基于尖点突变理论的采场矿柱稳定性分析

摘要

在开采埋藏较深的矿床时，往往需要留设一定宽度的永久矿柱来保证采场的稳定性，因此科学合理地设计矿柱宽度至关重要。以贵州某磷矿为研究对象，运用Hoek-Brown强度准则与矿柱面积承载理论推导了房柱法开采时采场矿柱安全系数表达式；在分析矿柱承载机理的基础上，利用矿柱尖点突变理论建立方形矿柱失稳突变模型，得到方形矿柱失稳的充要条件，并通过数值模拟和现场试验进行验证分析。结果表明：矿山安全矿柱宽度应大于5.8 m,安全系数不小于1.5,在数值模拟验证和实际生产中，取矿柱宽度为6 m;当矿柱宽度设计为6 m时，采场矿柱最大沉降位移为14.75 mm,最大应力为3.88 MPa,均在矿柱稳定可控范围之内；数值模拟结果与现场监测结果基本吻合，且矿柱表面未发生明显破损和开裂现象。

关键词

磷矿 / 矿柱稳定性 / 矿柱宽度 / 面积承载理论 / 尖点突变理论