某金属矿采场结构优化研究
山东某黄金选矿厂浮选系统优化改造实践
世界有色金属 2023年 6月下42采矿工程M ining engineering山东某黄金选矿厂浮选系统优化改造实践秦香伟，李光胜，朱幸福，蔡明明，徐 超（山东黄金矿业科技有限公司选冶实验室分公司，山东 莱州 ２６１４００）摘 要：山东胶东某黄金选矿厂通过浮选系统优化改造，实现了“分散磨矿、集中浮选”。
采用１１台大型、节能、高效的圆型浮选机替代４８台小型Ｕ型浮选机，设备装机总功率降低１８６．５ｋｗ，捕收剂用量降低２０ｇ／ｔ，起泡剂用量降低１０ｇ／ｔ。
浮选精矿富集比提高１．３７，浮选作业回收率提高０．２４％，每年可创造经济效益３７４万元，经济效益显著。
关键词：黄金选矿厂；浮选改造；节能优化中图分类号：ＴＤ９４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１２－００４２－３Optimization and transformation practice of flotation system in a gold concentratorQIN Xiang-wei, LI Guang-sheng, ZHU Xing-fu, CAI Ming-ming, XU Chao（ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｌａｉｚｈｏｕ ２６１４００， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａ ｇｏｌｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ｐｌａｎｔ ｉｎ Ｊｉａｏｄｏｎｇ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ｈａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｅ ＂ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｍｉｌｌ ａｎｄ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ＂ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ． Ｅｌｅｖｅｎ ｌａｒｇｅ， ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ４８ ｓｍａｌｌ Ｕ－ｔｙｐｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅｓ． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １８６．５ｋｗ， ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ２０ｇ ／ ｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆｏａｍｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １０ｇ ／ ｔ． Ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １．３７， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ０．２４％， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｒｅａｔｅ ａｎｎｕａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ３．７４ ｍｉｌｌｉｏｎ ｙｕａｎ．Keywords: ｇｏｌｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ；ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０４作者简介：秦香伟，男，生于１９８８年，山东昌乐人，工程硕士，工程师，研究方向：选矿工艺。
