阶段出矿底部桃形矿柱的结构参数数值计算分析

王栋毅¹，彭康^2,3，尹旭岩³，李啸³，刘照朋³

1. 中南大学资源与安全工程学院2. 重庆大学煤炭灾害动力学与控制国家重点实验室3. 重庆大学资源及环境科学学院

摘 要：针对某矿采用阶段空场崩落联合采矿法开采急倾斜极厚大矿体时存在存窿矿量多、矿石贫化损失大、空区作业危险等难题,提出了具有底部出矿结构的桃形矿柱采矿新方案。结合该矿区生产实际,设计了6种桃形矿柱方案,采用ABAQUS数值模拟软件,依据M-C准则建立桃形矿柱的弹塑性本构模型,分别分析了冲击荷载作用下桃形矿柱的应力、应变、位移响应,以及残余完整巷道长度与垂高的关系。结果表明,坡面角50°、桃形矿柱高度15 m的方案受力状态最理想,且拉伸应变及位移均较小并集中于坡脚,但完整巷道的垂高不足2 m;坡面角70°方案的桃形矿柱塑性区和破坏区范围均大于坡面角60°方案,二者的完整巷道长度与垂高均在可靠范围。经综合考虑,优选坡面角60°、桃形矿柱高度15 m方案为桃形矿柱的最优参数。

关键词：采矿方法设计;桃形矿柱;冲击荷载;数值模拟;方案优化;