现代矿业 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (07): 57-64.
孙永茂1,2 赵芳芳3 张 强2,3
SUN Yongmao1,2 ZHAO Fangfang3 ZHANG Qiang2,3
摘要: 厚大第四系含水层下矿体开采存在围岩失稳、采动渗流突变及突水风险高等难题, 力学稳定与水文安全协同控制是此类矿体安全开采的核心。以安徽某铁矿-220 m 水平以上矿体 为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方式,开展采场结构参数优化研究。基于厚板理 论,结合矿区地质条件与渗流风险情况,差异化设置多级安全系数,建立适配分段空场嗣后充填法 的顶柱安全厚度设计方法。依托 FLAC3D软件,构建三维流固耦合模型,模拟 8,10,12,15,18 m 共 5 种采场宽度工况,系统分析围岩应力、位移、塑性区及孔隙水压力、渗流速度的演化规律。结果表 明,12 m 为矿区采场宽度临界值,采宽超过该数值后,顶板沉降、围岩应力与渗流速度呈非线性激 增,顶板塑性区逐步贯通并形成潜在导水通道,力学与渗流耦合灾害风险显著提升。综合开采安 全性与生产效率,确定最优采场结构参数为长度 100 m,宽度 12 m。研究明确了复杂水文地质条件 下矿体采动失稳与渗流突变机理,可为同类矿山安全高效开采提供理论支撑与技术参考。