[發明專利]一種基于應力分布的礦柱布置方法

在審

• 申請號: 202210360521.2
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114607376A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張有乾;蔣江晨;姜志良;羅怡波;彭慶國
• 申請（專利權）人: 中冶長天國際工程有限責任公司
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓;卜婷

一種基于應力分布的礦柱布置方法，該方法包括以下步驟：1)中央礦柱的布置：在礦房(A)的中央設置中央礦柱(1)；2)主礦柱的布置：在中央礦柱(1)的周圍設置主礦柱(2)，且主礦柱(2)位于中央礦柱(1)與礦房(A)的邊界之間；其中，主礦柱(2)的尺寸小于中央礦柱(1)的尺寸。本發明根據礦山應力分布情況對礦柱進行布置，首先在礦房的中央設置中央礦柱，然后在中央礦柱的周圍均勻布設主礦柱，主礦柱與中央礦柱相配合以提供反力抵抗頂板彎曲，頂板安全系數高，從而提高礦房穩定性，確保采場安全。

技術領域

本發明涉及采礦工藝中的礦柱布置方式，具體涉及一種基于應力分布的礦柱布置方法，屬于采礦技術領域。

背景技術

礦柱是指在采礦工作中，為了保護人員安全，在采場留下一定數量的礦體不予回采，起到支撐頂板、防止頂板垮落的作用。如圖1所示，各礦柱布置在采場內。

全面采礦法是廣泛應用于驚嚇礦山開采的采礦方法。在傳統全面采礦法中，礦柱、頂底柱、間柱尺寸的確定往往根據經驗取值，依據不足。例如，一般根據設計手冊經驗取礦柱邊長2-6m，頂底柱4-8m，可靠性不高。相應的，各礦柱在采場內的布置亦是根據經驗布置，例如，根據經驗布置一般礦柱間距為10-20m，具有隨機性，可靠性有待提高。在某些情況下，會因礦柱尺寸過小而發生頂板冒落現象，危及作業人員及作業設備安全；而礦柱尺寸過大，則造成資源回采率低，資源浪費。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提出一種基于應力分布的礦柱布置方法。該方法根據礦山應力分布情況對礦柱進行布置，首先在礦房的中央設置中央礦柱，然后在中央礦柱的周圍設置主礦柱和次礦柱。其中，中央礦柱、主礦柱、次礦柱的尺寸根據應力分布進行計算，確保各礦柱尺寸合適，從而充分保證采場安全，同時避免資源浪費。

根據本發明的實施方案，提供一種基于應力分布的礦柱布置方法。

一種基于應力分布的礦柱布置方法，該方法包括以下步驟：

1)中央礦柱的布置：在礦房的中央設置中央礦柱。

2)主礦柱的布置：在中央礦柱的周圍設置主礦柱，且主礦柱位于中央礦柱與礦房的邊界之間。

其中，主礦柱的尺寸小于中央礦柱的尺寸。

在本發明中，該方法還包括：

3)次礦柱的布置：在主礦柱的周圍設置次礦柱，且次礦柱位于主礦柱與中央礦柱和/或礦房的邊界之間。

4)間柱、頂底柱(頂柱和底柱)的布置：在礦房的側部設置間柱，在礦房的頂部設置頂柱，在礦房的底部設置底柱。

在本發明中，中央礦柱、主礦柱、次礦柱三者的尺寸不同。其中，次礦柱的尺寸小于主礦柱的尺寸。主礦柱的尺寸小于中央礦柱的尺寸。

在本發明中，步驟2)中所述主礦柱位于中央礦柱與礦房的邊界之間，具體為：所述主礦柱位于中央礦柱與礦房的角點和/或礦房的邊界中點之間。優選，所述主礦柱位于中央礦柱與礦房的角點和/或礦房的邊界中點的連線的中點上。

在本發明中，步驟3)中所述次礦柱位于主礦柱與中央礦柱和/或礦房的邊界之間，具體為：所述次礦柱位于主礦柱的對角線的延長線上。優選，所述次礦柱位于主礦柱的角點與中央礦柱的角點和/或礦房的角點和/或礦房的邊界中點的連線的中點上。

在本發明中，步驟1)中還包括確定中央礦柱尺寸的步驟，具體為：

在礦房的中央形成最大正彎矩區，其中，頂板所受到的最大主彎矩為M₁，N·m。其中：

λ₁＝a₁/b₁ (2)。