采场稳定性研究及采场结构尺寸优化
达 到 ２５０／ ， ０ ｔｄ而原 用 的采 矿 方法 是 留点 、 条柱 分
层充填 法． 采场综 合 生 产能 力 为 ６ ０～８ ｔｄ 与设 ０／ ． 计生产 能力 有较大 差距 ， 了早 日达 到设 计 规模， 为
矿体 在 一１５ 一１５ 两 个 中段 对 应 性 不 ２ｍ、 ８ ｍ 强， 主矿体 在两 个 中段有 明显的错 位 ， 造成上 下盘
１ － ４
；
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试验 研 究
ｌ Ｍ＆Ｐ纯 ｜矿耪 与 加Ｉ
２０ ０ ２年第 ３期
步 回采 方 案。矿 房 回采用 ＶＣ Ｒ法 拉 槽 ， 后 佣 然
向崩矿 。矿 柱 回采 采用 ＶＣ Ｒ法 。
取３ ～４倍 于扰 动范 国的岩 体为 分析 区域， 选 １ 、 某一剖 面 ， 图 ２所 示 。 ＃Ｂ 如
维普资讯
试 验研 究
文章编号 ：０ ８ ５ ４ ２０ Ｉ 一 ０ ４ ０ １０ —７ ２ ０ ２ ∞ ０ １ — ４ ｅ
沁 ＆Ｐ纯ｉ矿轴 与加 ｉ
２０ ０ ２年 第 ３期
采 场 稳定 性 研 究及 采场 结 构尺 寸优 化
傅 鹤 林
（ 中南 大学 铁道校 区土 木建 筑 学院 ， 湖南 长沙 ４ ０７ ） １０５
岩为斜 长岩化 花 岗 闪长斑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ岩 ， 碎 带沿 矿 岩 接触 破 带发育 。上 盘围岩 为灰 白 一肉红 色大 理岩 。
矿 石类 型以 含铜 磁铁 矿为 主， 含铜 矽卡 岩 、 含
’ 鐾 瞽 翟 ２ 管 台 目 坚 景 目摹 垒理 员 贵 。 背 －－ ｌ Ｏ９
・
作 者简介 ： 博鹤林． 中南★学铁道 幢区士术建筑学 院副教授． 博士。
某银金矿留矿采矿法的优化改进
关键 词 ： 留矿 采矿 法 ；矿房 ； 间柱 ； 同步 回采
１ 留矿 采矿 法 开采 布 置 的 改进
内蒙 古 赤 峰 某银 金 矿 的 Ⅳ号 主 矿 脉 总 体走 向 ３ ０ ， 向 ４ 。 倾 角 ８ 。～９ 。 矿 脉 沿 走 向 延 伸 １。倾 ０， ５ ０， ｌ０ ０ ０ｍ左 右 ， 沿走 向厚度 变化 系数 ９ ％ ， 倾 向厚 ５ 沿 度变化 系数 １５ ， 体厚 度 １ ５～ 平 均 厚 度 ３％ 矿 ． ４ ｍ，
比较 ， 同之处 在于 ： 外下盘 布设 的天井联络 道分 不 脉
变化 ， 内联 络 道 布置 也应 变 化 ， 脉 联络 道 长 ３ ０ ｍ。 ．
经过 实际应用 ， 现 了 ３ ５ ３ ７ ３９采 场 连续 回采 实 ０ ，０ ，Ｏ
２ ５ｍ。 围岩为 华 力 西 期 闪长 岩 ， 矿 围 岩 多 有 硅 ． 近
采 准切割工 程 已按 传 统浅 孔 留矿 法 施 工完 毕 ， 采准
天井脉 内布设 ， 高 ５ 断面规 格 １３ｍ×１３ｍ， 垂 ０ｍ， ． ．
联络 道沿 天井每 ５ｍ高 沿矿体走 向对称 布置 ， ． 长４０
３ ３采 场虽 实现 了房 柱 同步 回采 ， 随 即暴 露 ０ 但
有一 个安全 出 口， 无疑 使作业条 件恶化 ； 因间柱 临空
面多， 大块产 出率高 ， 间柱 两侧 存 在 空场 ， 落 的矿 散 石 多成 为永久性 损失 ； 因天井沿 脉布设 ， 天井 随间柱 的回采亦被破 坏 ， 致相 应 部 位上 下 中段 失 去局 部 导
