新城金矿滕家矿区深部巷道围岩破坏与数值分析

针对新城金矿滕家矿区深部巷道围岩进行现场工程地质调查、岩石力学实验，分别应用RMR、Q和GSI方法对巷道围岩进行岩体质量分级，确定其围岩体质量等级为III级，岩体质量差~一般。以岩体质量分级为基础，应用Hoek-brown准则和经验公式估算岩体力学参数。应用弹塑性力学解析巷道围岩塑性区破坏范围，并以此为基础应用Phase2对巷道围岩稳定性进行分析。结果表明：巷道顶板塑性破坏范围为0.598 m，两帮塑性破坏范围分别为0.84 m和0.695 m；巷道顶板位移为7.2 mm，两帮位移分别为7.6 mm和6.8 mm；从巷道围岩应力分析可以看出，深部巷道开挖产生的应力集中超过岩体强度，由此判断深部巷道围岩破坏主要是开挖扰动应力作用在节理化岩体上致使巷道围岩失稳破坏，本研究结果对该矿深部巷道围岩支护提供依据。     

大水矿山深部岩体渗流特性试验研究

为了研究深部岩体渗流特性对大水矿山巷道围岩稳定性的影响,将现场所取的岩石试件在MTS电液伺服试验机上进行渗流试验,研究了矿井深部岩石渗透特性的变化,研究成果对该矿井的突水危险性预测和安全高效生产具有指导意义。     

深部巷道裂隙围岩危险体判定及应力监测预警

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的稳定性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建离散裂隙网络模型,获得等效岩体参数,并以此建立裂隙岩体工程模型;分析工程巷道裂隙围岩的应力、变形和破坏特征。模拟试验结果表明:斜联巷、釆联巷、水仓与主运输巷交叉等位置是应力集中区,易产生张拉、剪切破坏;根据数值模拟获得的应力集中危险区域分布特点,布设围岩应力监测网络,成功预警位于斜联巷和水仓连接巷的顶板塌落事故,为矿山设备、人员安全提供了可靠的保障。     

基于Mathews稳定图法的采场进路安全跨度分析

山金白音呼布矿区井下开采已经进入深部,岩体复杂的应力环境和地质环境对采场围岩稳定状态带来严峻考验,井下围岩稳定性和采场跨度的确定严重影响矿山的安全生产。基于前期岩体质量分级研究结果,采用Mathews稳定图法对不同级别围岩进行采场安全跨度的研究,得到了[BQ]分级法、RMR法和Q系统法所对应的各级围岩的最大安全跨度。根据理论计算跨度,对矿区300 m中段采场进路进行数值模拟分析,模拟结果证实了理论计算的可靠性。结合岩体质量分级的图表法确定的采场安全跨度在矿山开采中得到了成功应用,该方法对复杂围岩环境中采场参数的设计具有可行性。     

三山岛金矿深部高应力巷道支护方式研究

采用新型无线地应力测试系统"数字化型原位三维孔壁应变计"对三山岛金矿深部地应力进行了测量,最大主应力值达到48.93MPa,西山矿区深部巷道已处于高地应力环境状态。通过三维不接触测量系统采集了岩体结构面信息,结合岩石强度将主要巷道岩体质量分级定位为Ⅲ级和Ⅳ级。经过长期采动应力监测,发现巷道掘进10~15d后巷道围岩基本处于稳定状态,为巷道支护提供最佳支护时间。为保证重要巷道的安全稳定,提出了锚杆+钢带+金属网+喷浆的联合支护方式。     

矿山裂隙岩体锚注机理及数值模拟研究

通过分析矿山节理裂隙岩体锚固机理,得出节理岩体的剪切强度和最佳锚固角等参数的本构关系。同时结合大型数值模拟软件FLAC3D,分别对节理化岩体双轨巷道未支护和锚注加固时的岩体巷道围岩进行了数值模拟分析。模拟结果表明:锚注加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量。     

裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究

开展裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究,对于巷道安全开挖及长期使用具有重要意义。基于关键块体理论矢量运算求解方法,结合一般块体理论可限定结构面半径的独特优势,解决代表性结构面组选择问题,简化块体可动区域求解过程,形成一种快速准确确定裂隙岩体巷道围岩最大可动区域的研究方法。以广西铜坑矿92号矿体405m水平2~#盘区3~#裂隙凿岩道结构面数据为基础,利用所研发技术,开展复杂裂隙环境下巷道围岩最大可动区域解算研究的实例验证,计算结果表明:3~#凿岩道关键块体主要集中于拱形巷道断面左侧,开挖过程需重点进行左侧部位的支护,以保持围岩稳定。研究成果对于地下矿山裂隙岩体巷道围岩危险区域确定工作具有重要指导作用。     

