金川镍矿是我国重要的镍矿资源基地,矿区内岩体破碎、矿岩品位较高,龙首矿采用六角形进路分层向下胶结充填采矿方法,西二采区上部矿体和充填体的塌陷对于下部中段采矿活动影响很大.本文对六角形分层向下充填造成矿体和充填体的变形破坏机理进行分析,建立数值计算模型分析浅部和深部环境下岩体早分层胶结充填过程中塑性屈服区域和应力场的变化.浅部矿体在自重应力作用下,随着分层开采的向下进行,模型中塑性屈服区域逐渐增大.深部矿体受构造应力与自重应力作用,开挖初期产生的塑性屈服区域较大,充填体上部围岩也出现塑性屈服,随着开挖充填向下进行,垂直和水平构造应力使得应力场重新分布,上部塑性屈服消失,模型屈服区域减小.浅部矿体向下分层充填开挖,自重应力下,拉应力区域主要集中于六角形断面周围尤其是顶板围岩附近.深部水平和垂直构造应力改变了采场内应力状态,六角形断面周围拉应力区域减小且分布更加均匀,有利于六角形断面采场稳定.但整个模型区域内压应力升高,远离六角形断面处易出现塑性屈服,长时间开挖充填会对岩体稳定性产生不利影响.
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