首云铁矿-76m水平大断面硐室施工及稳定性分析

首云铁矿沙场矿区-76 m水平机修硐室位于地质图7~8勘探线,硐室上方区域存在F21和F33断层,围岩比较破碎,在开挖过程中,受应力释放和调整的影响,硐室稳定性较差。为此,采用导硐+天井、锚喷支护施工方案,基于3DEC数值模拟软件对开挖支护过程进行了数值模拟。结果表明,未支护前,硐室的最大位移量为60 mm,并出现楔形掉块,锚喷支护后,硐室最大位移量为7 mm,取得了较好的施工效果。     

金川Ⅲ矿区破碎站硐室施工变形监测与优化控制

为了有效控制金川Ⅲ矿区1 165m水平破碎站大断面硐室围岩变形,根据对破碎系统工程的大件道工程围岩变形监测、变形影响因素的分析得出该矿区岩体具有临界蠕变应力低和碎裂剪胀蠕变特征,且变形持续时间长.针对该岩体的变形特点,在破碎站大断面硐室施工中采用“留空让压强支”原则,并提出留空让压强支方案的综合评价指标.设计了3因素4水平的正交数值模拟试验方案,通过综合评价指标的分析确定了合理让压位移量,即毛硐让压变形90 mm,初衬让压变形0,一次支护让压变形50 mm.为了破碎站硐室的安全评价和长期稳定性预测,采用FBG点式光纤光栅传感器监测围岩变形.     

金川深部工程围岩支护时机与参数设计研究

为了解决复杂地质环境下的围岩支护时机问题,针对金川三矿1 165水平一大跨度硐室围岩进行了一系列理论和数值分析研究。首先,根据现场调查,对围岩进行了初步的工程地质评价,认为该岩体处于不稳定状态;然后,针对金川岩体的流变特征进行了理论研究,建立了非线性流变模型,通过拟合得出了最佳二次支护时机;最后,根据岩体变形特点,提出“适当让压后支护”思想,采用数值计算方法对硐室支护进行了设计研究,并得出了一系列结论。该研究表明适当让压后进行支护有利于提高围岩体的自承能力,有利于工程的长期稳定性。     

金川矿区副井工程让压支护数值分析与参数优化

针对金川三矿区副井工程的支护, 根据现代支护理念提出了适当让压后再支护的原则。通过现场调查提出了12个让压支护方案, 恰当地选取各种岩体及支护计算参数, 运用FLAC^2D数值分析软件对12个让压支护方案进行了数值分析。通过分析不同衬砌厚度下围岩收敛量、衬砌的收敛量、塑性区厚度及衬砌最大主应力与围岩让压位移值的关系曲线, 得到不同衬砌厚度的最佳让压范围和平均最佳让压值。然后又根据其最佳让压值, 模拟分析了不同支护厚度下衬砌收敛量、围岩塑性区厚度及衬砌最大主应力。通过对比分析, 得到最佳让压值下最佳的支护厚度, 最终给出了合理的让压支护方案。     

深部高应力软岩硐室注浆加固技术

为解决城郊煤矿深部高应力软岩硐室的支护难题,针对城郊矿二水平南翼变电所的地质条件,提出在硐室帮顶采用壁后注浆和底板采用预应力注浆锚索的方式进行加固。矿压观测表明,加固修复90 d后,硐室两帮最大移近量为110 mm,顶板最大下沉量为80 mm,底板最大底鼓量为38 mm。断面收敛在设计范围内,支护效果理想,硐室围岩持续大变形得到控制,硐室维护满足矿井安全生产的需求。     

跨度对顶板稳定性影响的研究与控制

针对晋华宫矿11#层8703工作面皮带机头硐室跨度大、支护难的问题,采用理论分析和数值模拟等方法,研究了巷道跨度对顶板稳定性的影响,得到了巷道顶板挠度分布的函数式和顶板位移与跨度的关系式,发现最大挠度与巷道跨度的四次方成正比,硐室顶板最大位移为拓宽前2703巷的5.89倍。根据减跨理论和悬吊理论,设计了锚杆、锚索的支护参数,解决了大跨度巷道支护难的根本问题。工业性试验表明,硐室开挖支护稳定后,硐室两帮收敛量为32.0 mm,顶板下沉23.7 mm,底鼓18.4 mm,支护效果良好。     

