四川某磷矿在矿区背斜西翼靠近轴部一带发育有F4逆断层,区内长4.3 km,最大断距为120 m.为防止断层破碎带连通矿层与富水性中等的灯影组含水层,避免井下突水事故,需要优化研究出经济合理的断层保安矿柱参数.参照防隔水矿(岩)柱经验公式计算结果,采用FLAC3D软件对矿区变形最大位置的两个典型断层剖面NF4、SF4分别在矿柱宽度为20 m、30 m、40 m工况时的变形、应力和塑性区分布进行模拟计算.结果表明:F4断层对矿区采动覆岩变形的传递具有明显的阻隔作用,断层矿柱宽度的增大有利于断层上、下盘围岩变形的控制;随着开采深度的增加,开采过程中产生的扰动应力随之增加,导致靠近断层矿柱位置应力集中显著,但断层矿柱宽度的变化对其上、下盘围岩应力分布状况影响较微弱;当矿柱宽度由20 m增大至30 m时,断层矿柱稳定性得到了一定程度的改善,当矿柱宽度由30 m增大至40 m时,断层矿柱稳定性得到明显改善.根据变形、应力计算结果,结合塑性区分布情况,建议在F4断层两侧1 920 m以上、以下区域分别留设30 m、40 m宽的矿柱.
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