ｍ， 规格 １２ｍ ×１ ３ｍ， 计 １４ｍ；４线 间柱 占有 ． ． 共 ｌ ２
国外某有色金属矿山开采技术方案综合优化
采矿工程M ining engineering国外某矿山为一铜钴矿，采选生产规模100万t/a，服务年限约15年。
南非一家项目管理公司对该项目所拟定的开发方案进行了全面技术与经济研究，但经济效益指标未达投资者预期目标。
为此，投资者组织开展了项目开采技术方案的综合优化工作。
通过对其开采条件详细研究后，提出了综合性的技术优化方案，降低了单位矿石生产成本，改善了项目经济效益指标。
1 区域地质概况位于中南部非洲卢富里安成矿带是世界上规模最大、铜品位最高的沉积层控成矿带，该成矿带根据地质背景、成矿特征及地理位置进一步划分为赞比亚铜带成矿亚带、赞比亚西北省成矿亚带和刚果（金）加丹加成矿亚带。
刚果（金）加丹加成矿亚带发育在外部褶皱逆冲带中，带有薄层状的几何结构学特征，伴随复杂的大规模破碎带，以及加丹加超群的逆冲推覆构造。
刚果（金）加丹加成矿亚带的大多数矿床呈岩块、岩片或聚合岩片产出，如科卢韦齐矿区和腾凯-丰古鲁梅矿区。
[1]本文所述的矿床即位于发育多个沉积层控铜-钴矿床的科卢韦齐聚合岩片中。
2 开采技术条件2.1 矿体特征矿体赋存在走向北东东、倾向南东长约2.5km地层倒转的岩块中，该岩块位于科卢韦齐聚合岩片核部，北侧覆盖迪佩特亚群。
岩块核矿体边界均由断层限定，矿体走向长度约600m，倾向延深大于600m，矿体由两层矿组成，厚度均约12m～14m，中间为约20m厚的弱矿化硅质碎屑岩层。
矿体倾角较陡，平均70°。
埋深250m以内主要为氧化矿，250m以下主要为混合矿和硫化矿。
2.2 工程地质条件埋深250m以内的区域为高风化带，且岩石强度低，RQD值约20%～40%；埋深250m以下逐步由未风化至风化中间状态转向未风化状态， RQD值约50%~95%。
采矿上盘围岩为泥质粉砂岩，单轴抗压强度平均值30MPa；矿体为纹层状（硅质、白云质）页岩、薄纹层状粉砂质页岩，单轴抗压强度平均值79MPa；采矿下盘围岩为纹层状、块状砂质粉砂岩互层和粉砂岩，单轴抗压强度平均值93MPa；下盘推断有侵入断层。
采场结构参数优化的Mathews稳定图法
采场结构参数优化的Mathews稳定图法李施庆;熊庭永;曲伟勋;宋恩祥;于曙华;同李冰【摘要】由于开采技术优化和开采设备的更新,九仗沟金矿开采过程中出现矿房设计过于保守、开采成本过高等问题.针对九仗沟金矿破碎带内矿体开采的相关问题,进行地下矿岩地质信息的编录,调查统计出Mathews稳定图法所需要的参数.根据这些参数,应用Mathews稳定图法中稳定系数的计算方法计算出每个矿房的稳定系数,然后通过矿房稳定系数在Mathews稳定图上计算出每个矿房的水力半径值和极限跨度.研究结果表明:矿房的极限跨度为7.5 m.为保证安全生产,实际生产中矿房跨度应该控制在7.5 m以下.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】4页(P153-155,160)【关键词】上向进路法;参数优化;Mathews稳定图法;极限跨度【作者】李施庆;熊庭永;曲伟勋;宋恩祥;于曙华;同李冰【作者单位】嵩县山金矿业有限公司;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院;嵩县山金矿业有限公司;嵩县山金矿业有限公司;嵩县山金矿业有限公司;嵩县山金矿业有限公司【正文语种】中文充填采矿法作为绿色采矿的一个重要的组成部分，尤其是上向进路充填采矿法，在国内外有着越来越广泛的应用。
如国内的三山岛金矿[1]、大尹格庄金矿[2]及小官庄铁矿[3]等均采用该采矿方法。
合理的采场结构参数，不仅影响着采场的稳定性，也能减少采准切割工程量、降低矿石贫化率和损失率，促进矿山安全高效生产。
