深竖井开挖岩爆倾向性多指标预测

工程地质勘查孔及其信息是深部岩石工程前期重要的研究对象和决策依据。综合考虑诱发岩爆的内因和外因,从岩石性质条件、围岩应力条件、围岩地质条件三个方面选取8个评价指标,基于钻孔岩芯开展了地应力测试、岩石力学指标测试、声波测试,分析了新城金矿新主井-930 m以下井筒开挖岩爆倾向性。结果表明:①岩爆倾向性并非随深度线性增长,各深度水平岩爆危险性真实值应为多种因素综合作用的结果;②新城金矿新主井-930 m以下深度井筒开挖的岩爆倾向较大,可采用作业面钻孔卸压、垂直井壁钻孔卸压、超前爆破卸压、柔性让压支护等手段进行岩爆防治;③不同指标分级方法所得结果存在一定的差异性,说明单指标岩爆倾向性评价方法存在一定的局限性,应建立更为科学的综合评价方法。     

深竖井围岩变形破坏规律及控制技术

随着浅部资源消耗殆尽,越来越多的矿山逐渐步入深采阶段,同时,深部围岩控制问题逐渐突显,亟需开展深井围岩控制技术研究,为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为 工程背景,运用FLAC3D数值分析软件,开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上,通过高应力竖井围岩控制技术优选,开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究,并进 行了现场试验。结果表明：随着原岩水平主应力差的增加,竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大,首先向最小主应力方向发展,逐渐呈现为“X”形塑性区;在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔,能将 围岩应力峰值向深部转移,降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用,井壁位移总量小于2 mm,位移速率远小于预警阈值,井壁处于健康状态,并存有一定的安全余量。研究反映出,所采用的柔性初支+现浇混凝土 井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性,应用效果较好。     

深竖井围岩变形破坏规律及控制技术

随着浅部资源消耗殆尽,越来越多的矿山逐渐步入深采阶段,同时,深部围岩控制问题逐渐突显,亟需开展深井围岩控制技术研究,为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为 工程背景,运用FLAC3D数值分析软件,开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上,通过高应力竖井围岩控制技术优选,开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究,并进 行了现场试验。结果表明：随着原岩水平主应力差的增加,竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大,首先向最小主应力方向发展,逐渐呈现为“X”形塑性区;在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔,能将 围岩应力峰值向深部转移,降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用,井壁位移总量小于2 mm,位移速率远小于预警阈值,井壁处于健康状态,并存有一定的安全余量。研究反映出,所采用的柔性初支+现浇混凝土 井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性,应用效果较好。     

会泽铅锌矿深部开采岩爆影响因素分析

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽铅锌矿是我国一个1000m深井矿山,该深井硬岩矿山开采的基本问题要素就是高地应力、构造发育.阐述了矿山的基本地质条件.通过现场调查,发现深部开采岩爆影响的主要因素是由于工程岩体性质和人工开挖引起应力重分布所致,描述了岩爆特征,总结了发生岩爆的基本规律,为建立微震监测系统提供了基本资料,同时为选择合理的采矿方法和岩爆控制技术措施提供了重要依据.     

大厂矿区深井岩爆预测

大厂矿区灾难地压研究是国家西部开发科技行动的攻关课题 ,本文从国内外岩爆研究进展与现状出发 ,结合我国深井岩爆控制的需求 ,阐述矿井岩爆研究基本思路、发生岩爆区域必备条件、矿井岩爆类别、大厂深井岩爆预测基本格局 ;指出了深化地应力分布规律、构造体系与工程体相对定位、潜能的多维复合刚度体系分配研究是铜坑矿坚硬顶板高压注水软化、高峰矿礁灰岩体岩爆触发预测的基础。大厂矿区深井岩爆的预测 ,指导了攻关课题实施 ,可供深井岩爆控制参考借鉴     

超千米竖井岩爆防控对策研究

针对深竖井施工中的岩爆问题,以弹性应变能 、平均能量释放率 、塑性区体积为评价指标,研究不同掘进速率 、竖井掌子面实施不同应力释放孔方案及井壁有无锚喷支护情况下围岩的能量释放与聚集情况等,得出降低掘进速率可以降低施工中的平均能量释放率;掌子面周边均匀布置应力释放孔,可以更好降低掌子面后方的应力集中,引导掌子面在主动释放...     

崟鑫金矿岩爆与发生机理初探

本文实录了崟鑫金矿发生的岩爆状况,通过对矿区地质构造和发生岩爆部位具有南北向的方向性的分析,认为该矿目前发生的岩爆与地质构造应力异常密切相关,结合断裂力学的基本原理初步探讨了该矿岩爆发生的机理。提出了崟鑫金矿岩爆防治的建议措施。     

当量采深估算方法在岩爆危险性等级评价中的应用

为了研究浅部岩爆危险性定量评价方法,实现矿山采场岩爆分级评价和分类治理目标,根据应力叠加原理,建立了当量采深估算模型,提出了当量采深估算方法,并确定了估算方法的计算过程.研究表明:当量采深与实际采深成正相关,与矿柱尺寸成负相关.本文以山东某矿浅部岩爆现象为工程背景,由于巷道开挖和构造应力造成采场围岩应力集中,没有达到岩...     

