基于MatDEM的露天转地下充填法开采中采场与边坡稳定性的影响研究

基于MatDEM的露天转地下充填法开采中采场与边坡稳定性的影响研究

徐孟超^1,2,王运敏^3,4,李小双^1,5*

摘要: 为了系统地探讨地下矿山开采扰动下，不同坡角的高陡岩质边坡稳定性，采场顶板和覆岩变形破坏特征及其动态演化规律。以昆阳磷矿二矿露天转地下充填法开采作为研究对象，采用现场勘查、室内岩石力学试验与MatDEM离散元软件相结合的方法，建立了不同坡角下的200m高陡边坡模型，研究了35°、45°和55°这3种坡角下边坡的岩体应力和位移变化特征，地下采场应力和位移的变化规律，以及充填法开采对边坡变形破坏的影响规律。研究结果表明：露天转地下充填法开采过程中位移和应力是一个动态变化的过程，采场覆岩形成了椭圆形的沉降区域，且随着开采过程的推进，椭圆形的沉降范围发生动态变化。采场顶板的应力变化主要经历了应力重分布、应力集中、充填压力调整和应力平衡4个阶段。由于受采动效应的影响，露天边坡坡腰产生小范围的变形破坏与沉降，应力先降低后增加。采场覆岩和顶板均呈现边坡坡角越大，位移沉降范围和应力变化区间越大的规律。研究结果可为相似地下矿山开采方式选择提供借鉴。

关键词: 充填采矿法; 采场覆岩; MatDEM; 动态变化; 变形破坏; 沉降区域

图1 露天矿山采场终了边坡概况图

图3 地下回采充填顺序示意图

图4 监测点布置

图5 露天开采结束后应力分布

图6 露天开采结束后应力分布

图7 一阶段和二阶段矿房回采充填应力分布

徐孟超,王运敏,李小双.基于MatDEM的露天转地下充填法开采中采场与边坡稳定性的影响研究[J].黄金科学技术,2025,33(06):1139-1154.