断层影响区破碎煤岩体深层临界失稳范围确定

采动作用下断层影响区巷道煤岩体失稳易诱发动力灾害,定量确定断层区破碎煤岩体深层临界失稳范围(ranging of critical destabilization,RCD)对支护参数优化和安全开采至关重要。以屯宝煤矿1193工作面断层影响区的巷道稳定性控制为目标,采用工程地质调查、理论分析和现场观测相结合的手段,获取断层影响范围内巷道煤岩体失稳破裂信息。通过对钻孔裂隙统计分析、评价局部范围内深部围岩节理裂隙的发育特征及其随深度分布特征来研究围岩深层破裂失稳特征规律,确定了巷道围岩深层临界失稳范围为2.32 m。针对巷道顶板侧与煤壁侧深层临界失稳范围的不同,对巷道支护参数进行优化和应用,保证了巷道稳定性和安全开采。     

焦家金矿寺庄分矿深部岩体岩爆倾向性分析

焦家金矿寺庄分矿进入深部开采阶段,围岩所处环境逐渐恶化,巷道围岩出现较大变形,危及矿山的安全生产。通过现场地应力监测得到深部应力分布特征,利用深度判据、Turchaninov判据、陶振宇判据和强度脆性系数判据对岩体岩爆倾向性进行描述。综合评判结果为角闪英云闪长岩处于轻微岩爆的危险等级,二长花岗岩岩爆倾向性判定为强烈岩爆等级,需加强监控及防护。岩爆倾向性分析结果为矿山深部安全开采提供有效科学支撑。     

裂隙岩体巷道大变形特征与稳定性控制

针对木孔矿深部裂隙岩体变形巷道围岩的稳定性及控制问题,采用现场调研与测试、实验室力学试验、理论分析和现场试验相结合的方法,分析+600 m(东翼)运输大巷围岩变形的主要影响因素。研究结果表明,该段巷道变形较大,应力环境复杂,围岩内部呈分区破裂形式分布,节理裂隙比较发育,为碎裂状结构类型。岩石力学试验结果表明,岩石的力学性质差异明显,岩体受到构造或结构面的影响较大;对该巷道的典型地段进行稳定性分级及描述,稳定性类别大多为V或IV类。因此,结合巷道围岩变形特点提出综合控制原则及关键技术,工程实践中采用"分次强化支护,实现内外承载"为核心的"锚杆、锚索和两步注浆壳体"联合支护技术,监测结果表明,新支护后的巷道围岩变形在可控范围之内,最终变形速度均未达到0.2 mm/d。     

节理裂隙岩体巷道变形规律的模拟研究

首先分析了研究区矿山地质特征,构造裂隙分布状况与发育程度对巷道的稳定性影响很大,采用模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,从巷道围岩裂隙的分布特征角度,探讨了裂隙因素对巷道围岩变形规律的影响,为裂隙岩体巷道变形及稳定性的定量化评价奠定了基础。     

深部采动影响下硬岩巷道围岩稳定性数值模拟研究

深部巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关.以红透山铜锌矿-767 m中段13#、14#采场斜坡道为工程背景,根据现场地质调查和岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算;依据矿山采矿计划,建立数值模型,分析采动影响下巷道围岩的应力、塑性区和位移变化规律.结果表明:在距离巷道帮部和顶板0.5 m和1.0 m范围内最小主...     

考虑采动影响的ACI-RMR法矿山巷道围岩质量分级研究

为了充分反映矿山开采过程中开采扰动对巷道围岩质量的影响，在传统岩体质量分级RMR法的基础上引入巷道埋深、巷道存续时间、巷道高跨比、巷道间柱宽度和分段高度等5个采动影响指标，构建采动影响巷道围岩质量分级指标体系。引入拉格朗日乘子法耦合层次分析法（AHP）和CRITIC法对各指标进行组合赋权，将该组合权重导入理想点法（IPM）构建考虑采动影响的AHP-CRITIC-IPM改进RMR法（ACI-RMR法），将ACI-RMR法应用于某金属矿山进路巷道围岩质量分级并与RMR法分级结果进行对比。结果表明：部分测点的ACI-RMR法分级结果较RMR法分级结果出现等级降低或相同等级评分值下降的情况，结合工程实际证明ACI-RMR法较RMR法更能反映开采扰动对巷道围岩质量的影响，为矿山安全生产与设计提供参考。     

基于深部开拓巷道的岩爆预测及防治技术分析

岩爆是矿山在开采过程中严重的灾害现象,随着矿山浅部资源的日趋枯竭,矿山相继进入深部开采阶段,在“三高”作用的影响下,深部开采使得岩爆问题愈发突出,成为制约矿山安全生产的重大隐患,本文以棋盘井煤矿为研究对象,通过侧压系数进行巷道围岩的岩爆预测,针对该区域岩体具备中级岩爆的可能性,提出岩爆防治技术,通过对工作面前方进行超前卸压、松动爆破卸压及对工作面后方进行深孔卸压,有效地降低了巷道岩爆发生的可能性,在一定程度上,保障了矿山安全施工与开采。     

