基于FLAC3D数值模拟的破碎岩体巷道支护方法研究

破碎岩体的巷道支护一直是困扰我国矿山生产建设的重大问题,破碎巷道支护巨大的返修量不仅使整个矿山生产陷入困境,而且造成每年数额巨大的经济损失,因此,巷道支护问题的研究就显得非常重要.本文结合杨山庄矿区扩大生产规模的要求,以破碎岩体这一不良工程岩体为研究对象,提出了适合破碎巷道的支护方法,并运用有限差分岩土工程分析软件FL...     

镇沅金矿松软破碎岩体巷道稳定性分析及支护技术

针对镇沅金矿巷道围岩松软破碎的情况,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的方式,对冬瓜林矿段1473 m中段巷道围岩进行了地压估算、巷道结构面调查和点荷载强度试验,分析了巷道破坏的原因,总结了巷道破坏形式,建立了巷道破坏形式的力学模型,最终分析确定了巷道破坏时的围岩受力状态.采用锚注联合支护的方式对松软破碎岩体巷道进...     

动压巷道围岩应力及变形规律研究

以盖州煤矿9106回风顺槽为研究对象,通过FLAC3D数值建模的方法对不同阶段下采掘施工对巷道围岩变形影响规律进行分析研究。分析结果表明：本巷道和顶回风巷在掘进时,巷道围岩出现应力集中现象,但是对围岩变形影响不大,邻近9105工作面回采时产生的集中破坏作用是造成9106回风顺槽煤柱垂直应力集中、侧向支承压力升高的主要原因,对巷道围岩变形具有很大影响。     

巷道与断层破碎带间距对岩体稳定性影响分析

通过数值模拟分析了巨龙铜矿平行巷道掘进过程中,断层破碎带与巷道间距对钻爆法掘进巷道围岩稳定性的影响。建立了不同巷道与断层破碎带间距下数值模拟计算模型,分析了围岩位移场、应力场及塑性区变化规律。数值模拟结果表明：巷道与断层破碎带间距为1 m和4 m时,断层破碎带对巷道围岩稳定性影响较大,巷道边帮最大位移值为6.19 cm和1.13 cm;最大主应力集中在巷道左侧围岩内,右侧围岩应力较小;水平方向应力集中在围岩与断层破碎带交界处;断层破碎带内出现塑性变形。当巷道与断层破碎带间距为7 m和10 m时,断层破碎带对巷道围岩稳定性影响较小,最大主应力与水平方向应力沿巷道中线近似对称分布,断层破碎带内无塑性变形。     

复杂破碎巷道支护效果分析与评价

金川集团龙首矿为高应力复杂破碎岩体,矿区岩体流变特性显著,巷道围岩变形量大,变形持续时间长;为有效控制巷道收敛变形,矿山采用了双层喷锚网支护的支护加固措施。为探究矿山当前的巷道支护效果,进行了现场锚杆应力和巷道收敛变形监测,结果表明:巷道锚杆整体托锚力较低,一般为锚杆锚固能力的6.67%～23.33%,为此提出了增强支护效果的建议措施;巷道围岩变形量呈现缓慢增加趋势,变形速率有减缓趋势,水平方向收敛大于垂直方向收敛,平均收敛速率0.09～0.19mm/d,处于减速变形阶段,巷道整体稳定状态良好,取得了相对较好的支护加固效果。     

