金川二矿区地下巷道变形监测分析及应用

金川矿山地下工程围岩的工程地质条件差，地压活动强烈，尤其是处于采矿动态环境中巷道的失稳更为严重。通过对二矿区地下巷道的长期变形监测，结合现场工程地质调查研究，综合分析了采准巷道的失稳主要受采动因素和岩体结构因素的影响。提出二次支护与巷道破坏后的重新支护宜强不宜弱的论点与地压控制措施，为后续采矿的顺利进行提供科学依据。     

金川二矿区采场巷道围岩与充填体收敛变形监测研究

金川二矿区深部开采过程中采场围岩及充填体的稳定性是二期安全生产中的关键技术问题.随着开采深度的增加,采场面积扩展和地压增大,采场围岩及充填体潜在着严重的屈服破坏和整体失稳的可能.为了进行采场及充填体稳定性预测,金川矿区对此进行了多种手段和全方位的变形监测.收敛监测是其主要监测手段之一.简要介绍了巷道收敛监测网布设、监测方案以及监测结果,并给出了监测所获得的一些结论.     

金川镍矿不良岩层巷道变形与支护研究

金川镍矿是我国最大的地下有色金属矿山,该矿具有地应力高、围岩破碎的特点,巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题.介绍了金川镍矿围岩的工程地质分类、地应力的分布规律和不良岩层围岩的基本特征,总结了金川镍矿不良岩层巷道的变形破坏规律,评价了过去该矿所用的各种巷道支护方式,并介绍了金川镍矿不良岩层巷道支护的新方法采用强力喷锚网支护作为一次支护,尽快的提供支撑抗力,有效的阻止围岩松散,并在有制约的条件下,容许围岩变形缓慢发展,使围岩应力得到一定释放.二次支护采用锚注式支护方式,使浆液注入岩体裂隙,配合喷锚支护,可以形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,改变了围岩的松散结构,提高了支护结构的整体性和承载能力.在局部围岩不稳固地段,采取喷锚网支护、网钢构架支护、U型钢拱架支护及现浇钢筋混凝土支护等措施,进一步提高支护强度,避免巷道的变形破坏.目前,这一新的支护方法已经在金川镍矿逐步推广应用.     

开滦矿区深部开采中巷道围岩稳定性研究

在对开滦矿区赵各庄矿、唐山矿深部开采过程中巷道围岩变形、破坏特征和矿井动力显现观测的基础上,结合数值模拟研究发现:(1)开滦矿区在千米深开采时水平构造应力远大于自重应力,原岩应力值远大于巷道围岩强度值,巷道将不可避免地要遭受破坏并表现为大变形强流变和严重底鼓;(2)随着开采深度增大,软弱煤岩层发生冲击地压的危险性随之增大,通常以煤层的整体突出为特征,其发生机理和高应力状态下硬岩(煤)中的岩爆有区别;(3)原岩应力状态对巷道围岩的变形破坏有着重要影响,而巷道形状对巷道围岩的破坏形式影响不大。     

金川二矿某巷道围岩力学参数对变形的敏感性分析

为了给金川镍矿采场及巷道稳定性分析的参数选取提供可借鉴的依据，利用非线性弹塑性有限元法，对位于金川二矿区底盘某采准巷道围岩力学参数(变形模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角)对变形的敏感性进行分析。分析结果表明，这4个参数对变形的敏感度不尽相同，从大到小依次为：变形模量、内摩擦角、泊松比、粘聚力，且其变形模量与内摩擦角的敏感度远大于泊松比和粘聚力的敏感度。这一分析结果对今后金川镍矿的稳定性分析具有一定的参考价值，尤其要求对变形模量与内摩擦角的选取一定要谨慎。     

金川二矿区巷道围岩力学参数空间效应数值分析

用有限元位移反分析法，对金川二矿区某巷道的围岩力学参数(变形模量)进行了空间效应的数值分析。分析结果表明，在岩体破碎、工程地质条件恶劣且处于高地应力环境中的金川矿区，巷道由于开挖卸荷，岩体质量下降，相应的力学参数变化很大。最后，初步得出了此巷道围岩变形模量的空间分布规律。     

金川镍矿1~#矿体稳定性问题研究

金川镍矿是世界著名的多金属共生的特大型硫化矿床,1#矿体又是金川镍矿的重中之重.矿山开采过程中,工程地质条件复杂,岩石力学问题突出,一直是制约矿山安全生产、持续发展的难题.本文总结了1#矿体开采过程中的岩石力学和工程地质研究的历史过程,旨在为金川矿山可持续稳定发展、全面认识1#矿体地质力学特性、科学合理地进行深部采矿设计,提供理论上的背景支持.     

