对于急倾斜矿体在露天转地下开采过渡期间,为了实现稳产或产量波动不大,往往需要在垂直方向上露天与地下同时开采。此时为了处理好露天与地下同时开采相互影响的问题,一般采用空场法,它需要在露天坑底部、地下开采第一中段的矿房顶部保留一定厚度境界顶柱。因此,确定合理的顶柱厚度在矿山生产中显得尤为重要。在实际工作中,大多数矿山的境界顶柱厚度采用工程类比法确定,即通过参考类似矿山的经验选取,顶柱厚度较大,以满足安全生产的要求。然而厚大的境界顶柱造成了资源的严重浪费,降低了矿山的经济效益。因此以往的确定顶柱厚度的方法存在一定的缺陷。到目前为止,国内尚未发现有应用数值模拟技术对境界顶柱进行研究的。鉴于此,提出了确定合理境界顶柱厚度的研究。本课题结合石人沟铁矿生产实际,利用数值模拟技术,应用ANSYS有限元软件,对石人沟铁矿首采区进行了分部开挖模拟,分析了开挖过程中采场围岩和境界顶柱的应力变化规律;从稳定性角度对不同境界顶柱厚度、间柱宽度模型模拟结果进行了分析比较;探讨了变厚度境界顶柱的可行性,为露天转地下矿山境界顶柱厚度的选取拓宽了思路。并得出结论:当矿房参数合理,境界顶柱厚度变化不太大的情况下,变厚度顶柱方案是可行的;根据模糊理论,利用FUZZY法从稳定性和经济角度对境界顶柱进行了综合评价。最终得出结论:境界顶柱为15m,间柱宽度为6m时,能最大限度地回收资源。本研究对于提高矿山的经济效益和社会效益方面,具有重要的现实意义。