岩石应力松弛试验及两类岩爆研究

对岩石峰值载荷后的松弛试验发现具有两类岩爆：一类是本源型岩爆;另一类是激励型岩爆。两类岩爆概念的提出,是对现有认识的发展。应力松弛行为与岩爆的强弱程度具有内大联系,可以引入松弛系数Ｒ来描述岩爆冲击倾向,当Ｒ〉１时无冲击倾向;当０．７５≤Ｒ≤１时,有轻微冲击倾向;当Ｒ〈０．７５时,有严重冲击严重冲击倾向,图４,表２,参４。     

高海拔矿区地应力测量与岩爆倾向性评价

采用套孔应力解除法和空心包体三轴应变计,完成甲玛矿区井下4个水平的地应力测量,获得8组三维地应力状态数据,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型。根据地应力实测数据,采用多角度、多重判据对围岩岩爆倾向性进行评价。结果表明：甲玛矿区地应力以水平构造应力为主导,属构造应力场型矿区,地应力量级属中等,井下围岩岩爆倾向性为弱~中等。研究成果对指导矿山井巷工程设计、采场布置、支护参数优化及地压灾害防控等具有重要参考价值。     

基于动力学机理的施工期岩爆主动防治初探

采用Laplace变换方法得到了静水应力场中爆破开挖时初始地应力动态卸载所诱发的围岩振动,并和爆炸荷载所诱发的围岩振动进行了比较.结果表明,初始地应力动态卸载扰动是整个开挖扰动的重要组成部分,在一定的地应力水平下甚至有可能超过爆破扰动成为开挖扰动的主要成分.基于此,提出了以优化钻爆网络和起爆顺序为核心的爆破开挖扰动控制方法,该方法可以同时减小爆炸荷载引起的扰动和地应力高速卸载所引起的振动,可从一定程度上实现对岩爆的主动控制.二滩水电站和瀑布沟水电站地下厂房的开挖实例证明了此方法的有效性和实用性.     

金属矿深竖井井筒涌水特征及控制方法研究

针对井筒渗水导致的深部竖井施工难以开展的问题,通过构建井筒渗流模型,建立了不同施工层位竖井井筒的渗流量公式,并以山东纱岭金矿深竖井为工程背景,分析了不同深度井筒涌水特征,研究了水压和渗透率分别控制及联合控制下对井筒涌水量的影响。结果表明：随着井筒深度的增加,井筒累计汇水量呈非线性快速增加,其1000 m的累计汇水量接近30 m³/h,已完全不能满足施工要求。水压控制300 m以下保持不变或渗透率降低为原岩的1/7,才能保证1500 m井筒的正常施工。从施工成本和技术的角度分析,采取水压和渗透率联合控制措施可以有效控制井筒涌水。该研究可为竖井施工和井筒长期稳定提供一定的参考。     

超深竖井建设基础理论与发展趋势

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。     

玲珑金矿深部岩爆发生机理分析

玲珑金矿属于高地应力地区,岩体主要为硬脆性花岗岩.目前,该矿已进入深部开采,开采深度接近1000m,并将很快超过1000m.对此类矿床赋存条件的地下矿山,深部开采时会遇到岩爆问题.因此,岩爆的预报和防治,是该矿深部地压控制的重要内容.根据现场调查、电镜试验、室内岩石力学试验、CSIR岩体质量分级和现场地应力测量,分析了玲珑金矿深部岩爆发生机理,并提出了防治措施.     

超深竖井永久混凝土井塔凿井与冻结平行作业研究

滨海超深竖井改变了传统的施工工艺,利用永久混凝土井塔凿井,实现了施工中冻结、土建、凿井的平行交叉作业,节省了建井工期。工程施工中创新使用了新型吊盘、Ф5m凿井提升机、8m~3大吊桶、新型抓岩机及液压伞钻等装备,实现了竖井基岩段超深孔凿井爆破,大大提升了工效。     

某石灰岩矿山超深竖井帷幕灌浆设计

结合工程实例,介绍某水泥厂石灰岩矿山超深渗漏竖井帷幕灌浆工程的设计方案和实施效果,提出在竖井壁外围四周的岩体钻小孔灌注水泥浆形成防渗帷幕的设计思路,并给出了具体的注浆钻孔分布、口径、深度及灌浆水泥标号、水灰比、压力、结束标准等技术参数,为类似工程提供参考经验。     

应力松弛岩爆试验及演化模型研究

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩 爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出 了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模 型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与 机理。结果表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经 过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生 轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于 稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段, 全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整 体爆裂。整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆 开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂。 分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析 符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反 映第二类松弛岩爆演化过程。依据定义的应力松弛损伤变 量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳 定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩 爆3个演化阶段。研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长 期稳定性分析等具有很好的指导作用。     

超深竖井快速施工

随着竖井直径的增大、深度的加深,井筒施工难度逐渐加大。结合云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业3号竖井(井深1 526.5m,净直径6.5m)施工实践,对大直径深竖井的劳动组织、掘砌施工、防治水、岩爆治理以及通风、排水、供电系统等方面做了分析研究,阐述了大直径深竖井施工应注意的问题,对施工关键环节提出了新的方法和思路,对大直径深竖井施工具有借鉴意义。     

小厂坝矿区岩爆倾向性研究

岩爆倾向性是研究岩爆发生机理及发生机制的基础,本文采用脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标对矿体及上盘、下盘主要围岩进行了岩爆倾向性研究,根据各指标的评价结果进行了综合评判。研究结果显示,矿体和下盘围岩属于强岩爆倾向性,在矿体开采过程中,应加强对地压变化的监测,采取适当措施,采用合理的开采方式及开采顺序,降低岩爆发生的概率和强度。     

深竖井开凿提升悬吊系统设计与工程应用

在深竖井施工过程中,悬吊及其提升系统是制约竖井开凿速度及安全的关键。本溪思山岭铁矿新建副井深度为1503.9 m,断面净直径10 m,属大断面超深竖井。超深竖井开凿对于井筒悬吊提升系统提出更高要求。针对思山岭矿竖井施工,进行悬吊提升设计,解决超深竖井施工提升悬吊中的一些问题。