新疆某矿回采巷道最佳锚杆布置参数研究

以新疆某矿Ⅰ1采区回采巷道为研究背景，基于FLAC有限差分软件，对比分析了回采巷道有支护和无支护时的塑性区范围、应力和位移变化规律；对顶板中点和右帮中点分别进行了竖向位移监测和水平位移监测，对比分析了不同锚杆布置参数条件下的围岩位移变化量；对应力集中系数和围岩位移进行了无量纲化处理，得到了综合评价指标。综合FLAC数值模拟结果和综合评价指标，得出了最优锚杆布置参数，可为现场回采巷道掘进和维护提供参考。     

基于BP网络的采矿巷道围岩力学参数反分析

为较理想地处理巷道的收敛变形与围岩力学间的复杂非线性关系,应用反分析方法研究了大冶铁矿龙洞-74 m水平采矿巷道的围岩力学参数.首先应用正交试验理论确定有限元正分析的围岩力学参数取值样本,运用2D-Sigma有限元软件计算巷道的收敛变形值;然后将有限元计算位移值作为输入样本,相应的围岩力学参数作为输出样本训练BP神经网络;再将实测位移带入训练好的神经网络反分析得到相应围岩力学参数,以此围岩力学参数作为二次正分析的计算参数进行有限元计算,并比较分析位移计算值与实测值的误差.结果表明,采用该方法获取围岩力学参数是可行的,其结果符合工程实际要求.     

门克庆矿深部巷道围岩表面位移变化规律

深部巷道矿压显现明显,为研究巷道围岩表面变形规律,在门克庆矿1#回风巷布置观测点观测巷道围岩表面位移,分析巷道围岩移动与支护参数之间的关系,获得各观测点的变形发生时间、两帮的变形量和顶底板的变形量。     

基于反演理论的巷道围岩变形量预测分析

针对工作面回采过程中巷道变形严重的问题,通过遗传算法,结合有限差分方法反演出围岩力学参数弹性模量、泊松比、内聚力和内摩擦角以及测压系数对巷道变形的影响程度并进行分析,选择以位移为指标的位移反分析法,运用该方法对巷道变形进行预测,达到工程精度要求。     

基于动力系统自忆性原理的地下工程围岩变形预测方法

将“动力系统自记忆原理”引入到地下工程围岩位移时间序列预测研究,以量测得到的围岩位移时序数据作为围岩非线性动力学演化模型的一个特解,采用双向差分原理反导出围岩位移非线性常微分方程。以此作为微分动力核,运用自记忆原理建立了地下工程围岩变形预测的自记忆模型、方法和预测程序。将该方法应用于广西铜坑锡矿505 m中段巷道和湖北水布垭电站尾水隧洞围岩位移预测,研究结果表明：围岩位移自记忆预测模型具有较高的预测精度,对不同地下工程围岩时序曲线形态具有较强的适用性。     

基于弹性地基梁理论的巷道顶板变形预测

为了精 准 预 测 井 下 矩 形 巷 道 顶 板 变 形,以 大 阳 煤 矿 ３３０６轨道顺槽为工程背景,采用 Winkler地基模型、Kerr地 基模型、梁弯曲理论和现场监测手段,对比研究了采用不同 弹性地基模型时顶板变形预测结果与实测结果的差异.研 究表明:采用 Winkler地基模型和 Kerr地基模型时,巷道顶 板最大 位 移 预 测 结 果 分 别 为 １１．６ mm 和 １５．１ mm;基 于 Kerr地基模型的预测结果与实测结果基本一致,准确度平 均提高了１８．２６％;巷道顶板最大位移随两帮围岩弹性模量 增长呈指数规律降低,随巷道高度增加呈指数规律增加,并 且巷道高度对顶板变形的影响大于两帮围岩弹性模量,两帮 围岩泊松比对巷道变形的影响可忽略不计;应用 Kerr地基 模型能够准确预测巷道顶板变形,其结果为确定合理的巷道 断面和支护设计提供了依据.     

