单轴加载条件下大理岩的实时轴向波速变化特征与频谱分析

为研究大理岩在单轴应力条件下的实时轴向波速的变化特征,采用自主研发设计的超声波检测替代承压装置,完成了大理岩、Q345钢的单轴压缩试验与实时轴向超声波测试,并结合FFT方法分析了大理岩试样与Q345钢试样的波速、频谱特征。试验结果表明:在单轴加载条件下,Q345钢试件耦合面的接触性状是导致其波速增长的主要原因,而大理岩纵波波速随应力的变化则受耦合面接触性状与孔隙闭合特征的共同控制,大理岩在弹性范围内的波速变化可分为孔隙压密段与线弹性段两个阶段;试件端面接触性状越稳定,波速增长越慢,波速越高,次频带谐波能量越低;随着岩石内部的孔隙、裂纹被压密,纵波波速增大,频域信号的低频段能量逐渐向高频段转移。     

缓倾斜中厚矿体分层开采与围岩控制研究

挑水河磷矿缓倾斜中厚矿体开采时，围岩的应力状况严重影响采场顶底板的稳定性。采用条带式分 层充填采矿法，通过对充填体的破坏机理进行研究，分析不同充填条带宽度、留空区条带宽度及不同充填灰砂比下 采场顶底板、充填条带的应力变形，确定充填开采可降低采场围岩塑性区比例，优化开采参数，提高采场围岩的稳 定性；通过计算受支护强度影响下的采场围岩应力分布，确定软弱结构面滑动的极限条件，对滑移区域的位置和范 围进行预测，通过加强支护以提高围岩软弱结构面的稳定性。     

基于Surpac的金昌石墨矿露天转地下优化设计

以金昌石墨矿为研究对象,建立矿体的地表模型、矿体模型和块体模型,并对矿体进行储量估算和品位报告。详细总结了该矿山露天转地下开拓方案和开采方案,论证了Surpac软件的技术优势和应用前景。     

预裂缝充水环境下减振效果研究

为研究预裂缝充水对减振效果的影响,运用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对有、无预裂缝及预裂缝充水高度不同的台阶爆破进行了数值模拟,获得预裂缝后质点峰值振动速度。对比分析不同情况下的预裂缝后质点峰值振速,结果表明:预裂缝充水小于0.2倍预裂缝深度时,充水对减振效果影响小,减振率降低约3%,预裂缝后质点峰值振速衰减符合指数关系;预裂缝充满水时,充水对减振效果影响大,减振率降低约30%,预裂缝后质点峰值振速衰减符合萨道夫斯基公式。因此,工程实际中应避免预裂缝中大量充水。     

挑水河磷矿条带充填开采参数研究

针对挑水河磷矿充填料不足的情况,提出借鉴煤炭条带充填法开采的经验,利用经典矿压理论以及三维数值模型,对充填体的破坏机理进行了研究,依据极限强度理论合理优化了条带充填参数,确定留空宽度为10 m,充填宽度为12 m,灰砂比为1∶7的最佳方案,结果表明,条带充填法在挑水河磷矿的应用是可行的。     

三轴条件下改进的Hoek-Brown准则的修正

改进的Hoek-Brown准则可以降低高围压下HB准则过高预测岩石三轴强度的偏差值。然而,该准则在实际应用中仍然存在局限:通过应用大量岩石三轴试验数据验证了该准则中岩石临界状态围压等于单轴抗压强度这个观点并不具有普适性,并得出该准则在围压高于岩石单轴抗压强度时对其预测的三轴强度与试验强度存在较大的偏差,而且该偏差随着围压的增大而增加。为克服改进的HB准则这个应用局限,通过应用岩石临界状态及岩石临界状态系数对该准则进行修正,提出了I-HB准则。应用大量岩石三轴试验数据对I-HB准则的适用性进行验证,结果显示该准则有效地解决了改进的HB准则的应用局限,并且该准则预测的岩石三轴强度与岩石试验强度更一致,证明I-HB准则优越于改进的HB准则。另外,通过与目前岩石力学界认为较好的指数型准则的比较,验证了I-HB准则对岩石三轴强度的预测具有更高的精度。     

