某大型地下硐室群稳定性分析及加固技术研究

某大型地下硐室群作为历史文物存续时间一般有数百年甚至千年,其安全等级不同于一般岩体工程,在各种因素影响下,大型硐室群岩体结构稳定性减弱,强度降低,最终导致岩体失稳、损坏,因此对其 进行岩体稳定性分析和加固十分必要。该大型地下硐室群建设工程属于大型地下岩体开挖工程,岩体工程开挖前,通过工程地质调查显示,硐室群岩体整体稳定性较好,通过稳定性经验评价法对其进行了稳定性分析 ,发现硐室群整体稳定性好。在此基础上,采用三维数值仿真模拟计算方法对硐室群整体稳定性进行了评价,计算结果与工程地质调查、稳定性经验评价法的判断结果基本吻合,大型硐室群开挖后围岩总体上处于稳 定状态。针对硐室内局部有断层破碎带和局部块体存在失稳隐患,提出了以“锚杆与注浆、浇筑混凝土相结合”的锚网喷为主的加固方案,有有效确保了其安全稳定。     

软岩硐室反拱形底板加固技术研究

针对黄陵一号煤矿软岩硐室底鼓量大的问题,根据通讯硐室的工程地质条件,对软岩硐室的底鼓机理进行了分析,提出了底板超挖反拱浇筑混凝土加底锚杆、锚索群综合加固技术,并通过FLAC~(3D)数值模拟软件对硐室底板加固前后的效果进行了对比。现场工程实践表明,该方案有效地控制了大断面硐室底鼓的发生。     

南芬铁矿1号驱动站大硐室围岩自稳结构及其稳定性分析

结合南芬铁矿 1号驱动站大硐室的工程地质条件 ,分析了该矿岩体条件下自稳结构的形成、特点、破坏机理、支护方式的关系。在现场监测数据和有限元数值计算的基础上对南芬 1号驱动站大硐室自稳结构形成特点及工程的稳定性进行了分析     

某矿残采边坡应力场分布规律模拟研究

利用ANSYS有限元数值模拟软件,通过建立某矿追脉开采露天高边坡岩体三维数值模型,并进行了数值模拟分析计算,分析了露天矿残采边坡的岩体稳定性,结果表明,平硐追脉开采对某矿露天边坡整体稳定性影响不大,残采边坡岩体是稳定的,但应加强平硐硐口和采空区顶板的支护和管理。     

某矿残采边坡应力场分布规律模拟研究

利用ANSYS有限元数值模拟软件,通过建立某矿追脉开采露天高边坡岩体三维数值模型,并进行了数值模拟分析计算,分析了露天矿残采边坡的岩体稳定性,结果表明,平硐追脉开采对某矿露天边坡整体稳定性影响不大,残采边坡岩体是稳定的,但应加强平硐硐口和采空区顶板的支护和管理。     

深井多硐室影响下围岩稳定性控制

河南磴槽煤矿十平巷泵房硐室因受复杂围岩应力条件、埋置深度等因素影响,造成了支护难度较大。针对此硐室的破坏情况,采用数值模拟软件ABAQUS对硐室失稳破坏机理进行分析,得出临近水仓施工对泵房硐室的应力、位移的影响,进而采用“三锚”支护手段,对泵房与水仓间的岩体进行整体加固,以达到对泵房硐室稳定性的控制。监测结果表明支护方案发挥了很好的作用。     

深立井连接硐室群围岩稳定性分析及支护对策

针对深立井连接硐室群围岩稳定性控制和支护技术难题,在工程地质调查的基础上,结合室内岩石力学试验,基于广义的Hoek-Brown强度准则取得了岩体力学参数,进而采用数值模拟方法对硐室群在开挖过程中的围岩位移规律和塑性区范围进行了分析。根据数值模拟结果优化了硐室群的支护结构设计方案,并通过深浅孔方式的滞后注浆技术对围岩做进一步加固,围岩变形规律和支护结构受力的现场实测结果验证了优化支护结构的合理性,形成了深立井连接硐室群围岩失稳的控制对策。     

