基于三維數值分析的大橋磷礦采空區穩定性研究

王飛飛，鄒 平，孟中華，李愛兵，劉正宇，虎萬杰，馬 增

(1.長沙礦山研究院有限責任公司，長沙 410012；2.金屬礦山安全技術國家重點實驗室，長沙 410012)

礦山采空區的穩定性一直是礦山安全生產的關鍵性因素，關于礦山采空區穩定性問題，有眾多學者做了相關研究[1-8]，并提出了處理采空區的一些方法與技術，例如：崩落法處理采空區、充填法處理采空區及封閉處理采空區。由于地下采空區具有隱伏性強、空間分布特征規律性差、采空區頂板冒落以及采空區塌陷情況難以預測等特點。因此，準確地分析采空區穩定性是關乎礦山能否安全生產的重要因素。

關于采空區的穩定性，大多學者主要研究的是影響采空區穩定的因素，對采空區礦柱在上部巖體作用下狀態的研究尚少。本文采用MIDAS-GTS/NX有限元數值模擬軟件，建立了采空區—礦柱—礦山三維力學分析模型，通過非線性靜力分析得到了礦柱剪應力，礦柱軸向應力與礦山塑性區分布。研究結果可以為相似礦山提供參考。

1 礦山概況

1.1 礦山地質

大橋礦區磷礦礦體呈灰黑色薄層狀，產于震旦系上統燈影組麥地坪段含磷白云巖中部，含礦層位巖性特征為：上、下部灰白色薄至中厚層狀含磷砂屑白云巖-粉晶白云巖，中部為深灰—灰黑色膠磷礦磷塊巖。礦層呈層狀產出，層位穩定，礦體沿大渡河東岸陡坡地段分布，呈南北向出露，礦體長 4 250 m，厚度 0.42～1.02 m，平均厚 0.57 m，傾向 111°～194°，傾角 5°～10°。礦層底板為灰白色薄層至中厚層狀含磷白云巖夾燧石條帶，頂板為灰白色薄層至中厚層狀含磷白云巖。……