摘要
小官庄铁矿矿岩软破，自生产以来，长期采用无底柱分段崩落法回采矿石。随着采矿活动的进行以及开采深度的增大，井下地压活动越来越明显，主井、1#副井井筒已经发生一定程度的移动和变形，对井下采掘作业以及矿山提升系统的安全造成一定程度的威胁。 为了限制井筒变形，矿山对小官庄铁矿北区竖井保安矿柱以外150m范围内的Ⅱ矿体开采方式改用充填法，通过充填空区，改善竖井保安矿柱的应力状态，从而缩小井筒的移动和变形幅度。当前，矿山对该范围内的Ⅱ矿体采用的是上向进路充填采矿法，该方法矿石损失贫化小，但开采效率低，劳动强度大。为提高铁矿石的产量和开采效率，根据对莱新铁矿矿体开采情况的调研及参考相关文献资料，本文试验研究采用长锚索预控顶空场嗣后充填开采实现安全高效回采的目的。该开采方式中，合理的预控顶支护参数和爆破参数是矿体安全高效开采的关键技术。为此，本文就锚索预控顶支护参数和扇形炮孔爆破参数进行优化研究，以指导矿山现场生产。 护顶巷道锚索预控顶支护参数的研究中，在总结锚索支护机理的基础上，通过悬吊理论和松散介质理论，初选出试验矿块的锚索网度和锚索长度。随后，运用FLAC3D软件对不同锚索参数下控顶效果进行数值模拟研究，并以塑性区体积为目标函数，分析比较不同锚索参数下的控顶效果，优选出合理的锚索预控顶支护参数。 扇形炮孔爆破参数的研究中，以爆破破岩机理为指导，结合裂隙圈半径和扇形炮孔工程设计，初步确定出试验矿块炮孔的最小抵抗线和孔底距范围。接着，运用ANSYS/LS-DYNA软件，模拟不同最小抵抗线和孔底距方案下的爆破破岩效果。基于Von Mises屈服准则，以矿体动态抗拉强度为依据，对比不同爆破方案的破岩效果，优选出合理的扇形炮孔参数。 基于上述研究，以优选出试验矿块预控顶和爆破相关参数为基础，对试验矿块进行了施工方案设计，并将施工方案运用到试验矿块的现场生产中，指导了矿山现场矿体的安全高效回采。
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