麻栗场隧道施工仿真反演分析

根据麻栗场隧道现场监测结果,采用弹塑性位移反分析的方法,得到反映围岩综合性状的弹性模量E、地应力侧压力系数K的值.通过与临近断面的监测结果进行对比,检验反演参数的合理性.结果表明,反演所得参数基本反映了工程区岩体的实际物理力学性状,对隧道施工和设计具有一定的指导意义.     

基于正交设计的不同岩石力学参数下深部巷道变形及破坏特征

为了研究不同岩石力学参数对深部巷道围岩稳定性的影响,选取与巷道围岩稳定性密切相关的弹性模量、抗拉强度、粘聚力、内摩擦角等4个力学参数,采用正交设计方法设计数值模拟计算分析,结果表明:不同因素组合下,顶板塑性区范围和变形量都要大于相同条件下底板和侧帮围岩;敏感性分析发现,内摩擦角、粘聚力对巷道围岩塑性区及变形量的影响程度较高,弹性模量和抗拉强度则相对较弱;同时,应用MATLAB软件拟合得到巷道围岩塑性区范围及变形量与各因素间的回归公式。     

基于Maxwell模型的有限元粘弹性位移分析

利用基于Maxwell模型的围岩位移的粘弹性解析解,建立了弹性模量随时间变化的关系式,并将该式应用到有限元中,得到了有限元的粘弹性位移递推公式,可以方便准确地对位移的发展做出预测。最后将该方法应用到工程实际中,计算的位移与实测位移能很好吻合,从而证明该方法是有效的。     

高应力破碎岩体巷道锚网支护应用研究

主要论述锚网支护在高应力破碎岩体巷道中的应用研究,结合矿区现场实际情况得出合理的支护参数和支护工艺,并且在支护完成后及时设置测站对围岩变形进行监测以验证支护效果。通过对巷道围岩变形监控量测数据的分析,得到拱顶下沉、周边位移的变形曲线具有明显的阶段特征;同时对变形曲线进行非线性回归分析,得到围岩变形"增长模型"的非线性回归方程,为预测围岩变形规律和最终变形提供基础和依据。锚网支护有效地解决了大顶山矿区支护难的问题,同时也为具有类似情况的矿山提供了支护参考。     

充填体矿柱刚度对采动地压分布影响分析

为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明：充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。     

考虑空间和锚固效应的硐室围岩弹塑性分析

为研究圆形硐室围岩在开挖-支护过程中的力学机制,根据围岩力学特征将围岩划分为弹性区、软化区及残余区,考虑围岩软化、扩容和空间、锚固效应,引入软化模量、扩容系数和剪胀角,推出了围岩弹塑性区应力、位移和范围的解析表达式。通过算例分析了不同因素对塑性区范围、应力和硐室周边位移的影响。结果表明:对于软化模量较大的围岩,锚固效应可有效地减小塑性区半径和位移;而考虑空间效应时,当开挖面到计算面的距离x值越小,围岩应力、位移越大,当x值大于10 m时,空间效应基本失效;锚固残余区扩容系数h3对硐室周边位移的影响大于锚固软化区扩容系数h2;根据不同长度锚杆支护下的硐室周边位移为支护结构围岩预留变形量设计提供了参考。     

深部软岩巷道开挖变形影响因素的数值分析

根据深部软岩巷道变形力学机理,采用不连续变形分析(DDA)软件对影响巷道开挖变形的岩体力学因素,包括地应力、围岩破裂面倾角、围岩块体弹性模量、围岩块体泊松比、围岩破裂面黏结力、围岩破裂面内摩擦角、围岩破裂面抗拉强度变化引起围岩变形位移的规律进行数值模拟研究分析。结果表明地应力是影响围岩变形的最重要因素,影响围岩变形的诸多因素指标存在临界值,得出了影响围岩变形位移的围岩特性因素重要性顺序,提出深部软岩巷道围岩控制的关键在于及时加固围岩以提高其残余强度,优化支护形式,在围岩中形成关键承载结构以阻止变形区的扩展。     

