顶柱

安全矿柱

顶柱是指一种安全矿柱。是由地下采场顶部的终止回采水平至上邻阶段的运输巷道底板之间，为安全而保留的那部分矿体。

顶柱稳定性

随着矿山露天开采深度的增加，开采成本同时也在增加。从开采技术和经济利益角度分析，露天开采越来越不适合。为了保持开采矿量的稳定，矿山一般采用露天和地下联合开采方案。露天转地下的方案很多，根据石人沟铁矿的实际情况(采用场内排渣，将要采用地下开采的南区其露天坑已作为北区露天开采的排渣场) ，采用留设境界顶柱的开采方案，在露天坑底留有一定厚度的境界顶柱，以保证开采的正常进行。境界顶柱厚度的确定需要考虑很多因素，留设过小会影响地下开采的安全；留设过厚又会造成矿产资源的严重浪费(矿柱回采率只有40 %左右) 。所以，境界顶柱厚度的确定是一项非常重要而又复杂的工作。

顶柱的作用

顶柱是指一种安全矿柱。是由地下采场顶部的终止回采水平至上邻阶段的运输巷道底板之间，为安全而保留的那部分矿体。顶柱的作用是保护上邻阶段运输巷道的安全，隔离已采区崩落的岩石。

顶柱确定方法

影响境界顶柱安全厚度的因素较多，不同因素的组合及参数的不确定性，使得难以用理论方法计算。国内外确定采空区处理所需境界矿柱厚度的方法主要有以下几种：

(1) K. B. 鲁别涅依他等人的公式；

(2) B. И. 波哥留波夫的公式；

(3) 平板梁理论推导；

(4) 松散系数理论；

(5) 经验类比法等。

综合来看，这些公式都有一定的假定条件和片面性，存在一定的适用范围，并不能完全真实地反应实际情况。因此，这些公式不完全适合确定境界矿柱的厚度。

总结

(1)线断面由于矿柱较薄，采空区宽度小，预留的顶柱厚度较大，开采引起的顶柱拉应力区较小，稳定性较好，使得其比较安全，当采高达30～40 m 以上时，两帮可能出现局部塑性区，不会影响安全生产。

(2)线断面矿柱较厚(16～20 m 左右) ，尤其是空区宽度大，开采引起的顶柱拉应力区较大，在上覆岩体自重作用下，顶柱的两侧接触面局部破坏，但没有形成自下向上到坑底的连通面，稳定性较好，不会形成突然冒顶灾害。考虑到地下水对底板面弱化作用，间柱的保护作用显得格外重要，要加强间柱的维护，并注意观测其变形破坏状况。

(3) 断层是危害采矿顺利进行的主要控制因素。空区穿越断层，将引起围岩破坏，并诱发顶柱冒落和突涌危害，现场风巷施工时确发生了类似危害事故。建议巷道掘进通过线断面时，遇到断层前，要打超前探测孔，观测断层与地表的水力联系和涌水量，为进一步分析突涌灾害提供可靠依据。为了确保间柱的足够尺寸，测量间柱变形破坏情况，建议在巷道掘进时，观测巷道岩壁的裂隙分布、产状和淋水情况。

(4) 顶柱和两侧围岩的不整合接触面是突冒、突涌失稳模式的控制边界，它的抗剪强度和渗透系数是顶柱稳定性的关键指标。在实际采矿时，需要测量该面的张开宽度、淋水和位移变化，修正计算模型的力学指标和分析结果。

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