某钨矿山岩体结构面特征分析

众多地下矿山的工程实践表明,岩体的软弱结构面分布对岩体结构稳定有着重要的影响。以赣南某钨矿山易风化岩体为研究对象,开展工程地质结构调查,对矿区不同中段的主要结构面分布特征进行研究。首先,采用测线法对不同开采中段的岩体主要结构面进行测量、统计;其次,利用DIPS软件对3个中段岩体结构数据进行处理;最后,通过对3个中段的走向玫瑰图、极点图进行深入分析,得到了矿区3个中段的发育程度较高,具有明显优势产状的结构面。研究结果可为矿山围岩稳定性评价、开采方案设计、围岩支护等提供参考依据。     

边坡岩体结构面调查及渗透特性分析

通过现场岩体节理测量与调查,建立了符合实际的岩体结构面几何参数概率模型,运用蒙特卡洛方法,生成二维岩体结构面网络图,最后根据网络图,计算了岩体的渗透张量。     

松树南沟矿区边坡岩体质量评价与边坡稳定性分析

为了评价松树南沟矿区边坡岩体开挖稳定性情况,指导矿山的安全施工,以结构面测量与工程勘察为基础,分析边坡岩体结构面的分布及岩体结构特征,得到对边坡稳定起控制作用的优势结构面。利用结构面三维网络模拟技术,对上述优势结构面进行计算机模拟,建立结构面网络模型,再现岩体结构。分别沿平行和垂直各测线走向方向切割网络模型,发现岩体部分区域被结构面切割严重,为形成小规模的可动块体提供了有利条件。运用分形理论计算了各切面的分形维数,计算得出边坡岩体处于一般或差的状态;借助有限差分软件FLAC3D,计算开挖后边坡岩体的稳定性情况,结果表明：由于开挖卸荷局部边坡台阶处出现了较大的位移和塑性区,可能出现崩塌、滑移破坏,与质量评价结果一致,建议适当放缓该区域台阶坡面角。     

三峡库区高阳段库岸岩体裂隙网络模拟研究

为合理评价三峡库区高阳段库岸岩体结构特征,为工程整治提供依据,对区内岩体进行了裂隙调查及网络模拟研究。通过野外岩体裂隙的实际测量和调查,建立了较为符合实际的结构面几何参数概率模型。应用蒙特-卡洛法和直接法原理,利用计算机模拟得出符合实际的二维裂隙网络图,并进行了一些改进和有关问题的探讨,如广义RQDt计算、裂隙线连通率计算等。最后在此基础上对研究区内岩体的工程地质性质作出切实的评价。     

边坡岩体结构面调查及渗透特性分析

通过现场岩体节理测量与调查，建立了符合实际的岩体结构面几何参数概率模型，运用蒙特卡洛方法，生成二维岩体结构面网络图，最后根据网络图，计算了岩体的渗透张量。     

露天矿边坡岩体结构面调查及渗透特性分析

该文通过现场岩体节理测量与调查，建立了较为符合实际的岩体结构面几何参数概率模型；运用蒙特卡洛法，生成二维岩体结构面网络图，最后根据网络图，计算了岩体的渗透张量。     

结晶岩体各向异性渗透特征的评价

本文首先讨论了岩体渗透率张量法存在的缺陷,提出了修正渗透率张量法并编制了相应的计算程序。其次,用渗透率张量法计算了长江三峡三斗坪坝址花岗岩体的渗透率。最后,分析了渗透率张量法、实际岩体中导水裂隙量测法、节理导水网络计算机模拟法的结果,得出了较一致的结论,这三种方法的结果较真实地反映了岩体的渗透习性。     

巷道围岩渗流场和应力场各向异性特征分析及应用

依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量（ShapeMetriX3D）系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论计算岩体的渗透张量和弹性张量,研究了岩体力学参数各向异性和尺度效应;最后,建立了平面应变情况下的巷道围岩各向异性渗流力学模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,计算得到了可以考虑节理分布特征的巷道围岩应力场和渗流场,并讨论了岩体力学性质主方向对围岩应力场、渗流场及损伤区的影响。研究表明,岩体的各向异性对数值模拟结果影响显著,等效连续介质的各向异性模型能考虑岩体结构面的影响,更符合工程实际。     

基于实测结构面的岩体渗流特性分析

通过数字化量测方法,现场实测了建立结构面网络所需的参数,如迹长、空间三维坐标等。将获得的结构面空间三维坐标转化为二维坐标,采用离散单元方法定量地进行渗流分析,主要的工作包括:根据实测的结构面参数、迹长与隙宽的关系,确定不同裂隙的隙宽,从而建立结构面网络模型;计算了实测结构面中所选研究区域不同方向的等效渗透系数(5.4416×10~(-6)~9.7611×10~(-6)m/s),将获得的渗透系数绘制在极坐标系中,获得了岩体渗流的主渗透方向。根据渗透椭圆在三维空间中的分布,分析发现主渗透方向向左偏离正北方向约63°~78°,而另一等效渗透系数比较大的方向向左偏离正北方向约18°~33°,与实测露头面中两组夹角约为60°~70°优势裂隙组的方位一致,验证了采用实测结构面进行数值模拟的合理性。     