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。     

大断面反井施工硐室围岩变形破坏机理及控制对策研究北大核心

针对大断面硐室围岩变形破坏严重的难题,以李家壕矿大断面反井施工硐室为研究背景,运用数值模拟、理论分析、现场监测等研究方法,分析了李家壕矿大断面反井施工硐室围岩变形破坏规律,揭示其围岩变形破坏机理,并提出了针对性控制对策。研究表明:大断面硐室顶板岩层为软弱岩层,受开挖扰动影响,顶板围岩破碎,顶板水平与垂直位移显著;大断面硐室空间较大,顶板岩层处于塑性区内,顶板垂直位移为1 450 mm,是常规断面巷道顶板垂直位移的2.8倍;大断面反井施工硐室围岩稳定性控制的关键在于顶板支护。工业性应用监测表明:常规断面硐室顶底板变形量无明显变化,大断面硐室顶板最大下沉值为132 mm,两帮最大移进量为74 mm,底板无明显鼓起现象,围岩变形得到了有效控制。     

深部薄基岩矿井煤仓硐室群施工组织和支护技术

万福煤矿煤仓硐室群包括煤仓、仓顶硐室、装载机硐室、仓顶联络巷和装载胶带机巷.煤仓硐室群施工过程中,存在上覆基岩薄、断面尺寸大、开挖扰动强等问题,针对这些问题,对其施工组织和支护方案进行了针对性设计,煤仓联络巷、装载机硐室的长期变形监测结果显示,采用设计的施工组织次序及支护方式后,煤仓硐室群整体处于稳定状态,硐室两帮最大变形量仅12 mm,顶底最大移近量为21 mm.该施工方案有效地维护了深部薄基岩硐室群的长期稳定.     

千米深井中央泵房围岩支护数值模拟研究

为了保证千米深井中央泵房硐室围岩支护安全,以赵楼煤矿中央泵房硐室为研究对象,利用FLAC3D模拟软件分别建立未支护与锚网喷支护、锚网索喷支护以及锚网索喷注支护三种支护方案下的数值模型,对比分析不同支护条件下赵楼煤矿泵房硐室围岩位移和受力情况。分析结果表明:与未支护相比,支护条件下围岩位移、受力均有明显减小,其中锚注支护方案条件下围岩最大位移仅为15. 9mm,硐室围岩最大压应力为5MPa,未出现拉应力,两帮和拱部匀摊受力荷载,未出现应力集中现象;锚注支护消除了支护体系的薄弱环节,保证了中央泵房围岩的整体性、稳定性及安全性,为以后相似条件下的围岩支护提供一定的借鉴作用。     

高地应力双隧道施工围岩应力变化规律数值模拟研究

以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为研究对象,采用数值分析和相似模拟相结合的手段,对其处于不同埋深岩层围岩变化规律展开研究。为保证隧道开挖施工安全,分别对隧道拱顶围岩压力、拱腰围岩压力以及上方围岩压力进行监测。基于监测数据分析围岩应力变化规律,明确了隧道开挖对其拱顶上部岩层影响程度和拱腰不同位置岩层应力在应力释放阶段所表现形式。研究表明,拱腰围岩竖向应力在左右隧道开挖整个施工阶段,应力变化曲线主要可分为3种类型,逐渐增大最终趋于稳定型、先增加后快速下降再缓慢增加型和先增加后快速下降至0型;根据拱顶及拱顶上方岩层竖向应力曲线,可将隧道拱顶上方岩层分为3种状态,拱顶上方0~50 m应力释放“高影响区”,拱顶上方50~150 m岩层属于应力释放“次影响区”,拱顶上方150 m以上岩层属于应力释放“缓影响区”。     

