金川镍矿不良岩层巷道变形与支护研究

金川镍矿是我国最大的地下有色金属矿山,该矿具有地应力高、围岩破碎的特点,巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题.介绍了金川镍矿围岩的工程地质分类、地应力的分布规律和不良岩层围岩的基本特征,总结了金川镍矿不良岩层巷道的变形破坏规律,评价了过去该矿所用的各种巷道支护方式,并介绍了金川镍矿不良岩层巷道支护的新方法采用强力喷锚网支护作为一次支护,尽快的提供支撑抗力,有效的阻止围岩松散,并在有制约的条件下,容许围岩变形缓慢发展,使围岩应力得到一定释放.二次支护采用锚注式支护方式,使浆液注入岩体裂隙,配合喷锚支护,可以形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,改变了围岩的松散结构,提高了支护结构的整体性和承载能力.在局部围岩不稳固地段,采取喷锚网支护、网钢构架支护、U型钢拱架支护及现浇钢筋混凝土支护等措施,进一步提高支护强度,避免巷道的变形破坏.目前,这一新的支护方法已经在金川镍矿逐步推广应用.     

金川镍矿的大面积开采稳定性分析与对策

金川镍矿通过二十多年的生产实践与科研工作,在矿岩特别破碎,地压很大的条件下,全面积的３￣５万平方米的矿体的连续,大面积应用下向胶结充填采矿法开采,取得了很大的成功,作者在总结经验的基础上,对二期工作大面积开采范围的矿柱留设,开采顺序,多阶段开采问题通过矿岩确定性分析提出具体意见。     

金川岩体各向异性与巷道支护变形破坏关系探讨

岩体强度和变形的各向异性直接影响岩体的稳定.通过对金川二矿区1218水平采准巷道围岩岩石及岩体结构面分形、弹性波波速值和巷道围岩位移各向异性特征的具体分析,得出了围岩的各向异性是造成金川镍矿深部采准巷道支护变形破坏的主要因素之一,也是巷道围岩变形量大、变形时间长的根本原因的结论.     

充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研究

基于地表GPS监测及地下围岩变形破坏的调查取证等大量数据资料,以金川二矿区为例,针对由充填法开采引起的地表移动、变形和破坏的现状,分别对其进行了滞后于开采的分析、对矿山井巷工程安全影响的后效性分析及空间发展过程分析。指出导致金川二矿采用充填法开采引起地表移动、变形和破坏的滞后期长、后效性强烈的原因,如充填支护作用与间断面的摩擦作用等等,并指出矿体采出至充填体充入期间围岩发生的移动、变形和破坏与整个矿山的地表岩移、变形和破坏的关系,所得的结论与现场基本一致,对今后的生产具有一定的指导意义。     

金川岩体各向异笥与巷道支护变形破坏关系探讨

央体强度和变形的各向异性直接影响岩体的稳定。通过对金川二矿区１２１８水平采准巷道围岩岩石及岩体结构面分形、弹性波波速值和巷道围岩位移各向异性特征的具体分析,得出了围岩的各向异性是造成金川镍矿深采准巷道支护变形破坏的主要因素之一,也是巷道围岩变形量大、变形时间长的根本原因的结论。     

乳山金矿采场力学稳定性模拟研究

根据乳山市金矿深部矿藏的赋存条件、围岩特征和地压显现特点,对工程围岩的稳定性进行了分类.以采场结构的稳定性为前提,以降低矿石二次贫化为目的,利用三维数值分析程序,模拟了乳山市金矿深部分别采用留矿法和上向不胶结充填分层开采两种采矿方法,得出乳山市金矿在-485 m水平以下上向不胶结充填分层回采方法是首选方案.在此基础上,确定了上向不胶结充填分层回采方法的矿房参数.     

金川矿山深部采掘条件下岩石力学研究与实践

 金川矿山经过几十年开采,开采深度已达1 000 m,复杂的工程地质条件、高地应力以及高渗透压导致深部开采工程的稳定性问题愈加突出。对金川二矿区深部850～1 000 m水平进行大量的现场地质调查研究,测试深部典型岩石的物理力学参数、膨胀与软化特性,研究岩石力学性质和地应力随埋深的变化规律。采用岩体地质力学(RMR)分类法和岩体质量(Q值)分类法,绘制二矿区深部各分段水平的岩体质量分区图。在深入调查金川矿区深部巷道变形和破坏特征的基础上,对高地应力、高渗透压下深部巷道开挖支护稳定性进行研究,结果表明,U型钢和锚杆联合支护效果最佳。全面总结金川矿区深部巷道支护经验,对巷道掘进和支护技术提出几点新的想法。研究不同开采方式对金川矿区深部充填体和围岩稳定性的影响,优化矿体回采方式,建议采用“隔三采一”布置回采进路,有助于控制围岩的变形,减弱上部充填体的下沉。     

