[發(fā)明專利]一種保安礦柱開采方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010464941.6
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111695790A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 連民杰;范才兵;周文略;郝美鈞;王維;王金浩;韓飛;趙亞妮;付剛;郭文龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋼集團山東礦業(yè)有限公司;中鋼礦業(yè)開發(fā)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06F30/20;E21C41/16;G06F119/14
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 趙萬凱

1.一種保安礦柱開采方法，主要包括以下步驟：

S1：分析礦區(qū)地質(zhì)，確定礦區(qū)礦巖概況、礦山的開采現(xiàn)狀以及井筒保安礦柱的情況；

S2：采集礦區(qū)礦巖，采集若干種礦區(qū)主要巖石進行檢測；

S3：分析礦區(qū)礦巖的物理力學(xué)參數(shù)，分析檢測礦巖的容重、單軸抗壓強度、抗拉強度、彈性模量和泊松比基本物理力學(xué)參數(shù)，并做記錄；

S4：礦區(qū)巖體質(zhì)量評價，先調(diào)查礦山開采區(qū)域的巖體工程地質(zhì)條件，然后根據(jù)巖體的巖性對巖體工程地質(zhì)條件劃分工程地質(zhì)巖組，然后評價不同巖組的工程地質(zhì)條件，最后結(jié)合S3中巖石物理力學(xué)參數(shù)試驗成果進行巖體質(zhì)量評價，然后結(jié)合巖體質(zhì)量評價結(jié)果修正巖體的力學(xué)參數(shù)；

S5：三維建模，建立礦山開采三維數(shù)值模型；

S6：數(shù)值計算分析，利用三維數(shù)值模型結(jié)合計算模擬軟件和基礎(chǔ)模型，并利用修正后巖體的力學(xué)參數(shù)設(shè)定邊界條件和初始條件，模擬出不同尺寸的保安礦柱情況下，井筒結(jié)構(gòu)的受力和形變情況；

S7：確定井筒保安礦柱開采范圍，通過S6中對不同凈半徑保安礦柱凈半徑進行分析計算，得到能提供安全保護的保安礦柱的最小凈半徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保安礦柱開采方法，其特征在于：于S2中，對兩個以上不同深度的開采區(qū)進行采集巖石樣本，巖石樣本的巖性至少為兩種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保安礦柱開采方法，其特征在于：于S2中，利用鉆樣機上把巖石樣本鉆成圓柱巖芯，用切割機切成圓柱體，并在磨石機上磨制成試驗所要求的規(guī)格，試樣直徑為Ф50mm，高徑比約為2∶1，即尺寸為Φ50×100mm，擦干巖石樣本，在自然狀態(tài)下風干。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保安礦柱開采方法，其特征在于：于S4中，調(diào)查內(nèi)容包括：節(jié)理方位、節(jié)理間距、節(jié)理延續(xù)性、節(jié)理張開度與充填情況和節(jié)理分布密度，然后計算巖體體積節(jié)理數(shù)，然后根據(jù)巖體體積節(jié)理數(shù)換算成RQD指標，利用RQD指標對巖石進行分級。

5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種保安礦柱開采方法，其特征在于：于步驟S4中，采用RQD分級法、RMR分級法和Q系統(tǒng)分級法三種方法進行對巖體分級。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保安礦柱開采方法，其特征在于：于步驟S4中巖體質(zhì)量評價修正巖體的力學(xué)參數(shù)，修正方法為：

巖石破壞時的主應(yīng)力之間的關(guān)系式：

式中：

σ₁：破壞時的最大主應(yīng)力；

σ₃：作用在巖石試樣上的最小主應(yīng)力；

σ_c：試樣中完整巖石的單軸抗壓強度；

m_i,s_i：常數(shù)，取決與巖石性質(zhì)；

根據(jù)S2中的試驗結(jié)果，m_i、s_i值可由以下方法確定：

式中：y＝(σ₁-σ₃)²

根據(jù)S2中試驗的結(jié)果，用式上述兩個公式可計算出的m_i、s_i值；

根據(jù)巖體破壞經(jīng)驗準則：

巖體的m_b、s和a由巖體分類RMR值和以上計算的m_i值來確定，

根據(jù)不同巖體的m_b、s和a值，應(yīng)用下列公式確定它們的單軸抗壓強度和抗拉強度：

σ_c＝σ_ci·s^a

應(yīng)用下列公式來估計巖體磨擦角φ和內(nèi)聚力c；

式中：σ_3n＝σ′_3max/σ_ci