赵永等[4]基于Mathews稳定图法对红岭铅锌矿采空区进行了稳定性评价；陈灿[5]采用MIDAS-GIS有限元软件，建立三维数值模型，确定最优结构参数；周高明等[6]采用数值模拟对不同断面尺寸、不同埋深的采场稳定性进行了计算；玉拾昭等[7]基于FLAC3D分析了采场进路两侧岩性、跨度和采深对采场结构稳定性的影响；王金波等[8]对采场结构参数优化进行了研究。
基于Mathews稳定性图解法的某矿山空场采矿法优化
矿业工程黄 金ＧＯＬＤ２０２３年第１１期／第４４卷基于Ｍａｔｈｅｗｓ稳定性图解法的某矿山空场采矿法优化收稿日期：２０２３－０３－２４；修回日期：２０２３－０５－２９作者简介：尹修平（１９８６—），男，工程师，硕士，从事金属矿山采矿技术研究工作；Ｅ ｍａｉｌ：３１３２９６５３２＠ｑｑ．ｃｏｍ尹修平，冯家宁，吉豫庆，秦天赐，刘国寅（昆明坤泽矿业技术有限责任公司）摘要：根据某矿山的工程地质条件，结合现有采矿方法，通过Ｍａｔｈｅｗｓ稳定性图解法，得出了稳定状态和崩落状态下的采场长度、极限宽度、暴露面积，从而进行采矿方法结构优化，初步确定了采场结构参数；采用Ｆｌａｃ３Ｄ软件对优化后的采矿方法进行数值模拟，对优化的采场结构参数进行了验证。
现场工程应用表明：采用优化后的采矿方法，采矿损失率由２４．７２％降低至１７．３０％，矿石贫化率由１６．９１％降低至１２．２５％，生产能力由４００ｔ／ｄ提高至４２０ｔ／ｄ，效果显著，可在同类型矿山中推广应用。
关键词：Ｍａｔｈｅｗｓ稳定性图解法；数值模拟；深部开采；空场采矿法；采场结构 中图分类号：ＴＤ８５３．３２文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００１－１２７７（２０２３）１１－００２８－０４ｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２３１１０６ 云南省某矿山采深超８００ｍ，矿体整体呈缓倾斜—倾斜产出，矿岩为中—细粒长石石英砂岩，稳固性较好。
矿岩硬度均为Ⅱ～Ⅲ级，普氏硬度系数为１０～１４，松散系数为１．６６，密度为２．６７ｔ／ｍ３，安息角为３８°～４０°。
该矿山目前使用的采矿方法为空场采矿法，但随着开采深度增加，现有采矿方法采场结构参数、暴露面积等不能满足深井矿房稳定、出矿时间等的要求，导致矿山产量不足、安全风险增大等。
因此，亟须进行采矿方法优化研究，以达到安全高效开采的目的。
１ 采矿方法尺寸参数研究１．１ 研究方法Ｍａｔｈｅｗｓ稳定性图解法是一种基于实践资料的岩石分析方法。
采场结构参数优化方法-概述说明以及解释
采场结构参数优化方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:概述部分旨在介绍本文的主要内容和重点，并对本文所要讨论的问题进行简要概述。
本文将聚焦于采场结构参数优化方法，探讨其在采矿工程中的重要性以及目前已经存在的一些优化方法。
采矿工程是指通过在地下或地表进行开采，提取有用矿产资源的过程。
而采场结构参数优化方法则是指在采矿工程中，通过对采场的结构参数进行调整和优化，以提高采场生产能力、安全性和经济效益的一种方法。
因此，采场结构参数优化方法在采矿工程中具有重要的应用价值和研究意义。
然而，目前关于采场结构参数优化方法的研究还相对较少。
在已有的研究中，一些学者通过分析采场的地质条件、岩层力学性质、巷道间距等因素，尝试提出了一些优化方法。
这些方法包括基于遗传算法、粒子群算法、神经网络等智能优化算法，并通过数值模拟和实验验证，取得了一些可喜的成果。
鉴于目前对采场结构参数优化方法的研究还不够深入和全面，本文将对已有的研究进行综述并做出总结，同时也会对目前已有的方法存在的问题和局限性进行分析。
最后，本文会对未来的研究方向和发展趋势进行展望，为后续的研究工作提供参考和借鉴。
