地下开采对露天边坡附近岩体变形的影响.pdf

地下开采对露天边坡附近岩体变形的影响 矿床露天 开 采后期 在设 计的露天 坑境界 内 留下大量矿石 。例 如，加伊 、乌恰林、锡 拜 和杰兹卡 兹姆等矿床 ，在露天矿 境界 内都 留下 了大 量价 值很 高的未 采矿石 ，这些矿石 量足 以建设地下矿 。 加伊 矿从 1 9 7 2 年至今用仪器观 测了露天 矿边坡和其附近地面有地下矿工业场地的岩 体移 动 。在 1 9 8 8 年 以前，加伊矿 床 北部用联 合 法开采， 即在 两个 剖面上 同时 进 行 露 天 1 号 露天矿 和地下开采。 1 号 露 天 矿 长 1 6 0 0 米，宽1 2 3 0 米，深2 5 0 米。地下矿 采 用 房 式胶 结充填法 回采 。 现在，地下矿 巳采空 和已胶结充填 的几 个上部水平巳被露天开采切断，在露天矿与 地下矿之间构筑了一层厚为7 O 米的胶结充填 体。目前，地下3 8 0 --3 2 0 米阶段的开采工 作实际上已经停止，正在进行采空区的脏结 充填。目前正在4 4 0 3 8 0 、5 1 0 --4 4 0 和 6 9 O 一 5 1 0 米 中段 进行 回采。矿 床现 阶段 开采 的 设 计深 度为6 8 5 米， 竖井 已下掘到7 0 0 米 深度 。 竖井 帮井 口构筑物 离西边坡 眉 线 1 0 0 2 0 0 米，其中一部分处在开采影响区内 。 露 天矿边坡下面 用地下 法 巳开采到4 0 0 米深处， 因此可 以证 明，在这种情 况下充填体起 着挡 土墙 的作 用。 边坡附近岩体有过量移 动和变形发生 及 发展的危险，这就需要在地面布置长期观测 站 总共布置 了l 0 条观测线。对观酒的结 果 分析 表 明，露天矿上部水平的 台阶 由于岩层 大 部分岩系含水，都处 于变 形发展阶段 。 在1 9 8 1 年7 月至1 9 8 2 年月 及 以 后沟几 次 观剥中，露天矿 西边坡上部眉线变 形 从3 毫米／ 米增至5 0 毫米， 米。 露天矿延深至2 6 0 3 0 0 米中段后，变形增加不犬，从0 。 5毫 米／ 米增至7 毫米／ 米。产生这种现象的主要原因 是台阶岩层含水多和台阶坡面被水侵蚀。由 于露天矿上 部台阶都 是泥 质岩石 ，上部水平 的台阶大量变形主要是由于滑坡的结果。地 下开采对 变形 的发展也产生影 响。但 是，还 不可能从数量上弄清楚某个 因素对台阶变形 产生趵影 响。总的来说 ，计 算的边坡稳定 性 处于安全范 围内，根据乌 拉尔 铜业 设计 研究 院的资料安全系数 等于 1 ． 2 2 - 1 ． 3 5 为全面评价地下 开采对1 号露天矿 边 坡 附近 岩体变形 的影 响进 行了研究 。在西边坡 下面地 下开采的走 向长度，在2 6 0 -- 2 8 5 米 中 段为7 0 0 ～ 8 0 0 米，更 深的 中段 达到 1 0 0 0 米。 边坡 下各中段开采 的总面撰可能 呈矩形，其 高等 于1 8 0 米 在2 6 0 --4 4 0 米 中段， 加 权 平 均长度为 9 0 0 米。这 就证 明，露天矿 西 边 坡 附近 区处 于下面全面开采的条件下 。因此 同样可 以说，边坡 附近 岩体变 形的发展仅仅 是 地下开采影 响的结果。在边坡附近下 面开 采时，在水平和垂直剖面上岩石 的拉伸和压 缩变形总共是不大的，不超过1 ． 5 毫米／ 米。 而且，仅 仅是边坡附近在 地下 矿3 8 O 一3 2 0 和 4 ． 0 -- 3 8 0 米 中段开采影响 区 按移动角5 7 。 内的一部分遭到变 形。 边坡 附近 区下面开采范 围及岩石 移动参 数 的比较和分析 证 明，边坡 附近岩 体由于 下 面开采形成岩石 悬壁梁， 因岩体内聚力 和人 工充 填体反作 用力 作用的结 果而 处于弹性变 形 阶段 。