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COPPER ENGINEERING铜  业  工  程1收稿日期： 2026-03-13； 修订日期： 2026-06-05基金项目： 国家自然科学基金项目（5247040409）作者简介： 陈志强（1989―）， 男， 河南焦作人， 硕士， 工程师， 研究方向： 采矿工艺与岩石力学， E-mail： 610023389@qq.com； 通信作者： 王红心， 正高级工程师， E-mail： wanghongxin@jchxmc.com某铜矿下向进路回采人工假顶结构与稳定性分析陈志强，王红心，陶林义（北京金诚信矿山技术研究院有限公司， 北京 101500）摘要： 以人工假顶采用C15混凝土浇筑、厚度0.5 m为前提， 根据弹性力学、 薄板理论， 对壁龛支撑型和吊筋悬挂型两种人工假顶结构进行了稳定性分析。结果表明： 对于壁龛支撑型人工假顶， A型板结构和B型板结构在发生最大弯矩时所承受的最大压应力分别为2.89 MPa和2.83 MPa， 均小于C15混凝土轴心抗压强度10.0 MPa； A型板结构和B型板结构纵向承载时， 实际配筋率分别为0.52％和0.16％， 均大于其承受最大弯矩所需的最小配筋率0.13％。说明壁龛支撑型钢筋混凝土结构人工假顶能满足现场稳定性要求。对于吊筋悬挂型人工假顶， 采用直径为20 mm的HRB400钢筋悬吊， 上盘吊挂筋间距按0.5 m布置， 下盘吊挂筋间距按1 m布置， 吊筋承载能力亦能满足现场人工假顶稳定性要求。研究结果可为类似矿山应用场景提供参考借鉴。关键词： 下向进路； 人工假顶； 薄板理论； 稳定性； 配筋率中图分类号： TD853 文献标识码： A 下向进路分层充填采矿法常用于矿岩条件不稳固但经济价值较高的矿体开采［1］，其核心是构筑用于下向开采的人工假顶。人工假顶的稳定性是矿体实现安全高效绿色开采的关键［2-3］。因此， 如何保证采矿过程中人工假顶安全可靠， 一直是众多学者和工程技术人员研究的重点。周玉成［4］、 况丹阳等［5］运用力学理论、 工程类比等方法， 计算出能满足三山岛金矿下向采矿安全需要的人工假顶厚度及强度。He等［6］ 基于人工顶板移动特性、 弹性地基薄板理论分析发现， 影响顶板弯曲变形的关键因素是人工顶板厚度和弹性模量。范文涛［7］、 Zhou等［8］ 运用薄板模型和简支梁模型， 研究了人工假顶的合理厚度范围。Han等［9］ 基于传感器现场实测及厚板理论， 论证了金川矿区下向进路胶结膏体充填人工假顶强度。朱俊宁等［10］ 利用塌落拱原理和组合梁原理， 设计了可确保下部遗留矿柱安全回收的方案并确定了人工假顶厚度。李施庆等［11］ 研究了用C料尾砂代替高水固结尾砂进行下向回采。刘滨［12］、 李湘洋等［13］通过优化下向进路形式， 提高了假顶稳定性。吴爱祥等［14］ 采用理论研究和数值模拟揭示了膏体假顶强度、 厚度及配筋率的变化规律， 李明骏等［15］ 采用弹性力学及数值模拟方法对武山铜矿下向进路膏体充填体顶板进行了稳定性分析。前人对人工假顶稳定性的研究多集中在假顶自身厚度、 强度及顶下回采方式、 回采顺序等方面， 对假顶的支撑结构及相关受力结构考虑较少。例如， 某铜矿矿体厚度较。 采用下向进路分层回采， 进路沿矿体布置， 上下分层充填体平行布置， 由于充填体宽度有限且两侧缺乏围岩约束，该种形式下充填体若不采取其他保证措施， 极易形成悬臂梁结构而发生垮塌失稳， 给矿山安全生产带来风险。针对上述工程问题， 本研究设计了壁龛支撑型和吊筋悬挂型两种人工假顶结构， 并根据两种人工假顶结构受力形式， 进行了稳定性分析， 研究成果可为同类矿山开采提供参考借鉴。1 工程概况某铜矿主矿体随着开采深度的增加， 地压、 地下涌水量逐渐增大， 矿岩稳固性逐渐变差， 导致开采难度越来越大。为解决上述难题， 该矿山经过采矿方法分析对比后， 选择下向进路分层充填采矿法对主矿体进行开采试验。试验区域矿体平均倾角为70°， 厚度为6~10 m， 铜（Cu）地质品位为2.81%。矿体下盘有约2 m厚的富铜矿体， Cu品位为3%~6%。矿体网络首发时间：2026-08-31 17:15:38 网络首发地址：https://link.cnki.net/urlid/36.1237.TF.20260830.1941.002