通过本文的深入探讨和综述，相信能够进一步完善和提高采场结构参数优化方法的研究水平，为采矿工程的发展和实践提供科学依据和技术支持。
同时，本文也能为相关研究者提供一定的参考和启示，鼓励他们在这个领域中进行更深入的研究和探索。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先介绍研究背景和意义，并概述采场结构参数的重要性。
接下来，我们将详细讨论现有的采场结构参数优化方法及其优缺点。
最后，我们将总结已有研究的成果，并对未来的研究方向进行展望。
在本文的第一部分中，我们将简要介绍研究背景和意义，阐述采场结构参数在矿山开采中的重要性。
我们将探讨采场结构参数对采矿效率、安全性和环境影响的影响，并引出本文的研究目的。
第二部分将详细介绍目前已有的采场结构参数优化方法。
采矿业的矿产开采工艺优化案例分析
采矿业的矿产开采工艺优化案例分析矿产开采是采矿业的核心环节之一，它关乎到采矿企业的效率、成本和环境影响等方面。
为了提高矿产开采的效益，许多采矿企业纷纷进行矿产开采工艺的优化。
本文将通过分析几个矿产开采工艺优化的案例，探讨其实施过程、效果和经验教训。
案例一：X矿山的露天开采工艺优化X矿山是一座大型露天煤矿，在传统的露天开采工艺下，存在矿岩产量不稳定、安全生产风险高等问题。
为此，X矿山决定进行矿产开采工艺优化。
首先，他们引入了先进的矿山设备和仪器，提高了采掘效率。
其次，为了减少爆破带来的破坏，他们实施了适宜的爆破控制措施，并使用了精确的爆破方案。
此外，他们还优化了矿石的输送和储存流程，提高了作业效率。
这些优化措施使得X矿山的矿产开采工艺得到了有效的改进，产量稳定性提高，安全风险降低，企业效益显著提高。
案例二：Y矿山的地下开采工艺优化Y矿山是一座地下金矿，在传统的地下开采过程中，存在回采率低、损耗大等问题。
为了优化矿产开采工艺，Y矿山采取了多种措施。
首先，他们优化了地下巷道的布置和坡度设计，提高了回采效率。
其次，为了减小矿石的损耗，在选择采矿设备时更加考虑了其对矿石落差和碎石率的影响。
此外，他们采用了先进的矿石的分选和提取技术，提高了精矿回收率。
这些优化措施使得Y矿山的地下开采工艺得到了明显的改善，回采率和金矿的综合利用率均有所提高。
案例三：Z矿山的环境友好型工艺优化Z矿山是一座大型铁矿石矿山，在传统的开采工艺下，存在大量废弃物排放、矿石石粉产生等环境问题。
为了实现矿产开采的可持续发展，Z矿山决心进行环境友好型工艺优化。
首先，他们引入了绿色矿石分选技术，实现了矿石石粉的高效回收。
其次，他们改进了尾矿处理工艺，实现了尾矿无害化处理。
此外，他们优化了输送和堆放流程，减少了废弃物的排放。
这些工艺优化措施使得Z矿山的矿产开采工艺更加环保，有效减少了环境污染，得到了当地政府和社会的广泛认可。
综上所述，矿产开采的工艺优化是采矿业提高效益和实现可持续发展的重要手段之一。
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某金属矿采场结构优化研究为进一步优化某铜矿采场的稳定性，使研究成果更加安全可靠，本文在前人相似模拟研究的基础上，采用数值计算分析方法，对大直径深孔嗣后充填采矿方法的采场结构进行再次优化研究。
通过利用有限元分析软件FLAC3D，结合某铜矿实际生产情况，在10m、12m采场宽度结构下，计算不同条件下开挖后的应力和位移分布来寻找最优化的采场结构。
数值模拟计算结果表明：长锚索加固技术和充填技术对优化采场结构的稳定起着十分重要的作用；10m采场顶部和12m 采场顶部和矿房两臂均出现较小范围的拉应力区，且矿房中部单元和上盘，尤其是围岩上盘，采场围岩位移都最大；不同的是，同工况条件下12m采场围岩变形，应力集中现象和充填体改善应力集中效果比10m采场更加明显。
标签：数值计算分析方法大直径深孔嗣后充填采矿方法采场结构FLAC3D 长锚索加固技术充填技术1前言对采场结构参数的研究和设计是采矿工程领域中十分重要的内容之一[1]。