不留矿柱下向大面积胶结充填体的地压控制效果

总结了金川二矿区１＃矿体一期工程开发经验，在矿体厚大、工程地质复杂条件下，不留矿柱、下向大面积胶结充填体能有效地控制矿区开采时的地压活动，阻止围岩和顶板下沉，保证采矿安全     

施工过程力学原理的若干发展和工程实例分析

进一步发展和补充了岩体施工过程力学原理、围岩和支护的能量转化原理以及时空变载分析原理，并结合金川镍矿、淮南新庄孜矿的巷道支护工程的时空效应和小浪底工程的洞群稳定做了实例分析。     

金川二矿区1号矿体大面积充填体—岩体稳定性有限元分析

本文应用粘弹塑性有限元方法,分析了镍基地金川二矿区1号矿体下向胶结充填中大面积充填体-岩体的整体稳定性,其主要计算结果和相应的现场观测数据基本相符合,从而比较符合实际地论证了:在金川二矿区1号矿体内,沿其矿体走向应当不留间隔矿柱而宜用大面积连续胶结充填。此项成果已在金川二矿区工程实践中应用并取得了明显的经济效益和社会效益,为金川二矿区二期工程,为国内、外类似矿山及需要“采富保贫”厚大矿体的采矿合理设计提供了可靠依据。     

BM-1型机械式多点位移计在金川矿区的应用

金川矿区不良岩层属大变形的流变岩体。在这种岩体中的(位移)物理量是反映围岩变形活动状态及其稳定性评价的主要依据。为此我们研制了BM一1型机械式多点位移计,它是量测围岩表面和内部不同深度点的位移速率、位移量及其与时间的关系,寻求松动圈和位移范围的一种直观有效的量测工具。它由锚固头,测量钢尺和孔口装置等三部分组成。锚固力主要靠压缩木膨胀产生。由于锚固力大,锚固头与孔壁建成一体,这时孔壁岩体移动就能带动测点的移动,然后从孔口钢尺读数变化中反映出来。这种位移计从1979年起在金川二矿区的各种不同巷道里安装了～百多个测点,获得了二万多个观测数据。取得了尉岩位移随时间变化的特性曲线;围岩内深达12米范围内的经向位移在时问和空间上的分布规律;以及判断围岩松动圈尺寸和位移范围的资料。在使用喷锚支护条件下,测得了两次支护合理的间隔时间和围岩允许的最大位移值。这些成果对调整支护参数、指导施工工艺过程,确保施工安全和工程稳定起到了重要的作用。     

金川矿区不良岩层巷道围岩变形控制与喷锚支护

金川矿区井巷围岩多属不良岩层,地质构造复杂,岩体软弱松散,地应力高,围岩形态变化大,而且具有显著的流变特征。因此采用传统的支护方法,并不能保证巷道的稳定。围岩变形是能集中而真实地反映围岩的受力状态和稳定程度的。因此变形量测所得的变形值、变形速率和时间效应是指导喷锚施作,评定围岩稳定程度的重要依据。塑性流变特征明显的大变形巷道中采用二次喷锚支护是解决这类岩体巷道维护的一个有效途径。初始支护应尽可能快地施作,充分利用支护的及时性、固结性和密封性,以迅速加固松散岩体,控制围岩初期的剧烈变形,并使围岩应力得到进一步释放,减轻支护结构的负担。二次支护则应有足够的滞后时间,只有在围岩变形速率明显下降时施作二次支护,才能取得最良好的效果。由此可见,必须十分重视现场监测,切实掌握围岩力学形态的变化,研究岩体的变形和破坏规律,探索围岩结构和工程结构的相互作用,进行岩体稳定性评价,这是提高喷锚支护可靠性的直接而有效的方法。     

金川二矿区深部工程地质研究与岩体质量评价

金川矿区1#矿体是金川矿区主要矿体,也是二矿区二期开采的矿体.由于矿体埋藏深而地压大,矿区地应力高,岩体节理裂隙发育,围岩稳定性极差.随开采延深、采场面积扩大,采场地压控制和巷道稳定性维护是二期开采中的关键技术问题,为了探索最佳采场地压控制措施和巷道支护技术,进行二期采场系统分析与参数优化,工程地质研究与岩体质量评价是深部开采的基础.为此,金川矿区对此进行了深入研究.首先,开展了深部工程围岩的现场调查、分析与研究,在此基础上,进行工程围岩分类和质量评价.     