浅埋连拱隧道施工动态响应特征研究

以实际工程为依托,针对浅埋连拱隧道暗挖施工稳定性问题,研究了隧道开挖过程中围岩、支护结构、中隔墙等结构的应力分布情况以及地表沉降等指标的动态响应特征。结果表明,中导洞开挖过程中,上台阶开挖对围岩应力影响较明显; 隧道施工完成后中隔墙上最大应力达7.03 MPa,侧洞拱腰及拱顶部位存在应力集中,大小为0.7~1.55 MPa; 侧洞靠近中导洞的上台阶初支结构拉应力达1.67 MPa,侧洞远离中导洞的上台阶初支结构压应力达4.48 MPa; 侧洞靠近中导洞侧台阶开挖时中隔墙应力增幅明显,掌子面远离监测面超20 m后施工对中隔墙无影响; 地表沉降最大部位位于隧道轴线处,沉降最大值为7.20 mm,沉降区域半径约25 m。     

软岩隧洞围岩稳定分析及施工方法研究

在软岩地层中开挖大跨度引水隧洞,围岩自稳能力差,如何保证围岩稳定,进行安全施工是最突出的问题。通过现场踏勘调研,根据引水隧洞的工程地质条件,建立三维模型,基于卸荷岩体力学理论与方法,对开挖后的围岩稳定性进行了详细计算分析。计算结果表明,考虑开挖过程中的动态卸荷效应后,围岩产生了较大的变形,但主要集中在断层和隧洞相交的局部位置附近,洞轴线剖面其它位置的拱顶沉降大约在10 mm左右,隧洞周边位移相对值在规范允许范围之内,没有大范围失稳趋势。断层、不整合接触带位置附近的卸荷效应影响尤为明显,出现了明显的塑性区,产生了局部变形和应力集中,应该引起足够的重视,在开挖的过程中要及时或超前支护。最后,根据计算分析结果,提出了一些切实可行的施工方法建议措施。研究成果为引水隧洞的设计和施工支护提供了重要的参考。     

深部巷道开挖加卸荷诱发围岩失稳的模拟研究

为研究深部巷道开挖引起的加卸荷现象及其诱发的围岩失稳,以埋深为1 275m的云南某矿山8#矿体1261中段沿脉巷道为背景,采用FLAC3D软件对巷道的应力场、位移场和塑性破坏区的演化规律进行模拟分析,探究开挖引起的加卸荷情况及其对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:开挖结束后,巷道围岩应力重新调整,其帮部、斜底脚以及斜拱顶处加卸荷现象明显;随着开挖的进行,巷道斜底脚处围岩应力逐渐增加,而其余位置的围岩应力逐渐减少。8#矿体有着中等至强烈岩爆倾向,主要危险区域为巷道折角处;巷道围岩位移量:拱顶帮部底板斜拱肩拱肩斜底脚。     

深部巷道开挖应力演化特征分析

深部高地应力赋存条件下,巷道开挖使围岩的应力受到扰动而重新分布,围岩应力的 变化会导致岩体破坏和损伤,甚至造成巷道的整体失稳。为研究全断面法、台阶法2 种不同开挖 方法下,围岩掌子面轴心、顶底板、边墙、拱肩等关键点位的应力演化规律,依托某煤矿巷道, 运用FLAC3D软件进行数值模拟,定量分析了2种不同开挖方法下关键点位应力大小及应力方向的演 化特征。研究表明：对于2种开挖方法,开挖后各主应力大小趋于稳定时差别较小;对于参考面轴 心监测点,全断面法开挖时最小主应力旋转成平行巷道轴线方向,受下台阶的影响,台阶法开挖 最小主应力最终旋转成竖直方向;对于边墙、拱肩、拱顶、底板、底角等其他关键监测点,最终 的应力状态相差不大,但应力演化路径相差显著,破坏机理也不同;与全断面法开挖相比台阶法 开挖下巷道底板位置处塑性区体积明显偏小,下台阶对底板围岩具有一定的保护作用。深入研究 应力变化对围岩稳定的影响对理论和工程研究具有重要意义,为开展室内实验以及现场工业实验 提供依据。     