随着国内绝大多数金属矿山浅埋矿脉的不断采出，我国早已步入了深部开采的行列。
开采深度的逐步延伸，开采规模的不断扩大，使得对采场结构的优化开采要求越来越高，如何最优化采场结构参数，成为了现在工程技术人员普遍关注的焦点[2-3]。
目前，确定采场结构参数的方法主要有经验类比法、物理模拟实验法和数值分析法。
前两者通常在生产实践中使用。
然而，经验类比法过于主观，难以得出真实可靠的结论；物理模拟实验法结论基本可靠，却耗时、耗力、耗费[4]。
随着现代科学技术的发展和计算机的普及，数值模拟在工程实践中的应用越来越频繁。
它具有较广泛的适用性，不仅能模拟岩体复杂的力学与结构特性，也可很方便地分析各种边值问题和施工过程，并对工程进行预测和预报[5]。
因此，岩石力学数值分析方法成为了解决岩土工程问题的新一代有效工具。
本文在前人相似模拟研究的基础上[6]，利用有限元分析软件ANSYS[7]，对大直径深孔嗣后充填采矿方法[8]的采场结构进行再次优化研究，一方面可与前人研究结果进行相互验证，形成优势互补；另一方面，即利用数值计算的强大分析能力，对各种方案和设计做出灵活快速的模拟，这是室内模拟实验所不具备的，通过选取所要研究的采场结构，建立相应的数值模型，对其进行分析计算，从而获得最优化的采场结构参数。
2工程地质概况本文主要以某铜矿600m中段以下Ⅰ号矿体倒转翼段为研究对象，其地质概况简化为矿体上盘围岩为凝灰岩，矿体厚度取30m，下盘为玄武岩，岩层倾角78.8°。
根据现场工程地质调查结果，该采场采用大直径深孔嗣后充填采矿方法进行回采，矿体和玄武岩均为质量较好岩体，凝灰岩岩体质量较差，RMR值分别为76，75和41。
3数值模型的建立数值模拟的可靠性在一定程度上取决于所选取的计算模型[9]。
本次数值模拟从解决工程实际问题的角度出发作了如下一些必要的假设：（1）视岩体为连续均质、各向同性的介质；（2）忽略软弱夹层对采场洞室稳定性影响；（3）不考虑地下水、地震和爆破振动力对地下采场洞室稳定性的影响；（4）因矿体埋藏深度比较大，忽略地表地形对地下采场洞室围岩应力分布的影响。
基于假设，根据矿体的赋存条件、地下采场洞室的位置以及开挖的影响范围，建立了沿矿体走向（x 向）取150m，垂直矿体走向（z向）取150m，沿铅直方向（y向）取150m的三维计算模型（如图 3.1）。
模型上盘围岩为凝灰岩，下盘为玄武岩，矿体厚度30m，倾角78.8°，采场垂直矿体走向布置在400中段中部（模型中央）。
3.1数值模型的基本参数通过分析地质资料和实际工况，在现场取样与室内岩石力学实验的基础上，采用RMR岩体工程质量分级法[10]，结合霍克—布朗公式[11]估算了某铜矿主要岩组岩石力学参数，如表3.1所示。
模型中长锚索[12]和充填体力学参数如表3.2所示下：3.2数值模型的本构关系岩石、混凝土和土壤等材料都属于颗粒型材料，其受压屈服强度远大于受拉屈服强度，且在材料受剪时，颗粒会发生膨胀，即所谓的剪胀现象。
在土力学中，常用的屈服准则有M-C准则，另一个能更准确地描述此类材料强度准则的是D-P 准则，并把使用D-P准则的材料成为DP材料[13]。
在岩石类材料和土壤的有限元分析中，采用D-P准則可以得到较精确的结果。
因此，在ANSYS程序中，采用D-P准则。
D-P准则为：F=αI1+■-K=0式中，I1——应力张量第一不变量；J2——应力张量第二不变量；C——材料介质的内聚力；φ——材料介质的内摩擦角。
3.3数值模型的边界条件模型底部采用位移限制，其余面上施加根据现场实测的地应力为外部荷载。
根据课题前期的地应力实测结果和应力方位相对模型的空间关系，模型上表面施加垂直应力为11.2MPa，沿矿体走向施加最小主应力为9.2MPa，垂直矿体走向方向施加最大主应力为22.1MPa。