焦家金矿巷道围岩松动圈测试与破碎岩体支护技术

为了准确测定破碎蚀变岩体条件下巷道围岩松动圈范围,选择合理的支护方案与参数,本项目以山东黄金集团焦家金矿为依托矿山开展研究。联合采用岩体超声探测与数字全景钻孔摄像手段,获得了焦家金矿破碎岩体条件下的巷道围岩松动圈范围为1.0～1.3 m。开展焦家金矿现场岩体质量分级,基于分级结果计算破碎蚀变岩体所需支护载荷大小。计算结果表明,在破碎岩体条件下围岩所需支护载荷为51.08～76.17 kPa。依据围岩松动圈测试结果以及围岩支护载荷计算结果,初步确定焦家金矿破碎蚀变岩体应采用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方案,管缝锚杆长1.8 m,设计锚杆间距为1.0 m,排距为1.2 m,喷射混凝土厚度为50 mm。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道围岩连续收敛监测结果表明,当应用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合方案支护后,巷道围岩收敛变形在6个月内不再增长,可有效保证焦家金矿巷道围岩在服务周期内的稳定性。     

复用沿空留巷破碎围岩注浆加固机理研究

基于巷内收敛及钻孔窥视等现场实测分析巷道围岩裂隙发育程度并进行裂隙分区的划分,以此分析留巷围岩变形机理及研究注浆加固破碎岩体自承能力的恢复程度。在此基础上提出前进诱导注浆方法,即对围岩浅部大裂隙进行浅孔注浆以形成注浆帷幕,之后以布置深部注浆孔改变围岩应力场的方式,引导深部饱和浆液向浅部未注满区域流动形成补强区域。     

某铁矿巷道围岩楔形体辨识与支护研究

楔形体破坏作为岩土工程中一种常见的破坏形式,危害巨大,直接影响到工程的安全稳定。在查阅大量国内外相关文献和借鉴其他工程经验基础上,采用理论分析、现场调查和数值模拟研究等手段对中国某铁矿围岩巷道楔形体的辨识与支护进行了研究。首先对该铁矿部分水平巷道围岩节理裂隙情况以及楔形体冒落破坏情况进行调查研究,重点对+29 m水平巷道节理裂隙产状特点进行统计分析。其次,采用块体理论对矿区+29 m水平北端脉外巷围岩内楔形体产生情况进行分析,采用Unwedge软件对该段巷道楔形体的产生和冒落情况进行模拟预判,结合现场特点及工程实践经验,提出支护方案。最后,采用UDEC软件对支护方案进行验证,证明采用的支护措施有效控制了楔形体位移,支护方案有效。提出的巷道围岩楔形体辨识及支护加固处理方法为矿山生产中解决巷道楔形体冒落问题提供了解决方案,同时也为类似工程岩体提供了参考和借鉴。     

深部破碎软岩巷道失稳破坏机理及支护技术研究

针对深部软岩巷道的失稳破坏问题,基于井下煤岩体地质力学测试,分析了导致深部软岩巷道变形破坏的主要因素,认为地应力属于中等偏高应力,煤岩体强度较低、裂隙结构发育等是引起围岩大变形的主要地质因素。基于分析结果,提出了注浆加固+高预应力锚索的联合支护方案,并在玉溪矿进行了现场应用。应用效果表明,支护方案有效控制了巷道的变形,使巷道整体保持了良好的稳定性,成功解决了深部软岩巷道失稳破坏问题。     

裂隙倾角与密度对深部岩体岩爆倾向性影响的数值模拟研究

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的岩爆倾向性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建裂隙岩体模型;利用数值模拟手段通过单轴压缩试验,分析不同裂隙产状岩体的能量、强度特征。试验结果表明:裂隙弱化了岩体的力学参数,裂隙倾角和裂隙密度是影响岩体强度和岩爆倾向性的重要指标;裂隙倾角越大,岩体所存储的弹性应变能越高,岩体岩爆的可能性越大;裂隙密度对裂隙岩体弹性应变能的大小影响较小,裂隙岩体的岩爆倾向性主要受裂隙倾角的影响。研究成果对为深部工程裂隙岩体岩爆预测提供了科学的依据。     

滨湖矿巷道围岩裂隙演化规律实测研究

为了探究深部巷道围岩裂隙随着巷道掘进的时空演化规律,以滨湖煤矿16112材料巷道为工程背景,利用ZKXG30钻孔成像仪,在巷道掘进过程中,对巷道顶板及帮部煤岩体进行钻孔探测;定量化分析顶板钻孔煤岩体结构面分布特征,对不同位置顶板破碎情况进行评价,获得了16#煤层巷道围岩裂隙时空演化规律。结果表明:随着巷道掘进,围岩松动圈呈现初期扩展,后期缩小的发展态势;掘后0～250 m范围内围岩松动圈扩展,250 m左右松动圈扩展到最大;250～650 m松动圈逐渐缩小,650 m左右松动圈达到稳定。