基于博弈论的地下矿山岩体质量可拓评价研究

对三山岛新立矿区-400 m中段岩体质量等级进行评价,评价指标参考RMR分类法,并考虑完整性系数KV和地应力修正系数Q。引入可拓学理论,建立岩体质量评价物元模型,提出基于博弈论的最优组合赋权法确定指标权重,建立基于博弈论最优组合赋权法的可拓理论。同时,应用修正RMR分类法对-400 m中段岩体质量进行评价。研究表明,基于博弈论的岩体质量可拓评价能反映待评岩体与相邻等级之间的距离,较修正RMR分类法更加精确,从而使采矿方法设计及开采过程中的安全支护措施更加合理,为确保矿山安全、高效开采提供了技术支撑。     

露天采坑烧变岩与古冲沟区域水文地质“双探三预测”技术

榆林某露天矿首采区东端帮涌水区域位于烧变岩与古冲沟区域，水资源储量巨大，穿孔时涌水明显，给采坑剥离带来巨大安全隐患。为了保证采坑安全生产，对东端帮区域进行水文地质勘查工作，采用瞬变电磁法、高密度电法为主的“双探”技术进行富水性探测，开展钻探及抽水试验工作,进行渗透系数、单位涌水量及区域涌水量的“三预测”工作。结果表明：榆林某露天矿首采区东端帮“双探”物探成果中古冲沟与烧变岩区域低阻异常范围最大，异常强度极强-强趋势，推断存在导水通道，将上部含水层和下部含水层连为一体，补给来源丰富，富水强度极强。对于烧变岩和古冲沟发育区域，烧变岩含水层呈现“极高渗透系数高涌水量”特征，表明下方烧变岩层连通性好，为强富水性等级；混合段呈现“中渗透系数高涌水量”，表明中间混合段岩层连通性一般，动水量较丰富，混合段也为强富水性等级。采用大井法以及集水廊道法对东端帮烧变岩区域和古冲沟发育区域206 m物探强富水区域涌水量进行预计，预计涌水量为6453.78 m3/d。     

古交矿区中奥陶统断层突水机理研究

采用MTS电液伺服岩石力学实验系统,利用特制的渗流实验装置,对断裂构造岩的样品,模拟不同应力场条件,测试样品的渗流速度,计算样品的渗透系数,得到不同矿山压力下,断层带的导水能力大小.在古交矿区的地层岩石组合条件下,断层带处在中奥陶统顶板附近的破碎岩石,其导水性较差,断层导通中奥陶统地下水可能性较小.     

三山岛金矿海底采矿的采准工程优化

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山研究采用机械化上向水平分层全尾砂充填法开采。通过无轨采准系统工程优化研究,确定分层高度为3.3 m,当矿房宽度采用15 m左右时,分段高度采用10～13.3 m比较合适。应用效果证明,优化设计为新立矿区海底矿石资源安全经济开采提供了技术保障。     

基于RFPA~(2D)-Flow软件对裂隙岩体渗透特性表征单元体的研究

大型水利水电工程多依附于高陡裂隙岩体边坡而建,而边坡的渗控结构成为研究重点。为进一步研究裂隙岩体渗透特性及其各向异性的影响因素,基于C语言程序,考虑不同迹长、密度的概率分布,通过蒙特卡罗方法生成随机裂隙,然后将随机裂隙导入有限元渗流计算软件RFPA~(2D)-Flow,形成渗流裂隙网络模型。通过对不同的方位、不同尺寸上的等效渗透系数的模拟计算,得到不同工况下的渗透张量,结合类张量特性和类常量特性判定依据,确定渗流表征单元体,并自定义渗透特性各向异性系数,研究裂隙的密度、迹长对岩体渗透张量、表征单元体尺寸和各向异性系数的影响。结果表明:①裂隙密度和裂隙迹长对裂隙岩体的渗透主值影响较大,但对渗透主方向几乎无影响,随密度或者迹长的增大,裂隙岩体的渗透主值逐渐增大;②在一定范围内,随着裂隙密度或迹长的增大,裂隙岩体的渗透表征单元体尺寸逐渐减小;③裂隙岩体渗透特性的各向异性系数r随密度增大逐渐减小,随裂隙迹长增大呈现先减小后增大的趋势。在此基础上,以锦屏一级水电站坝区左岸边坡裂隙岩体为例,根据地质勘探所获的裂隙概率分布特征及相关参数,利用本文研究方法进行渗流数值模拟计算,确定锦屏左岸裂隙岩体的渗透张量和表征单元体尺寸,并结合现场压水试验结果对本文数值模拟结果进行修正,修正系数在一个数量级之内,说明本文模拟计算结果与实测结果相近。     