金川二矿区大体积充填体变形机制与变形监测研究

 针对金川二矿区大体积充填体稳定性问题,简要论述近年来地表岩移和井下地压显现特征,并开展大体积充填体的变形机制研究。制定针对大体积充填体变形的监测方案：采用自制的变形监测装置对1 150～1 200 m水平50 m高充填体的相对变形进行监测,采用水准仪对大体积充填体和围岩体的下沉变形进行量测。监测结果表明,大体积充填体综合下沉变形速率为16.00～51.44 mm/月,最大累计下沉量达515 mm,大体积充填体自身相对变形速率为1.953～28.585 mm/月,最大累计相对变形为285.85 mm。进一步分析大体积充填体综合变形、自身相对变形和围岩体变形的发展趋势。研究成果对于深刻认识二矿区大体积充填体的稳定性、围岩体的变形等提供了重要的依据。     

基于软弱夹层损伤破坏模型的软岩巷道支护优化研究

 深部岩体巷道开挖中,软弱夹层的存在很大程度上影响地下工程的稳定性。针对矿山深部软岩中软弱夹层易破坏离层的特点,建立岩体软弱夹层指数形式的非线性离层损伤破坏模型,并采用大型有限元软件ABAQUS对刘庄煤矿深部含软弱夹层的泥岩巷道支护方案进行优化,针对巷道施工期间出现的底臌变形大及软弱夹层围岩变形失稳现象,提出采用预应力底锚索、反底拱及全封闭钢拱架支护措施,有效遏制了软弱夹层失稳破坏和底臌变形大的问题。研究成果为类似巷道工程支护提供有益借鉴。     

金川岩体各向异笥与巷道支护变形破坏关系探讨

央体强度和变形的各向异性直接影响岩体的稳定。通过对金川二矿区１２１８水平采准巷道围岩岩石及岩体结构面分形、弹性波波速值和巷道围岩位移各向异性特征的具体分析,得出了围岩的各向异性是造成金川镍矿深采准巷道支护变形破坏的主要因素之一,也是巷道围岩变形量大、变形时间长的根本原因的结论。     

金川不良岩层巷道锚注支护试验研究

分析了金川矿区不良岩层巷道支护现状,论述了新型锚注支护技术的适用性。通过锚注支护用于二矿区1198水平分段道修复的现场试验,介绍了锚注支护设计方案、技术参数和施工工艺,巷道修复前后围岩变形观测结果表明,锚注支护取得良好效果。研究认为,锚注支护效果良好、成本低、施工简便,是适合于金川矿山不良岩层巷道特点的新型支护技术,可进一步推广。     

金川二矿区深部采场围岩与充填体变形规律预测

金川二矿区深部采场面积将达到10×104 m2,埋深将接近1 000 m,因此,深部采场围岩及充填体的稳定性成为二期工程中的关键问题;同时,围岩与充填体的变形发展规律也直接影响矿区开拓工程的安全正常运行.因此,金川矿区采取了水准、收敛以及GPS等多种手段的全方位变形监测.经过长达近两年的连续监测,获得了大量的监测数据.主要介绍了根据现场监测数据,采用神经网络模型,对采场围岩与充填体的变形规律进行预测,给出了由此得到的主要结论.     

地质异常带巷道稳定控制对策及效果研究

 从地质异常带工程地质条件出发，进行石门揭煤的突出危险性评价及进一步防治，确保所揭11–2煤层没有突出危险性。提出超长孔钻杆注浆与钻杆埋入钻孔相结合的新型超前支护技术，并对其作用机制及支护工艺分别进行分析和介绍；开挖实践表明：新型预支护手段为巷道开挖和后续支护创造了理想的施工环境。初步支护后巷道变形监测及分析表明：在同一监测断面上，底臌变形最为严重，帮、顶收敛变形次之；在不同监测断面上，巷道围岩破碎程度越严重，巷道变形越显著。巷道变形破坏原因分析表明：除围岩自身工程地质条件及地应力对巷道变形有重要影响外，关键取决于巷道本身的施工控制条件，其中底板弱支护是导致巷道严重底臌，进而造成全断面失稳破坏的根本诱因。之后，提出新型预应力组合锚注底臌治理技术，并对其加固机制及施工工艺分别进行分析和介绍。底臌治理前后表面位移及深部位移监测结果的对比分析表明：新技术对巷道底臌治理效果显著，巷道围岩表面及深部变形速率显著降低，围岩整体稳定已基本得到控制。     

深部开采中巷道底鼓问题的研究

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题，而要攻克深井软岩巷道支护的难关，就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上，探讨了巷道底鼓的基本特征，分析了4种类型底鼓的机理及影响因素，综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果，最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。     

