坎上铁矿复杂矿床开采顶板变形预测郑立明1，田佳辉1，张振国2**（1.河北省地矿局第二地质大队，河北唐山063000；5101520253035402.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009）摘要：以坎上铁矿为工程背景，选取典型断面，采用Plaxis大型岩土工程稳定性分析软件对坎上铁矿复杂矿床开采方案进行了模拟。提取位移、应力、破坏点分布图，对矿床开采后的顶板、底板和地表的变形程度进行了预测分析，分析结果表明开采方案合理可行，研究方法对类似矿山有指导意义。关键词：坎上铁矿；复杂矿床；开采方案；稳定性分析中图分类号：P617DeformationPredictionoftheComplicatedMiningRoofinKanshangIronMineZhengLiming1,TianJiahui1,ZhangZhenguo2(1.GeologicalBrigadeinHebeiProvincialGeologyandMineralProspectingBureau,HeBeiTangShan063000;2.CollegeofMiningEngineering,HebeiUnitedUniversity,HeBeiTangShan063009)Abstract:BasedontheengineeringbackgroundofKanshangironmine,choosetypicalsectionandusethelargegeotechnicalengineeringstabilityanalysissoftwareofPlaxis,whichisforKanshangcomplicatedironminetosimulateminingscheme.Extractdisplacement,stressandwreckpointdistributionmapmakepredictionanalysisforthedeformationdegreeafterminingtheroof,floorandsurfaceofthedeposit;analysisresultsshowthattheschemeisrationalandfeasible,researchmethodhasimportantsignificanceforguidingthesimilarmines.Keywords:Kanshangironmine;Complexeddeposit;Miningscheme;Stabilityanalysis0引言坎上铁矿位于河北省滦县、昌黎两县交界处，北距京山线滦县东站8km、卢龙县石门站4km，坎上村往西4km处，矿区地理坐标为39°39′45″～39°41′30″N，118°48′～118°49′E，面积4.63km2。矿区位于丘陵与山前倾斜平原交接地带-滦河河漫滩上，被强富水、厚度较大的第四系覆盖，并直接覆盖于太古界变质岩系之上，水文地质条件复杂[1-2]。根据钻探及水文测井资料，矿区第四系底界埋深北部略浅，南部略深，北矿段为55.50～86.54m，南矿段为81.00～92.50m。坎上铁矿上覆第四系孔隙水层水量极其丰富[3]。疏干会导致当地生态环境严重破坏，且疏干工程难以完成。所以，地下开采成为坎上铁矿生产的必然选择。为防止第四系水大规模涌入造成严重突水淹井事故，地下矿床开采后，顶底板和地表的稳定性是开采方案合理的控制性因素。根据矿区的开采技术条件，适宜地下开采。采矿方法采用嗣后充填上向开采[4]，按-420m、-300m、-240m、-180m、-120m共5个开采中段设定，本文选取了北矿段1线、3线，南矿段1线，进行开采方案的可行性分析。作者简介：郑立明，(1979-)，男，硕士，工程师，主要从事矿山地质和地质勘探工作。通信联系人：张振国，(1967-)，男，博士，副教授，主要从事矿产资源开发领域的研究与教学工作。E-mail:zzg0351@163.com-1-1研究方法、软件与模型1.1方法、软件坎上铁矿矿体规模、形态、产状、延深不等，稳定性不尽相同。相邻采场和矿体之间，45505560657075以及深、浅部之间的开采相互作用，稳定性多变。加之矿床上覆稳定性极差的砂卵砾石层，问题更加复杂。所以选择采用数值法作为坎上铁矿顶板变形预测的方法。Plaxis[5]是专门用于岩土工程稳定性分析的世界知名的2D有限元计算软件。包含有摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）、胡克-布朗（Hoek-Brown）、节理岩石（JointedRock）等多种岩土工程本构方程的求解器，符合预测工作要求。1.2材料模型为进行稳定性分析，除必要的基本定律外，还应针对不同材料，建立不同材料模型。针对坎上铁矿顶板变形问题，必须给出其矿体、围岩、上覆砂砾卵石层、粘土层的数学表达，即建立它们的本构方程或材料模型。由于采用尾砂和胶结尾砂充填法对采区稳定进行防护，充填体已不只是简单的支护材料，充填体已融入地下岩体系统中，成为地下岩体体系的一个部分，所以也必须为尾砂和胶结尾砂充填体确定与其对应的材料模型。岩体在不同方向遭受某个特定的作用反应不尽相同，称之为岩体的各向异性[6]。坎上铁矿矿体和围岩互为夹层，呈层状和似层状产出，垂...