[發明專利]一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法

在審

• 申請號: 202010876076.6
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112082859A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 向鵬;楊景華;張月征;趙繼忠;馬旺;魏宇
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;首鋼灤南馬城礦業有限責任公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 北京慧而行專利代理事務所(普通合伙) 11841
• 代理人: 李銳

1.一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、開展室內巖石力學試驗，獲取礦區典型巖體及結構的物理力學參數；

步驟二、進行雙水平雙階段同時開采相互擾動效應分析，獲得雙階段同時開采過程中上、下部采區的相互影響規律；

步驟三、在上、下部采區之間留設水平礦柱；

步驟四、進行深部采場結構參數和開采順序優化分析，提出宜優先采用隔一采一的回采順序，對于圍巖破碎地段采用隔二采一的回采順序；

步驟五、分析開采對鄰近斷層的擾動作用。

2.根據權利要求1所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟一中室內巖石力學試驗包括單軸抗壓試驗、劈裂抗拉試驗、巖石三軸壓縮試驗以及斷層破碎帶巖體結構面直剪試驗。

3.根據權利要求1所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟二包括不同水平中段采場穩定性數值模擬分析，數值模型如下：下部的中段采場和上部的中段采場，先開采上部的中段采場，采場礦體采用中深孔爆破落礦嗣后充填采礦方法，隔一采一，第一步先采礦房，計算至平衡；然后對礦房進行膠結充填，作為二步驟采場的礦柱，計算至平衡；第二步回采礦柱，計算至平衡；然后對礦柱區域進行尾砂充填，計算至平衡；上部中段開采完畢后，再進行下部中段開采，其開采方法與上部中段一致。

4.根據權利要求1所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟三中水平礦柱厚度是結合極限平衡強度理論結合受力條件解出預留礦柱安全厚度h；其中在水平礦柱寬為a、水平礦柱長為b，極限抗拉強度為σ_r，泊松比為v，上部充填體對水平礦柱均布荷載為q條件下，求出預留礦柱安全厚度h；

所述預留礦柱安全厚度h的表達式為:

5.根據權利要求1所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟四中根據同類型生產礦井的經驗，礦塊回采順序為隔一采一和隔二采一，并結合Mathews穩定圖法分析出礦塊寬度，按照不同的回采順序和礦塊寬度，采取不同的組合方案進行數據模擬優化分析。

6.根據權利要求1所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟五中鄰近斷層的擾動作用根據庫倫擾動應力模型及其動力學特征判據進行分析。

7.根據權利要求6所述的一種保障礦山雙水平雙階段開采安全的模擬方法，其特征在于，所述步驟五中動力學特征判據包括斷層破壞擾動應力判據、斷層擾動破壞額庫倫應力面積判據以及斷層擾動的庫倫應力梯度判據。