高地应力破碎围岩巷道变形破坏特征及支护方式研究

巷道支护一直是阻碍矿山安全、高效开采的难题,特别是在深部高地应力区,如何通过合适的支护手段控制巷道的变形,已成为国内外学者们特别关注的工程问题。针对金川二矿区高地应力破碎围岩这一特殊的地质条件,采用现场调查与数值模拟计算相结合的方法,对研究区巷道变形破坏特征和8种不同支护方式效果进行了研究。结果表明:(1)研究区巷道的变形破坏模式可划分为6种,分别为偏压变形、顶板下沉、顶板开裂、底鼓、边墙开裂和片帮,其中片帮是最常见的一种破坏模式;(2)研究区巷道的变形破坏具有3个特征,分别为最大主应力主导性、大变形和显著的时间效应;(3)在支护方式中增加U钢支架、补充底部支护、增大锚杆长度及减小锚杆间排距几种方法均能不同程度地改善支护效果。其中,增加U钢支架和底部喷锚网支护效果最显著,可以减小约70%的巷道变形量和塑性区;增大锚杆长度能更好地控制巷道的变形和整体稳定性,但优化效果不显著;减小锚杆间排距有利于巷道各部位变形和塑性区的控制,密集的锚杆布置能够有效改善围岩的完整性,且降低锚杆排距的支护效果更好。该项研究成果为金川矿区以及具有相似地质条件的地下工程支护问题提供了借鉴。     

破碎出矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了九顶山铜钼矿2 480 m水平201采场出矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制。研究结果表明,围岩条件不同的出矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

高海拔破碎围岩排水巷道锚索支护参数优化

合理的支护形式与支护参数是确保巷道围岩稳定的关键。巨龙铜矿排水巷道Ⅳ级围岩区域采用锚杆+金属网+喷浆进行联合支护效果较差。针对巨龙铜矿Ⅳ级围岩区域支护存在的问题,在现有支护基础上增加锚索和钢拱架支护,同时增加喷浆厚度。设计了不同锚索支护参数,利用有限元数值模拟软件进行了锚索支护参数优化。结果表明：巷道围岩顶板处存在明显应力集中现象。随着锚索支护参数增加,巷道顶板处最大应力值增加。随着锚索间排距增大,巷道顶板最大位移增加,锚杆间距由1.2 m增加至2.0 m,巷道顶板位移分别为4 mm、4.38 mm、4.82 mm。锚索最优支护参数为1.6 m×2.4 m。研究结果为类似巷道锚索支护参数选取提供了理论参考。     

软弱破碎岩体工程地质调查与质量评价

合理的工程地质调查与岩体质量评价是地下工程设计、施工和采矿活动的基础,针对前河金矿软弱破碎类型岩体,在充分了解矿山地质、开采现状及软岩特点的基础上,采用适合软岩特点和符合矿山实际情况的测线法对其软弱破碎岩体进行详细的工程地质调查与分析,并采用MRMR-2000系统法和Q系统法分别对矿体和上下盘岩体质量进行了评价。结果表明：矿岩体中的结构面非常发育,均发育有3组以上的优势结构面,结构面平均线密度均超过25 条/m;矿体及上下盘岩体均属Ⅴ级,矿岩体质量总体评价均为差,其中,下盘岩体相对稍好,上盘岩体次之,矿体最差。     

小铁山岩体的CSIR分类与支护预计

本文以白银有包金属公司小铁山矿为例,介绍了岩体的CSIR分类法的特点与基本参数,以及对该矿石英角斑凝灰岩体进行CSIR分类与支护预计的步骤、方法和使用效果。     

掘进巷道过陷落柱破碎围岩控制技术研究

依据5301运输巷与TX1、X181陷落柱间位置关系以及陷落柱内破碎岩体发育情况,对围岩支护参数进行设计。现场应用后,运输巷掘进过陷落柱期间顶板、巷帮围岩处于稳定状态,变形量最大分别为156 mm、142 mm,围岩控制效果显著。研究成果可为其他矿井回采巷道掘进过陷落柱围岩控制提供经验借鉴。     

金川矿区高应力破碎岩体条件下的巷道支护技术与工程实践

金川矿区是我国有色金属行业中特大型的地下矿山，该矿区工程地质条件复杂，岩体软弱破碎，地压大，大部分巷道处于不良岩层中，巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题。本文较系统的总结了金川矿区采用的各种巷道支护方式的支护效果，尤其是对喷锚网支护、巷道注浆加固支护、多种支护方式的联合支护技术进行了详细的阐述。并根据金川矿区多年来的工程实践经验，总结推荐出了在类似的高应力破碎岩体条件下各种井巷工程的最佳支护方式。     

深部矿井回采巷道围岩变形破坏机理与控制技术研究

镇城底矿为解决22602工作面巷道围岩变形的问题,采用FLAC 3D数值模拟软件对泡沫铝释压材料、松木释压材料及置孔释压材料支护下巷道围岩的塑性区、垂直应力及位移变形进行分析,发现置孔释压材料可以有效降低围岩的变形及破坏情况,支护取得良好效果,保证了巷道的长期稳定.     

