条件 3

2.2.1 矿区地质 3

2.2.2 矿床地质 4

2.2.3 工程地质 4

2.2.4 岩石性质及构造 7

2.2.5 矿石性质 9

第3章 采矿方法选择 12

3.1 采矿方法初选 12

3.2 综合分析比较 12

3.2.1上向分层充填采矿法 13

3.2.2 下向分层充填采矿法 13

3.2.3 分析比较 13

第4章 结构参数设计及数值模拟 15

4.1模拟软件概述 15

4.2本构模型选择 15

4.3矿岩物理力学参数选取 15

4.4 模型建立 16

4.5 数值模拟方案 16

4.6数值模拟结果分析 17

4.6.1 方案一结果分析 17

4.6.2 方案二结果分析 21

4.6.3 方案三结果分析 25

4.6.4 方案四结果分析 31

4.6.5 塑性区对比 37

4.7 结果对比分析 39

第5章 结论 41

参考文献 42

致谢 43

第1章 绪论

1.1 项目背景及意义

湖北三鑫公司在上部中段矿房的回采过程中多采用阶段空场嗣后充填法、上向分层充填法，期间在勘探线处常留设间柱支护两边矿房，并在其中布设联络巷道。随着开采向深部延伸，上部中段的矿房均已充填。为了节约、合理、有效地利用矿产资源，公司将对残留的间柱进行回采。由于间柱两侧均为充填体，且接触面积大，一定程度上增加了回采的风险。对此需要进行合理的采矿方法及结构参数设计研究，在保证安全的前提下提高回采效率。

1.2 国内外研究现状

目前国内已有一些残留顶底柱以及间柱的采矿实例与研究。

张春芳对云南锡业集团有限公司老厂分矿14#-5矿体残留的矿柱的实际揭露情况和矿房胶结充填体强度等进行综合分析，得到结论可用上向水平分层胶结充填采矿法安全地回采。^[1]

张世雄等人使用房柱法对大冶市刘家畈铁矿的矿体进行了开采，并留下了矿柱，后期运用了浅眼留矿法对矿柱进行了回采。对矿柱稳定性方面的研究做了大量工作，进行了数值计算分析，将其结果与实践经验相结合，确定了采矿方法与结构参数。通过此方法，提高了矿山矿柱的回收率，使矿产资源充分被利用。^[2]

王如坤等人对大冶铁矿矿柱回采进行了研究。对上向分层充填法、下向分层充填法和全断面充填法分别进行了数值模拟。通过结果对应力的大小、围岩塑性区等结果对比分析，最终选择上向分层充填法为最合适的回采方法。^[3]