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露天开采转地下开采的岩石力学性质

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1. 引言

随著浅部资源的逐渐枯竭以及露天开采逐渐变得不经济,许多露天矿开始考虑转为地下开采,近年来,除了Chuquicamata铜矿外,世界上一些著名的露天矿即将或已经转为地下开采,例如:

国内的德兴铜矿、首钢马兰庄铁矿、山金归来庄金矿也正在由露天开采转入地下开采。内蒙古地区近年来在乌海、锡盟和巴盟都有露采转地采的项目。在近期接触的两个露采转地采项目中,一个露采深度为150m,另一个露采深度为224m,本文简要讨论了后者的开采现状,着重强调了其岩石的物理力学性质。


2. 开采现状

该矿山由三个采场组成,矿区矿以 3 号勘探线为界分为西采场和中东采场,中东采坑 1524 m 标高以下又分为中采坑和东采坑,如下图所示。露天开采境界封闭圈标高为1660m,西、中东采场露天底最低标高均为 1500m,最大开采深度为224m。

目前东采坑已回采结束,中采坑与西采坑已贯通,贯通标高 1596 m。采场最大开采深度 124m,现有工作台阶 7 个,分别是 1536、1548m、1560m、1572m、1584m、1596m、1618m、1640m 水平。采场实际边坡角为 42~46°,未见有滑坡出现,边坡较稳定。

中东采场
西采场
3. 岩石力学性质

大面积分布在矿区内的基岩为块状结构,岩性为角闪岩及角闪石英岩。矿区地表 30m 以上属于风化带,岩体质量较差。矿体顶板为角闪石英岩,岩石力学实验结果显示饱水状态下单轴抗压强度在 23.24-49.39 MPa,平均为37.35MPa,属半坚硬岩类,力学强度较高,稳固性较好。体底板围岩为角闪岩,岩体完整性较好,依据力学实验结果,饱水状态下单轴抗压强度在 29.05-55.20 MPa,平均 35.2MPa,属半坚硬岩类,力学强度较高,稳固性较好。

矿体为角闪石英型及石英型磁铁精矿,依据岩石力学实验结果,饱水状态下单轴抗压强度在34.01-75.53 MPa,平均 46.95MPa,属半坚硬岩类,力学强度较高,稳固性较好。

总体来看,矿区磁铁矿及顶底板岩性抗压强度较大,岩矿石稳固性较好,而地表风化层稳固性较差。


一些来自文献的参数值如下所示。


4. 境界安全顶柱厚度

露采转地采一个非常重要的考虑因素是境界安全顶柱厚度的确定,目前,国外大部分露采转地采之后使用的采矿方法是自然崩落法,由于国情不同,国内转地采之后主要考虑的方法是空场采矿法。

(1) 《有色金属采矿设计规范》(GB-50771-2012) 规定露天转地下开采过渡采用空场采矿法留境界顶柱时,境界顶柱的厚度可通过岩石力学计算确定,且不得小于20m。

(2) 《冶金矿山采矿设计规范 (GB 50830-2013)》规定采用空场法回采时,露天坑底应留设境界安全顶柱,安全顶柱的厚度应通过岩石力学计算确定,但不应小于 10m。

(3) 《采矿设计手册 (1987)》从学术的角度对境界安全顶柱的厚度作了详细讨论,尽管这个手册有点儿古老,但对于采矿设计者来说,它的参考作用仍然很大。

(4) 上世纪80年代末90年代初,冶金工业出版社出版了一套《采矿手册》,共7卷,其中第4卷讨论了露采转地采。

下面的一些工程实例取自论文《(2018) 基于多方法联合的露天转地下境界矿柱厚度优化》


来源:计算岩土力学
冶金
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-02-22
最近编辑:6月前
计算岩土力学
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