破碎围岩矿体开采过程稳定性数值分析

矿山开采时,不同的施工工艺会形成不同程度的采空区和崩落空区,可能引起地表开裂和下沉,导致地面建筑物陷落、倒塌及矿区地震等严重地质灾害。分别对岷县寨上金矿采场采用充填采矿法和空场采矿法,借助ANSYS有限元计算软件进行数值模拟,确定最佳的施工方案。计算结果表明：充填采矿法可以有效减少采场地压,支撑围岩,减缓栗后空区围岩的移动和破坏。     

充填法开采引起的地裂缝分布特征与现场监测分析

通过对金川二矿区地裂缝的现场调查和槽探揭示，分析地裂缝的分布特征及其与地下采矿的关系。利用自行研制的IGG-1型裂缝计对地裂缝的发展变化进行监测。结果表明，金川二矿区的地裂缝两侧位移具有明显的三维特征。在此基础上，讨论充填法开采引起的岩体移动和地表裂缝的形成条件、成因机制及影响因素。研究结果表明，采充效应造成的围岩应力重分布、充填体刚度低、地下未充填空区的存在以及重复性的采动影响是金川二矿区地裂缝产生的主要原因。     

论某公路隧道特殊地段施工技术

随着国民经济的发展,高等级公路建设由双车道向甚至四车道发展,公路隧道由于矢跨比小,开挖后对围岩稳定相当不利,特别是隧道穿越软弱围岩时,采取合理的开挖方案及辅助施工方法对施工安全是至关重要的。结合某隧道的工程实际．介绍了隧道通过大溶洞充填区和松散刚岩堆积区所采用的开挖方法和辅助施工方法。     

海域第三系软岩巷道蠕变控制及支护机理研究

H2101是我国第一个海下采煤工作面.巷道围岩属于第三系软岩,所以巷道支护难度非常大.根据岩石和围岩的蠕变机理以及软岩流变控制原则,建立龙口矿区北皂煤矿海域第三系软岩巷道围岩蠕变最优支护计算方法,求出软岩支护的两个重要参数,即最优(小) 支护力和围岩最大允许变形量,作为进行支护设计的重要参数,为解决海下安全开采提供了理论依据.     

金川二矿深部1 000 m中段地应力测量 及应力状态研究

 金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿,而二矿又是金川镍矿的主力矿山。目前二矿已进入深部开采阶段,由于矿岩破碎、剧烈开采扰动以及巷道采场结构越来越复杂,加之应力状态的改变,围岩稳定性问题更加突出。为此在二矿深部1 000 m中段进行了系统的地应力测量,以了解深部应力分布特征及其变化规律。现场测试采用空心包体应力解除法,共获得7个测点的三维应力数据。地应力测量成果表明,在井下700～800 m深度范围内,最大主应力量值基本为20～30 MPa,大部分测点最大主应力方位为NNE～NE向,最大主应力倾角在40°以上,以水平应力为主导的应力作用特征发生改变。     

岩体隧洞开挖施工扰动以及支护变形控制研究

将地应力释放的等效节点力作为外荷载加载在开挖边界上，利用有限元软件Marc分别计算了软弱岩体和中硬岩体隧洞开挖在锚杆支护前后的位移和应力情况，通过对加锚前后岩体进行位移与应力分析，研究分析了锚杆加固对岩体隧洞开挖变形控制的影响。在锚杆加固作用下，径向位移明显减小并向远离洞壁方向移动，靠近洞壁的地方位移明显减小，可以认为锚杆支护的主要作用之一是控制围岩的变形和发展；锚杆对软岩的变形控制效果更明显一些。     

金川二矿区大体积充填体变形机制与变形监测研究

 针对金川二矿区大体积充填体稳定性问题,简要论述近年来地表岩移和井下地压显现特征,并开展大体积充填体的变形机制研究。制定针对大体积充填体变形的监测方案：采用自制的变形监测装置对1 150～1 200 m水平50 m高充填体的相对变形进行监测,采用水准仪对大体积充填体和围岩体的下沉变形进行量测。监测结果表明,大体积充填体综合下沉变形速率为16.00～51.44 mm/月,最大累计下沉量达515 mm,大体积充填体自身相对变形速率为1.953～28.585 mm/月,最大累计相对变形为285.85 mm。进一步分析大体积充填体综合变形、自身相对变形和围岩体变形的发展趋势。研究成果对于深刻认识二矿区大体积充填体的稳定性、围岩体的变形等提供了重要的依据。