白坪矿大断面机头硐室结构强化机理及控制技术

采用理论与数值分析的方法对大断面硐室围岩稳定性进行了分析,反映了巷道断面尺寸的增加对围岩稳定性的影响,确定了大断面硐室支护承载结构薄弱的部位,同时针对这些薄弱部位,基于结构强化的机理,提出了深井大断面硐室结构补强加固技术,并对巷道帮顶与底板结构补强加固的效果进行了模拟分析。     

挂帮矿开采引起的残采边坡位移场分布规律

平硐追脉开采挂帮矿破坏了边坡岩体结构,使边坡岩体内应力重新分布,影响了边坡的稳定性。利用ANSYS有限元大型数值模拟分析软件,通过建立石人沟铁矿追脉开采露天高边坡三维数值模型,进行数值模拟计算,分析残采边坡的稳定性,得到结论：平硐追脉开采对石人沟铁矿露天边坡整体稳定性影响不大,残采边坡是稳定的,但应加强平硐硐口和采空区顶板的支护和管理。     

朔南矿区软岩箕斗装载硐室修复技术的研究

为了有效解决朔南矿区软岩箕斗装载硐室修复技术难度大的难题, 以麻家梁煤矿箕斗装载硐室修复工程为背景, 通过分析硐室破坏的原因, 提出了硐室合理的修复方案, 并基于广义Hoek-Brown强度准则获取岩体力学参数, 采用数值模拟方法对硐室的修复方案进行分析, 同时介绍了修复技术的施工工艺。现场工业性试验结果表明: 矿用锚索受力为76.9～131.7 kN, 周边位移为-1～1 mm, 均趋于稳定。该硐室修复方案提高了围岩与加固结构的整体承载能力, 有效地控制了软岩箕斗装载硐室围岩的变形。     

深井特大型箕斗装载硐室稳定机理及控制技术

针对葫芦素矿井特大型箕斗装载硐室的结构和地质条件,采用大型有限元软件ABAQUS研究了深井特大型箕斗装载硐室结构稳定机理,得到了硐室开挖后的应力变化规律和塑性区范围的扩展规律,提出了硐室的初次支护技术。通过数值模拟分析了支护前后位移场的变化规律,现场监测结果表明,井壁预加固与箕斗装载硐室初次支护技术能够有效控制井壁和硐室变形,保证了动态施工期间的井壁和硐室围岩稳定。     

深部高应力硐室群围岩应力分布及破坏特征模拟研究

以潞安集团李村煤矿为研究背景,在地质力学测试的基础上,采用FLAC~(3D)软件对深部高应力条件下硐室群的开挖进行数值模拟研究,分析围岩应力分布和破坏特征。结果表明:硐室群的开挖及相互扰动引起围岩应力集中和变形破坏,最终使得围岩局部失稳,处于亚稳定状态;煤岩体强度提高后,开挖造成的应力集中范围缩小,有效减弱各硐室之间的相互扰动,有利于维护硐室群的稳定性。现场试验表明采用合理的支护及加固技术能有效解决围岩变形控制的难题。     

某大型地下硐室不良地质体变形及控制措施研究

某地下硐室群地质条件复杂,根据前期地质勘探揭露的地质资料,该硐室区存在大量的不良地质体( PH 条带)。 通过不同的计算分析方案,采用三维有限元数值分析软件 MIDAS-GTS / NX,精确模拟了 PH 条带等大型地质 结构面,研究地下硐室开挖过程中 PH 条带宽度与围岩变形及塑性区分布特征,并在此基础上对硐室群进行加强支护 等措施。 结果表明:地下硐室群的围岩稳定性与不良地质体的厚度有关,即 PH 条带宽度越大,对硐室群围岩稳定性 影响越大。 数值模拟结果较好地体现了不良地质体对围岩稳定性的破坏特征,可为制定大型地下硐室群的开挖设计 和支护措施提供较好的科学依据。     

