新书发布：化工矿山露天转地下开采技术

本书结合云南滇池区域典型的深凹露天化工矿山——云南磷化集团有限公司晋宁磷矿、昆阳磷矿的开采情况，以层状高陡岩质边坡与房柱法地下开采耦合作用下岩体的采动演化特征这一科学问题为研究目标，阐明露天终了层状高陡岩质边坡对地下开采的坡高、坡角的影响效应，建立边坡影响下地下采场上覆关键层的非线性力学分析模型及岩体变形破坏演化的形态方程，揭示化工矿山露天转地下开采后层状高陡岩质边坡与地下开采耦合作用下岩体非线性变形机制与动态失稳机理，为矿山露天转地下后的地压管理与控制及露天边坡的安全维护提供理论依据。

磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工矿物原料及不可再生的矿产资源。磷矿主要用于生产磷肥，我国用于磷肥生产所消耗的磷矿石约占磷矿石消费总量的85%；也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类产品，这些产品被广泛应用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等部门。同时，磷是植物生长必不可少的三大营养元素之一，而且不可替代。

固体磷矿石是目前人类唯一能够开采利用的磷资源，具有不可替代、不可再生的特性，广泛应用于农业、医药、军工、食品等领域，磷资源的高效开发利用是关系我国粮食生产安全的重大课题，具有重要的战略意义。随着资源开采，磷矿石资源日趋枯竭，国土资源部(现自然资源部)将其列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一，并于2016年将磷矿石纳入我国战略性矿产目录，随即出台了环保限采、征收资源税等政策，限制磷矿资源的过度开采。我国磷矿绝大部分属于海相沉积型磷矿，缓倾斜薄至中厚难采磷矿床占已探明工业储量的70%以上，而露天开采的磷矿山约占已探明工业储量的30%，最具有代表性的矿山为云南滇池区域的昆阳、晋宁、尖山、海口等大型露天磷矿山。

“十二五”末期以来，随着我国浅部磷矿资源逐步开采殆尽，我国露天磷矿主产区云南滇池地区、贵州瓮福地区、湖北胡集地区的露天磷矿山逐步进入深凹露天开采阶段，部分矿区(贵州穿岩洞磷矿、湖北黄麦岭磷矿、云南没租哨磷矿)甚至已经转入地下开采阶段。特别是占我国露天产磷总量90%左右与占磷总产量25%的云南滇池地区的磷矿，其成矿年代久远、历经地质构造活动频繁、地处云南高原滇池周边这一重要生态敏感区域，为大型沉积型连续层状矿床，呈缓倾斜、含软夹层、薄至中厚的赋存状态，埋藏深度为50～400m的近浅埋矿床历经多次地质构造与浅部露天采矿作业扰动，呈现典型的松散体特征，矿体顶板与围岩节理、裂隙发育，属于典型的不稳定岩体类型。同时，矿山由露天转入地下开采后，矿体上盘附近还矗立有露天开采形成的层状高陡岩质边坡，该类型露天边坡的存在对地下开采的顺利进行产生重要影响。

矿体沿走向推进不同距离Y=170m剖面垂直应力演化云图

矿体推进不同距离沿倾向垂直应力等值面图

目前，国内缺乏系统研究磷矿山露天转地下开采技术的专业性图书，该书在系统理论研究的基础上，以层状高陡岩质边坡和坑底周围岩体与地下采场围岩及其上覆岩体组成的“露井二元复合采动系统”为研究对象，综合应用现场调研、数值模拟试验、相似材料模拟试验及理论分析的研究方法，揭示露天转地下开采后层状高陡岩质边坡与地下开采相互作用的岩体非线性变形机制与动态失稳机理，为露天转地下开采后地压管理及露天边坡安全维护提供理论依据，是对我国化工矿山露天转地下开采具有较好参考价值的专业图书。

全书共八章，针对矿山由露天转地下开采后，边坡及坑底周围岩体与地下开采组成一个复合动态变化体系，其变形和力学行为极为复杂，局部呈现出典型的非线性特征这一关键科学问题，以缓倾斜、含软夹层、薄至中厚磷矿床露天转房柱法地下开采为依托背景，拟在现场调研、相似材料模拟试验、数值模拟分析与理论研究的基础上，研究露天层状高陡岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体应力场、位移场及变形破坏场的动态演化特征，阐明边坡对地下开采坡高、坡角的影响效应。基于岩体弹塑性理论、赖斯纳(Reissner)中厚板理论，运用数学化归分析法，引入边坡效应因子K，构建地下采场上覆关键层分阶段特征的力学分析模型及岩体变形破坏演化的形态方程，提出岩体采动失稳的力学条件判据，揭示露天转地下开采后层状高陡岩质边坡与地下开采相互作用的岩体非线性变形机制与动态失稳机理，为复杂地质赋存条件矿山露天转地下开采后地压管理与控制及露天边坡的安全维护提供科学依据。

在GeoModeller中建立建模地层的地层序列

预留隔离顶柱50m上盘矿开挖后有限单元网格

预留隔离顶柱50m上盘矿开挖后最大剪应力示意图

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