隔离层厚度对露天最终边帮破坏形式及稳定性影响研究

吴恩桥¹，刘艳章^1,2，潘杨月¹，潘世华¹，蔡原田¹

1. 武汉科技大学资源与环境工程学院2. 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室

摘 要：以霍各庄铁矿露天转地下首阶段开采为工程背景,选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,运用有限元局部强度折减法计算不同隔离层厚度下地下首阶段开采时露天最终边帮破坏形式及安全系数。分析表明,霍各庄铁矿地下首阶段开采时,隔离层厚度低于19 m时会造成露天最终边帮失稳,隔离层厚度在19～28 m范围内时,顶帮塑性变形区由坡脚先向首阶段采空区上盘侧壁发展,再向坡顶扩展贯通,隔离层厚度在28～50 m范围时,顶帮塑性变形区直接由坡脚贯通至坡顶;顶帮安全系数随隔离层厚度增大而增大,但增长速率逐渐减小,隔离层厚度超过45 m时,顶帮安全系数变化不再显著;底帮塑性变形区由坡脚贯通至坡顶,且安全系数无变化,底帮破坏形式和稳定性受隔离层厚度影响较小;霍各庄铁矿考虑边帮稳定性时隔离层厚度应不低于25 m。研究结果可为霍各庄铁矿及类似露天转地下开采矿山合理隔离层厚度的选择提供指导。

关键词：霍各庄铁矿;隔离层厚度;首阶段开采;边帮破坏形式;安全系数;