海底下金矿床开采岩移特征数值模拟动态分析

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,设计生产能力达到6000t/d,大量、快速、高强度海底采矿与井下大量爆破势必引起海床变形与沉降、潜藏海水大量涌入井下的巨大安全风险。根据新立矿区开采技术条件,分析其不同原岩应力场下的次生应力场及岩移特征,研究结果表明,水平构造应力场对开采引起的地表沉陷有明显的抑制作用,但会引发更大的水平位移,建议至少预留65m保安矿柱,以确保矿区安全生产。     

Nonlinear coupling analysis of coal seam floor during mining based on FLAC<Superscript>3D</Superscript>

Based on the hydro-geological conditions of 1028 mining face in Suntuan Coal Mine, mining seepage strain mechanism of seam floor was simulated by a nonlinear coupling method, which applied fluid-solid coupling analysis module of FLAC^3D. The results indicate that the permeability coefficient of adjoining rock changes a lot due to mining. The maximum value reaches 1 379.9 times to the original value, where it is at immediate roof of the mined-out area. According to the analysis on the seepage field, mining does not destroy water resistance of the floor aquiclude. The mining fissure does not conduct lime-stone aquifer, and it is less likely to form damage. The plastic zone does not exactly correspond to the seepage area, and the scope of the altered seepage area is much larger than the plastic zone.     

三山岛金矿中段盘区间合理回采顺序动态模拟选择

采用ANSYS有限元数值模拟方法动态模拟并计算了三山岛金矿新立矿区中段盘区间不同回采顺序下不同开采步骤的围岩应力和位移状况, 结果表明, 间隔两个盘区回采一个盘区的方案能取得较好的效果, 为三山岛金矿新立矿区海底安全高效回采矿石资源提供了技术支持。     

榆神矿区中深煤层开采覆岩损伤变形与含水层失水模型构建

煤层开采覆岩变形损伤是含水层失水主要原因,针对榆神矿区中深煤层开采影响下含水层失水规律研究程度不高问题,根据矿区主采煤层覆岩的地质与水文地质结构特征,总结提出中深煤层开采覆岩损伤变形影响下含水层"侧向直接与垂向渗漏"复合失水模式,以COMSOL多物理场耦合数值分析软件为平台,提出了中深煤层开采覆岩变形损伤与含水层失水数值分析模型的构建方法:①利用岩石力学模块,通过建立煤层开采条件下覆岩采动应力、孔隙率与渗透率耦合关系,模拟输出弯曲带覆岩各剖分节点的位移变形量,计算采动渗透系数变化;利用Mohr-Coulomb塑性破坏准则识别出采掘扰动下导水裂隙带的发育范围;②利用COMSOL软件平台中大变形几何体自动重新剖分计算模块,重新进行网格剖分,形成采动变形二次剖分网格;③在达西渗流模块中,根据含水层与导水裂隙带间的地下水运动状态的转化特征,把采动导水裂隙范围数值处理成达西渗流边界,重新输入采动渗透系数参数,以建立含水层地下水失水分析模型。最后以榆神矿区曹家滩煤矿为分析案例,建立工作面尺度上煤层开采覆岩损伤变形与含水层失水分析模型,模拟得出工作面2~(-2)煤层分层开采(5 m采高)条件下导水裂隙最大高度为128 m,发育至直罗与延安组基岩含水层内部,含水层失水总量35.84 m~3/h,其中侧向直接与垂向渗漏失水量分别为23.17,12.67 m~3/h,煤层开采对近地表松散含水层影响小;一次采全高(10 m采高)条件下导水裂隙最大高度为202 m,发育至富水性好的风化基岩含水层内部,失水总量增加至130.31 m~3/h,其中侧向直接与垂向渗漏失水量分别为92.65,37.66 m~3/h,煤层开采对松散含水层影响较大。     

高承压水上采煤可行性分析及安全开采评价

针对深部矿井承压水上采煤导致的底板突水问题,在深部开拓时,必须进行必要的可行性分析和安全开采评价。通过对某矿区深部扩大区水文地质条件分析,认为该区域煤矿可开采。利用底板岩体渗流模型及修正的水力参数,基于FLAC^3D各向异性渗透模型进行应力场-渗流场耦合模拟,得出底板破坏深度。结果表明：正常区段工作面底板破坏深度为25 m,受构造破坏区段底板破坏深度为50 m。根据突水系数法对安全开采深度及工作面斜长进行了评价,提出了可行的水害防治措施。保持0.06 MPa/m的突水系数,采取疏水降压措施,把水头疏降到-950 m标高时,15煤层工作面的开采是安全的。