复杂岩层大断面硐室群围岩破坏机理及控制

针对复杂岩层巷道交叉点高应力集中区四周硐室群开挖围岩稳定性控制和支护技术等难题,通过对现场取样测试硐室群围岩物理力学参数、黏土矿物成分和松动圈大小,分析了赵庄煤矿三盘区带式输送机头硐室群及周边巷道围岩变形破坏特征和机理,表明硐室帮部煤柱和底板围岩是加固支护重点。利用FLAC3D数值模拟软件分析了硐室群开挖对硐室群及周边巷道围岩应力分布和塑性区分布范围的影响。基于理论分析和数值模拟提出了硐室及周边20 m范围内巷道围岩"强柱固底"的加固支护方案。现场工业试验表明,加固支护后,硐室群及周边巷道围岩变形得到了有效控制,围岩内部裂隙基本被浆液填充,60 d内围岩顶底板和两帮最大移近量分别为30 mm和50 mm,达到了理想的加固支护效果。     

软岩峒室超前注浆加固机理及方案设计

分析软岩硐室超前注浆加固机理,包括改善岩体结构、改善岩体力学性质和改变岩体破坏方式,对高家梁煤矿20307机头硐室注浆方案进行设计,选择合理的注浆材料、止浆墙、注浆孔和注浆工艺等,并提出超前注浆加固效果的检查与评价方法,为类似条件矿井超前注浆加固设计提供依据。     

深部层状红页岩巷道围岩松动圈的数值分析

对无层状岩体与层状岩体中巷道围岩松动圈的演化机制进行了模拟分析,得到了层理倾角下层状岩体中巷道围岩损伤弱化及裂纹萌生、扩张、贯通直至硐室破坏失稳过程,从数值模拟的角度定性分析了层状岩体的工程稳定问题。     

井底车场及周围硐室群应力分布规律的数值分析

通过采用数值模拟方法,模拟分析了潞安屯留煤矿副井井筒及井底车场附近巷道和硐室在开挖前后围岩应力场的变化规律,为井筒及硐室加固提供了理论依据,为今后类似条件下井底车场设计及施工提供参考。     

深井软岩硐室底板加固技术及数值模拟研究

为了解决潘一东深井高应力软岩硐室底鼓难题,根据潘一东副井东等候室的工程地质条件,通过计算机数值模拟,提出了在对硐室顶帮浇筑混凝土的基础上对硐室底板超挖回填结合深孔锚索注浆进行底鼓治理。数值模拟和工程实践表明,方案实施后不仅提高了等候室围岩的稳定性,而且有效地控制了硐室的底鼓。     

矿井避难硐室的热负荷计算与分析

通过对影响避难硐室热负荷各种因素的分析,基于半无限大物体传热模型,建立了避难硐室的传热计算微分方程。分别采用解析法、一维传热数值解法和三维数值解法对硐室岩体的传热进行了计算与对比,与此同时,研究了岩体初始温度、岩体热物性和舱体控制温度等参数对硐室热负荷的影响。结果表明：一维传热数值解法可用于硐室岩体计算;岩体的初始温度和岩体的热扩散系数对硐室热负荷的影响显著,在硐室设计前必须对岩体温度和热扩散系数进行详细测量。该研究工作可对于避难硐室的结构设计和制冷量的确定提供参考。     

废弃煤矿压缩空气储能地质安全稳定性分析

为解决去产能废弃矿井的再利用问题，根据压缩空气储能的技术特点，提出了利用废弃煤矿的深地空间进行压缩空气储能的五个原则和要求，并针对具体矿井计算了可作为压缩空气储能的地下可利用空间，提出了用于选取合适储气压力区间的四个稳定性评价准则，利用FLAC3D数值模拟软件对新集三矿地下可利用空间建立了数学模型，对主、副井筒以及-340m水平巷道和硐室在10.8MPa下支护前后的地质安全稳定性进行了数值模拟分析。研究结果表明：在10.8MPa的压力范围内，经过支护、加固后的井筒、巷道和硐室，可以满足压缩空气储能的安全稳定性要求，这为利用废弃矿井进行压缩空气储能提供了研究基础和理论依据。