近距离开采巷道矿压及覆岩运动规律研究

以光道矿为研究背景,利用数值模拟软件对煤层与采空区交接应力分布及底板应力分布进行模拟分析,确定了下煤层巷道合理布置位置,同时通过对上工作面不同回采范围下煤层巷道变形进行分析,发现当上煤层工作面回采距离为0～60 m的范围时,下煤层巷道变形量最大,而当工作面回采大于60 m时,巷道变形量较小,巷道较为稳定.     

大变形碎裂岩体巷道锚注加固实践

针对玲珑金矿255m主运巷保护矿柱受民采破坏的具体条件,分析了巷道破坏原因．并简单介绍了锚注加固技术,通过数值模拟和实验室试验进行了锚注参数设计。工程应用实践表明．锚注加固参数设计正确,锚注加固效果明显,为矿山安全生产提供了保障．     

节理发育岩体巷道掘进爆破数值模拟与应用研究

节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论分析中节理面对爆炸应力波传播的影响。结果表明：节理面破坏了岩体的整体性,其背爆侧岩石破碎较弱,而迎爆侧由于节理的反射作用岩体破碎加剧。提出了掏槽孔中心直眼采用孔内间隔延期装药结构和?35 mm的炸药以增加掏槽爆破能量,合理布置炮孔、减少节理面附近炮孔装药量,并辅以增加炮孔深度、提高堵塞长度和质量等措施,延长了爆炸能量作用时间,提高了爆破效率。现场应用取得了良好的效果。     

巷道围岩锚固结构变形破坏特征研究

通过实际测量研究不同锚固间距结构应力变化、破坏特征,分析锚杆间距对围岩锚固结构位移场、局部变形及其整体分布的影响.得到了不同锚杆间距下围岩锚固结构的破坏特征.利用FLAC3D数值模拟软件,分析了锚杆间距对围岩锚固结构支护强度的影响,并通过巷道位移测量进一步验证了支护方案的有效性.     

基于变形监测的巷道注浆支护效果评价与分析

玲珑金矿255新巷道塌陷区岩体运用水泥-水玻璃双液注浆及锚固技术进行改造增强加固。通过对注浆前后现场大量实测资料和巷道断面及底板变形监测数据进行统计分析,发现处于采动影响的坚硬围岩、浅埋巷道围岩变形具有阶段性和可恢复性特征,巷道围岩变形经历稳定-急剧变形-缓慢变形-变形恢复4个阶段。此外,注浆后,巷道底臌减缓、原下沉逐步恢复,两帮收缩量趋于稳定,充分证明了巷道注浆效果良好,支护设计合理。     

动力扰动下深部出矿巷道围岩的变形特征

以冬瓜山铜矿井下900 m深处的出矿巷道作为研究对象,基于“隔一采一充一”阶段凿岩、分段崩落的回采方案,利用FLAC^3D数值模拟软件研究了静动态开挖过程中出矿巷道围岩的变形特征。模拟相关岩体力学参数由三轴压缩及频繁冲击扰动试验数据折减获得,采用Mohr-Coulomb模型进行静态开挖分析,结合Strain-Softening模型进行动态扰动影响模拟分析。研究结果表明：爆破产生的扰动促使围岩变形加剧,但不会改变静态开挖时围岩变形演化的规律;开挖时巷道周边产生应力卸荷现象,且顶板出现拉应力,靠近采场巷道两帮应力离散性大,造成顶板易产生拉伸破坏,靠近采场巷道两帮易发生片帮;结合深部出矿巷道实际稳定情况,推测巷道顶板及靠近采场部位易产生破坏,需加强支护,其余部位稳定性相对较好。