TSP技术在矿山井巷掘进及采矿生产中的应用探讨

探讨使用TSP技术进行矿山井巷掘进和采矿生产过程中的地质超前预报,为即将掘进的井巷、矿体内部的地质结构及其周围的地质状况提供有用信息。通过配套软件TSP win对岩体力学参数进行评估,获得地层变化的2D和3D图像,岩体中横波和纵波的波速、岩体密度、泊松比、岩体的弹性模量等,得出矿体围岩等级、长度、空间位置,可对不良地质体的空间分布、规模和类别如断层、岩溶及含水量进行预报,为超前支护和衬砌提供依据和参数,为不同地段和不良地质体的施工和采矿生产提供施工方案和解决措施。     

遇水泥化性破碎软岩巷道变形控制

针对伽师铜矿遇水泥化性破碎软岩巷道经常出现顶板垮塌和边帮变形问题,通过矿岩物理力学实验和岩石软化特征测试等室内研究手段,分析了该类软岩相关力学特性和破坏机理。实验结果表明:巷道围岩单轴抗压强度较低,软化系数为0.315,岩体的平均弹性模量也较低。矿山现有的T型钢拱架和背板木头支护无法封闭岩面,在潮湿空气及地下水作用下矿岩易崩解泥化,最终导致巷道失稳坍塌。因此采用高强度树脂锚杆、铺设钢网和喷射混凝土的联合支护方案,将对围岩的被动支护转化成围岩的主动承载。现场试验和监测结果表明,改进后的支护有效地控制了巷道围岩的变形,保障了正常生产,提高了开采效率。     

基于Mohr-Coulomb准则的球形洞室围岩应变软化弹塑性分析

通过用一系列的塑性流动与脆性跌落近似逼近峰后应变软化过程,将开挖球形洞室引起的塑性变形区划分为k个同心球壳。假定各球壳内岩体均质且各向同性,采用Mohr-Coulomb准则和非关联流动法则对受静水压力球形洞室围岩的应力和变形进行理论计算。由各球壳内岩体属性表征点建立岩体再破坏的补充方程,得到了围岩塑性半径求解方程组。通过算例验证了方法的合理性。最后,考虑岩体进入峰后阶段后,变形参数也随之劣化,讨论了弹性模量线性劣化对洞壁位移、软化半径和破裂半径的影响。     

锚杆支护煤巷稳定性模拟分析

通过相似模拟试验、位移反分析与边界数值计算, 对锚杆支护全煤巷道进行稳定性分析。首先模拟了巷道开挖以后围岩变形, 利用位移反分析法确定初始应力与围岩变形模量及泊松比等参数, 根据边界单元法数值分析结果确定围岩松动圈范围, 然后对全锚支护煤巷围岩稳定性进行分析。     

基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究

在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以（铁粉+重晶石粉）/骨料、铁粉/（铁粉+重晶石粉）、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学性质指标。试验结果表明：不同配比相似材料的物理力学参数分布的范围较大,能够满足不同性质岩体模型试验对岩体相似材料的要求;采用极差分析法分析了各因素的敏感性,发现（铁粉+重晶石粉）/骨料对试件密度、内摩擦角起主要控制作用,黏结剂浓度对试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力起主要控制作用;并作出了各因素对相似材料物理力学参数影响的直观分析图,分析了各因素对相似材料参数的影响规律。     

动压巷道锚注支护数值模拟研究

锚注支护将锚杆和注浆加固结合在一起,实现了锚注一体化．通过注浆将破碎围岩胶结成整体,改善围岩的结构及其物理力学性质,提高了围岩的强度,真正实现了围岩本身作为支护结构的一部分,大大提高了支护结构的承栽能力．本文采用大型有限元数值模拟软件ANSYS,对动压巷道锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注支护前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况等进行了系统分析,结果表明锚注支护显著提高了围岩的强度和承栽能力,有效的控制了动压巷道的损伤变形．