磁西煤矿深部高应力巷道变形破坏机理及控制技术

磁西煤矿-890 m进风行人大巷工程地质条件较差、水平构造应力大、自承能力低,现已发生严重变形破坏。为有效控制巷道围岩变形,保证其稳定性,通过对不同屈服准则条件下深部高应力巷道变形破坏进行弹塑性分析,确定适合工程实际的屈服准则,并基于FLAC3D结合巷道围岩岩性成分分析、力学性质测试结果,对不同支护方案中的支护结构、支护参数进行对比优化,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压监测,进一步验证支护方案的可靠性,并获取巷道围岩开挖后的变化特征。工程实践表明,采用锚网索喷联合支护技术对提高深部高应力巷道整体性与稳定性具有较显著效果,围岩受力、变形更趋稳定,为保证煤矿的长期安全稳定提供了有力的技术支持。     

深井巷道围岩松动圈现场测试及支护方案优化

巷道开挖后围岩应力重新分布,当应力大于煤岩体的极限应力时,巷道周边一定范围的煤岩体就会发生变形破坏,围岩将破碎产生裂隙进而形成松动圈。松动圈的大小与围岩强度、原岩应力大小、巷道断面、巷道掘进与支护等多种因素有关。在分析探地雷达松动圈探测机理的基础上,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1~1.6 m,并根据测试结果对巷道的支护方案进行了优化。     

富水厚砾石层斜井围岩破坏机理试验研究(Ⅱ)

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验内容,建立了富水厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法。实现了加载作用下富水裸巷围岩破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对围岩破坏过程中围岩压力、位移和孔隙水压力变化规律进行了分析。研究结果表明,在富水砾石层斜井开挖过程中,井筒围岩塌方破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;井筒开挖过程中,围岩应力总体呈下降趋势变化,围岩破坏过程中,拱顶和两帮垂直、水平应力均呈减小趋势变化,但底板和底角水平应力呈增加趋势变化;拱顶围岩位移变化量大于侧帮位移量,底板位移量最小;孔隙水压最大时,拱顶发生冒落,渗水是导致井筒围岩最终破坏的主要因素。     

巷道动力失稳下围岩松动特征分析及支护参数选取

针对煤矿开挖导致的巷道动力失稳问题,为了提升煤矿巷道安全性,对巷道动力失稳下围岩松动特征分析及支护参数选取问题进行研究。给出乌东煤矿工程概况,在巷道设3个监测点,当动力失稳现象出现时,分析巷道围岩物理学性能,对煤矿巷道动力失稳下巷道表面位移进行监测,并进行实验分析,通过实验结果实现围岩支护参数选取。实验结果表明,动力失稳现象会导致围岩岩样的抗压强度变低;在距离工作面距离为90 m时,顶底移近与两帮收敛的变形速率最大;当监测点的监测日期逐渐上升,顶板的锚杆受力与锚索受力不断加大,其中锚索受力相对较高,而锚杆下帮受力要低于锚索上帮受力。按照实验结果设计支护参数,以防止围岩松动变形对巷道带来影响。     

基于数值分析的回填型岩溶隧道施工技术研究

为保证那丘隧道特大型溶洞地段主体结构的施工质量与结构稳定性, 在隧道底部溶腔已处治的基础上, 提出了主洞洞身开挖与初期支护施工技术, 并运用FLAC^3D对特殊断面的开挖施工进行模拟, 通过分析围岩位移与结构应力计算结果, 对岩溶整体结构开挖与支护效果进行了评价。结果表明, 围岩最大位移为5 mm, 支护结构应力小于设计抗压强度, 均符合施工设计规范指标。最后, 结合现场监测数据与数值模拟结果, 通过对比分析, 验证了实际施工技术的合理性, 可为类似工程提供参考。