留矿法开采露天边坡挂帮矿采场结构参数研究

以国内某露天矿山挂帮矿开采为工程背景,利用FLAC3D有限差分数值模拟软件,分析了采空区形成后采场周边塑性区分布、最大主应力分布以及采场变形,探究了境界矿柱和间柱宽度对采场稳定性的影响。结果表明,采场容易破坏的位置主要位于境界矿柱底部,且随着境界矿柱宽度的减小,其拉应力集中程度与塑性区范围均有所增加。间柱宽度减小,会导致采空区右侧底角处以及间柱底部的压应力增加,同时间柱塑性区范围逐渐增大,直至贯通。最终得到该矿挂帮矿回采的合理采场结构参数为:境界矿柱宽度16m,间柱宽度10m。     

充填体下无底柱分段崩落法采场结构参数对回采进路稳定性影响分析

针对充填体下无底柱分段崩落法的两种采场结构参数,利用FLAC3D软件对回采进路稳定性进行了数值模拟分析。发现开掘回采进路后,随着生产的推进,围岩顶底板与两帮受到拉应力的区域逐渐扩大,压应力集中区域有从进路顶、底角位置处向分段间深部围岩转移的趋势,且分段高度越小,回采进路受到相邻分段开采的影响越大。回采不同分段矿石时,变形量曲线有明显改变,故矿石回采对进路稳定性存在一定影响。底板上鼓量、顶板下沉量受开采扰动较大,两帮收敛量受开采扰动的影响较小,故在实际生产过程中,进路两帮的安全性可能优于进路顶底板。因此在生产中,要注意加强对进路顶、底板的监测,并采取支护措施增强进路顶、底板的支护。     

复杂应力条件下不同锚杆支护的巷道稳定性

以金川集团三矿区1 110 m分段掘进巷道为工程背景,为解决巷道破坏严重、返修率高的难题,采用FLAC^3D数值模拟软件,对涨壳式中空预应力锚杆和全长砂浆锚杆的支护效果进行了数值分析,比较了2种锚杆支护在最大水平主应力与巷道轴线呈不同夹角或相同夹角、最大水平主应力大小不同等条件下的巷道变形、围岩应力场、塑性区以及应力集中系数的差异。通过与现场试验数据进行对比,发现采用涨壳式中空预应力锚杆支护的巷道,在控制巷道两帮位移方面,其效果要好于全长砂浆锚杆支护的巷道;采用了涨壳式预应力锚杆支护的巷道周边受力更加均衡,有利于巷道的长期稳定,能延长巷道的维修周期,降低巷道返修率。     

复杂应力条件下不同回采与充填阶段采场稳定性分析

为研究复杂应力条件下不同回采与充填阶段采场稳定性,以金川三矿区下向分层胶结充填开采采场为背景,根据最大水平主应力σH、最小水平主应力σh及垂直主应力σv三者的大小,将原岩应力场分为σh型应力场(σHσhσv)、σhv型应力场(σHσvσh),σv型应力场(σvσHσh)3种形式,利用FLAC3D数值模拟软件,对3种应力场下,进路两帮均为矿体的一期进路,一侧为矿体、一侧为充填体的二期进路,两帮均为充填体的三期进路的回采与充填进行了分析。结果表明:若应力场由σh型应力场逐渐过渡到σhv型应力场,直至σv型应力场,一期进路拉应力与最大位移逐渐由进路帮部转移到顶、底板;而二期进路及三期进路拉应力与最大位移却均产生于进路顶板,仅随应力场改变有扩大的趋势。说明前期开采影响了地应力分布,导致回采与充填后期3种应力场下的采场应力分布与变形规律逐渐趋于相同。水平应力较大的σh型应力场中采场的稳定性较其他2种类型应力场差,但在开采与充填后期,这一趋势有所减弱。