放炮震动诱发煤矿巷道动力失稳机理分析

发展了J.Litwiniszyn关于震动波诱发巷道动力失稳理论,分析了炮采震动诱发煤层巷道稳定性的影响,从理论上解释了放炮震动诱发冲击地压的根本原因。结合赵各庄矿实际生产情况,利用有限差分软件FLAC2D,对比分析了无支护和两种不同柔性支护条件下,巷道受放炮震动影响后的变形破坏情况。研究表明:放炮震动不仅增加了巷道围岩荷载,同时震动波的传播在围岩内产生了裂纹并在煤层和顶底板间诱发摩擦滑动,从而降低了围岩体的承载能力;柔性支护能有效吸收放炮震动的能量,降低巷道变形量;炮采影响下的防冲柔性支护,“U”型钢可缩支架略优于锚网支护。     

金川二矿深部1 000 m中段地应力测量 及应力状态研究

 金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿,而二矿又是金川镍矿的主力矿山。目前二矿已进入深部开采阶段,由于矿岩破碎、剧烈开采扰动以及巷道采场结构越来越复杂,加之应力状态的改变,围岩稳定性问题更加突出。为此在二矿深部1 000 m中段进行了系统的地应力测量,以了解深部应力分布特征及其变化规律。现场测试采用空心包体应力解除法,共获得7个测点的三维应力数据。地应力测量成果表明,在井下700～800 m深度范围内,最大主应力量值基本为20～30 MPa,大部分测点最大主应力方位为NNE～NE向,最大主应力倾角在40°以上,以水平应力为主导的应力作用特征发生改变。     

在构造应力场中采动对底板运输巷道稳定性的影响

利用有限元软件，建立了底板运输巷道锚喷支护稳定性分析的三维计算模型，分析了在范各庄煤矿构造应力场条件下不同工作面回采顺序对底板运输巷道稳定性的影响。提出在构造应力场中，开采运输巷道上方的煤体使巷道产生拉伸形变是巷道破坏的主要根源。指出在保留上方煤柱使运输巷道处于近似双向等压条件下，以减轻或避免回采引起的支撑压力的强烈影响，为在高水平应力场条件下底板运输巷布置的重要原则。经开滦范各庄工程实践检验，输运巷道使用期间减少了维护量，并保持了巷道稳定。     

断层破碎带大断面巷道的安全监控与稳定性分析

断层破碎带岩性复杂,巷道压力显现规律多变。对巷道过断层破碎带的监控量测能够及时掌握断层破碎带围岩的变形与支护结构受力信息,评价各种支护所取得的效果及判断施工方案的合理性。淮南矿区顾北煤矿南翼回风大巷穿越断层破碎带,区域地质条件复杂,受构造运动影响,围岩内赋存高水平地应力,巷道处于深部大规模松软围岩内。为研究施工期和运行期巷道围岩的稳定性演化规律,对围岩表面位移、深部位移、锚杆和锚索锚固力及支架压力的变化和分布规律进行监控量测。监测结果显示:(1)由于受F92大断层的水平剪切和挤压作用,与顶拱和两肩相比,巷道两帮的水平位移较大,而锚杆受力较小,锚固作用得不到有效发挥,因此,在F92大断层附近增大了锚索和注浆的支护强度;(2)围岩表面位移和深部位移的监测结果均呈现"底臌变形大于两帮收敛大于拱顶下沉"的分布规律,显示出底板是巷道支护的薄弱环节,因而提出应用底角注浆锚管和帮脚锚杆抵抗底角应力集中区的剪切滑移,底板锚索和底板注浆增强加固底板,提高底板岩体抗剪强度的支护修改方案,底臌量得到有效控制;(3)U型钢支架压力的监测结果显示,围岩作用于U型钢支架上的压力仅为0～0.24MPa,远小于0.4MPa的支架设计承载能力,说明巷道稳定主要是依靠锚注支护来维护,而U型钢支架的作用主要是巷道施工过程中工作面的安全防护。通过对监测结果的分析,为巷道的信息化施工和设计方案的优化调整提供依据。其监测分析成果也可为类似复杂条件下巷道的开挖支护设计和施工提供参考。     

金川镍矿的大面积开采稳定性分析与对策

金川镍矿通过二十多年的生产实践与科研工作,在矿岩特别破碎,地压很大的条件下,全面积的３￣５万平方米的矿体的连续,大面积应用下向胶结充填采矿法开采,取得了很大的成功,作者在总结经验的基础上,对二期工作大面积开采范围的矿柱留设,开采顺序,多阶段开采问题通过矿岩确定性分析提出具体意见。