现代矿业 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (06): 43-49.
田津全
摘要: 地下开采可能诱发岩层移动,导致排土场失稳,威胁矿区安全,为实现安全与经济平 衡目标,采用数值模拟方法,分析充填法开采对排土场稳定性的影响,论证协同布局可行性。研究 基于矿区地质勘探数据与开采设计,构建含露天排土场、地下采场及充填体的三维数值模型,模拟 不同充填体强度(0.5~2.5 MPa)工况下的岩体变形规律。模型采用 Mohr-Coulomb 准则,设定地下分 阶段开采与充填体强度梯度变化,模型重点监测排土场位移场、应力场、塑性区扩展及井下采场顶 板沉降,通过多工况对比建立充填体强度与稳定性的定量关系。结果表明:①在水平变形方面,X/Y 方向水平变形对充填体强度(0.5~2.5 MPa)敏感性低,最大张拉值分别为 80,120 mm;在沉降控制方 面,Z 方向沉降受充填体强度影响,0.5~1.0 MPa 时最大沉降达 155~212 mm,1.5~2.5 MPa 时沉降量降 至 142~136 mm,强度大于 1.5 MPa 后,沉降降幅趋缓(仅减少 6 mm)。②在剪切应变与应力场方面, 充填体强度变化对排土场剪切应变增量及地表应力场分布影响微弱,剪切应变增量与原始状态基 本一致,表明排土场基底变形主控因素为竖向沉降。③在塑性区与稳定性方面,当充填体强度不 小于 0.5 MPa 时,排土场及地层塑性区范围较小,对整体稳定性影响可控。④在采场顶板沉降方 面,顶板沉降随充填体强度增加呈递减趋势,沉降极值均位于排土场正下方,揭示排土场荷载对井 下开采存在反向扰动效应。通过控制充填体强度不小于 1.5 MPa,在移动带内布设露天排土场,可 实现露天与地下协同安全开采。