4数值计算结果分析通过2种不同方案，3种不同计算模式（如表4.1所示），分析在原岩应力场中某铜矿采用大直径深孔嗣后充填采矿方法采场结构的稳定性，获取最优化的采场结构参数。
4.1方案一（10m采场）（1）矿房中部垂直方向上位移分布云图（2）矿房中部垂直方向上垂直应力分布云图图4.1 不同条件下采场10m采场云图分布由a-c图可知，各计算模式下的矿房两壁围岩位移均是从下往上逐渐增加，矿房顶部位移达到最大。
不同的是，开挖后的围岩位移呈开挖后充填<充填后开挖<单体开挖。
表明了开挖后支护的重要性。
由支护后开挖的围岩位移比开挖后充填的要大，说明了充填整体性的稳定作用比锚索支护局部性的大，这同工程实际情况应该是吻合的，并可预计，锚索加充填对围岩位移的改善效果将更大。
由d-f图可知，单独开挖后造成了较小范围内的围岩卸压，但卸压外围圈较大范围内出现了应力集中现象，并在矿房顶底板中部开始出现了局部的拉伸应力。
而后两者的围岩应力均表现为压应力，表明了支护对围岩压力分布的改善。
不同的是，锚索支护对垂直应力的改善作用不及充填体。
4.2方案二（12m采场）（1）矿房中部垂直方向上位移分布云图（2）矿房中部垂直方向上垂直应力分布云图图4.2 不同条件下采场12m采场云图分布由位移分布云图g-i，及垂直应力分布云图j-l可知，方案二内部之间的比较与方案一的几乎相同。
4.3比较方案一与方案二为了进一步定量分析采场的稳定性，特地在模型中选择了一些关键单元点，结合位移云图和应力云图，分析比较其在结构中的变形情况及对比不同开挖条件下的变形和应力分布。
关键单元点的选择原则是容易发生应力集中的单元点，如图4.3所示。
在不同工况下开挖后关键单元点的位移和应力如表4.2所示。
由于每个单元节点信息量很大，限于篇幅，不能一一列出，位移统计只考虑总体位移，应力只统计垂直向应力。
表中A1、B1、C1，A2、B2、C2代表分别在10m采场和12m 采场宽度下，单独开挖，开挖后充填和支护开挖三种工况。
由表4.2数据可知：矿房具有几何对称性，各点变形规律上盘变形大于下盘，采场上部变形大于下部，这同样也是上述云图所得到的结论。
通过表中数据比较10m、12m采场两种方案，得知：位移方面，在采场相同工况条件下，12m采场围岩变形大于10m采场；应力方面，12m采场围岩应力集中现象相比10m更为明显，如在下盘出现了较强的角隅效应和较大的围岩应力；充填体对降低围岩应力、改善应力集中十分显著；位置9在工况A时出现了不利于围岩稳定的更大的拉伸应力。
5结论与建议针对影响矿房结构稳定性的主要因素，在前人相似模拟研究的基础上应用数值模拟技术对某铜矿采场结构进行了优化研究，主要得到如下一些结论：（1）计算结果显示，在10m采场顶部和12m采场顶部和矿房两壁均出现了拉伸应力，尽管不足以引起围岩破坏，但表明围岩开始出现不稳定的状况。
此外，在计算中也可以看到，由于产生的拉应力区范围不是太大，对采场凿岩巷道顶部进行长锚索加固后，没有出现拉应力，表明长锚索加固较为明显地改善了采场围岩应力分布。
（2）计算表明，采场围岩位移最大地方是矿房中部单元和上盘，尤其是上盘围岩。
由于上盘围岩为岩体质量较差的凝灰岩，因此，建议对某些采场倾角较缓的采场（片帮危险增加）采用金川二矿区经验，为避免采场上盘冒落影响上盘回风巷道或正常生产及安全，在上盘掘进锚索硐室，以预应力钢绳锚索加固采场上盘围岩。
（3）考虑到采矿地质因素的复杂性和矿岩结构、物理力学性质空间分布的不均衡性，根据前面矿山工程地质调查、相似模型实验结果，结合某铜矿生产实践和VCR法在我国其他矿山的实践，认为某铜矿采场最佳结构应在8～12m之间。
在地质条件较好矿段，取上限，反之取下限。
由于没有考虑采场崩矿周期性爆破震动对围岩性质的劣化效应，建议在各种条件下都采用长锚索加固技术来加固采场顶板或上盘围岩。
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