反 作用力的积极作用首先是 由急颧 斜矿床开采 和充填工艺 的特点所决定的。 同时，根据仪器观测 资料，深度 4 5 0米 处岩体的水平应力降低。如果垂直应力实际 与Y H成正比，则应力的水平 分量a d。 Y H， ～ 侧压 系数 。 岩体水 平应力释放大概 是 由于存在 着露 天 坑问结果 J l I 于这 个原 因， 在弹性变形范 维普资讯 多 姆 金 矿薄 矿 脉 的 爬 罐 开 采 多姆 金矿位于安大略 省蒂明斯城 的南 波 丘 派恩。它从 1 9 1 0 年起一直开采 到现 在。该 矿为多姆砂矿公司所有和经营，也是该公司 经营的1 9 座矿 山之一 。 采矿方法。 1 9 8 8 年 各种采矿方 法 的 比 重 如 下 薄 矿脉 采矿 法5 ． 5 、机械 化分层 充 填 法3 1 ． 8 ％、深孔 采矿 法5 3 。 7 ％、掘进9． 0 。 矿 山 日产量约3 4 0 0 吨，采用几种不 同的 多， 尽管 薄矿脉 的产量比选矿处理能力小得 但采矿方法对矿山的经济活力却有重要 围内岩体向 自由空 间方 向移动。 边坡附近岩体弹性变形的状态， 也根据 马格尼托戈尔斯克矿冶学院的方法对边坡附 近区的拉伸和压缩变形用实验室研究和理论 计算的结果得到了证实。这种方 法 的 基 础 是，人工充填体承受着滑坡锥体的整个岩石 重量 仅在 出现滑动线 的情 况下 。按全苏 矿 山地质力学和测量科 学研究所 的公式，考 虑 人工充 填体的变形 性质和 沿移 动盆地分布 的性质计算变形t 。 鲣 ， 1 式中8 一人工充填体变形 ，￡H 一} q 一滑坡锥体压力}o c 一人工充填体抗压 强 度，m一人工充填体的厚 度}其值沿滑坡 锥 体压力矢 量方 向确 定}q 。 一 相对下沉 } N， 、 N 一分别为沿倾向和沿走向的下面 开 采 系 数 ；N1 Dl ／ H，N 2 Dt ／ Hi D J 和D 2 一 分别为下 面沿倾 向和沿走 向开 采尺 寸J H一 人工充填体的平均高度，F Z 一标准的拉 伸一 压缩曲线函数， 按观测资 料，当 Z0 ， 0 ． 1 和0 ． 2 时分别等于 0 、1 ． 9和 3 ． 5 j L 一半 移动盆地 长度。 人工充填体 的压力 等于滑坡锥 体岩石 总 重减去作用于滑面的摩擦力和粘结力 ； n Q P． C O S ～ ． 1 一f 1 2 i 】 8 式 中 n 一 滑坡锥体分裂成 的岩块数}P 。 一 单元 岩块 重量J s 一滑坡 锥体单元岩块滑 面 相对 于水 平面 的倾 角，f f ～ 岩石沿滑 面的摩 擦 系数 。 完成的计算表明，在形成滑坡锥体面的 情况下，人工充填体承受 的全 部压力 等 于9 兆帕。 由于在地下开采 整个 面积 9 0 01 8 0 米上加 权平均厚度为4 5 米 的人工 充填体的 压缩为2 ． 5 ～3 ％，预计连坡附近岩体的变形 等于8 毫米／ 米。这证 明边坡未 产生 滑坡 。 分析 现场应 力测量结果和 边坡附近 地下 开采区上面岩石悬壁架弹性变形状态后，有 根据地认为，依次回采一个中段后，支承压 力区重新分布 并转移勐 了下部 中段 。随着下 面开采面 积的进一步扩大，滑坡 锥体体积增 大，因此剪应力会不成比例地升高。预计当 开采5 1 0 4 4 O 米中段时，剪应力会升高1 O ～ 1 5 。 因此，为预防边坡附近岩体可能产生滑 坡，在开采4 4 0 --3 8 0 米私5 1 0 --4 4 0 米中段对 必需严格按一定顺 序进 行开 采。这两个 中段 的矿体 必须从上 盘向露天矿边坡 回采，最好 沿走 向从 中央 向两翼，或从 两翼向中央 用连 续工作面推进，使二步骤回采的矿柱存在的 时间缩至最短。此外，开采这两个中段时， 必需在矿体中部留下废石夹层或不合格矿段 不采。 Fo p n uR 孤y p H a Ⅱ ， 1 9 9 0 ,7 ， 2 1 2 3 杨培章湘 沅 维普资讯