深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的方法.      

开挖卸荷扰动下的深部巷道支护及其效果评价

为了解决某金矿深部巷道存在的围岩灾变损伤严重、支护结构濒临失效的问题,开展了有关深部巷道开挖卸荷和采动影响耦合作用下的开挖损伤研究,并针对性地提出围岩变形控制方案。运用FLAC^3D软件从应力集中—迁移演化、位移场和塑性区分布3个方面对该支护方案的支护效果进行深入探讨,并结合现场工程试验监测所获得的实时原位数据进行分析对比。研究结果表明：深部破碎化巷道在开挖扰动下塑性区扩展趋势明显,两帮肩部及侧墙底角处应力集中程度较高,底板所受破裂损伤压力最大,高应力向巷道深部迁移,最终巷道开挖影响区停留在半径的2~4倍。同时,验证了针对这种工程环境所施加的喷—锚—网联合支护替代传统的U型钢架、锚杆支护做补强支护这一围岩控制方案能够更好地发挥破碎化围岩的自承载能力,有效抵御巷道的变形破坏,具有良好的支护效果,能够为类似工程环境的矿山深部巷道围岩变形控制和支护设计提供合理化建议。     

深部开采面临的技术问题及对策

金川二矿区是我国年产矿石突破350万t/a的大型镍矿产资源生产基地,其开采工程已经进入到850中段,开采深度超过千米,随着开采深度加深,矿区地压、地热、涌水等显现日趋剧烈,并潜在着突变失稳的风险。因此,深部高效、安全和低耗开采是金川矿区乃至金属矿山亟待解决的重要课题。本文结合金川二矿区目前开采现状和遇到的问题,探讨分析了深部开采面临的技术问题,并提出了研究对策,对深部矿山资源开采具有一定借鉴。     

深部开采面临的技术问题及对策

金川二矿区是我国唯一一座年产矿石突破350万t的大型镍矿产资源生产基地,其开采工程已经进入到850中段,开采深度超过千米,随着开采深度加深,矿区地压、地热、涌水等显现日趋剧烈,并潜在着突变失稳的风险。因此,深部高效、安全和低耗开采是金川矿区乃至金属矿山亟待解决的重要课题。本文结合金川二矿区目前开采现状和遇到的问题,探讨分析了深部开采面临的技术问题,并提出了研究对策,对深部矿山资源开采具有一定借鉴。     

矿山深部开采中的支护优化

根据巷道实际用途及地质条件优化支护方式,减少投资,加快了施工进度,减少了修护量,确保了地下深部开采的高产、高效.     

运输载荷下北衙金矿露天边坡稳定性分析

露天矿山边坡动载荷(爆破震动、地震、地面运输)是触发边坡失稳的重要原因之一,影响到露天矿边坡角的确定及边坡防治措施的制定,对矿山安全生产具有重大影响。运用Flac~(3D)数值模拟矿业软件,模拟了北衙金矿东北边坡在加载运输载荷前后的稳定性,分析了运输载荷作用下边坡的最大不平衡力、塑性区和位移的变化。根据模拟研究和分析结果,北衙金矿东北边坡在运输载荷作用下整体稳定、局部失稳;同时,指出了边坡的潜在危险部位,并给出了相应的防治措施,为矿山安全运营提供技术支撑。     

金川矿区深部巷道支护效果评价及参数优化研究

巷道支护问题一直是矿业工程中的难题,特别是在深部软岩巷道中,能否提供持久、有效的支护直接影响着矿山的安全生产和可持续发展。“双层网锚喷+U型钢拱架”联合支护是目前金川矿区在深部巷道支护中较常用的支护方案,为了解该方案的支护效果,在二矿区814 m分斜坡道上设立试验段,采用现场监测与数值模拟计算相结合的方法,对该试验段巷道的支护效果进行评价,并针对支护的薄弱部分提出改进措施。研究结果表明：（1）在当前支护条件下,巷道顶板和两帮围岩得到了较好的控制,但底鼓问题严重,最大位移可达110 cm;（2）针对当前支护方案的薄弱环节,提出增加锚杆长度、提高锚杆强度和增加底板支护等补强措施;（3）设计了一组参数优化方案,并对其支护效果进行了数值模拟分析,认为该优化支护方案能够有效地控制巷道围岩变形,并弥补原支护方案的缺陷。     

深部矿山支护控制技术应用现状与展望

随着金属资源开发的深度增加,采准工程布置受复杂地质力学环境影响,易发生大变形、岩爆等严重的地压灾害。本文针对胶东地区深部矿山的典型特点,概述了金属矿山领域常用的几种支护理论,总结深部矿山支护系统失效形式,分析存在的问题与不足。提出未来深部矿山的支护设计应以矿山地质信息及岩石力学等数据为基础,并应根据深部岩体高应力特点,开展吸能支护技术研究。同时,应注重支护系统评测工作,将评测数据与矿山基础地质数据作为训练样本,基于深度学习和人工智能技术,建立支护智能决策系统。     

回采巷道锚杆锚索联合支护作用数值分析

针对锚杆锚索合理性问题,本文通过数值模拟软件对锚杆锚索联合支护方案的可行性进行研究,并通过对不同工况下巷道顶板底板及巷道两帮变形量进行分析,给出了锚杆锚索联合支护方案的效果验证,为后续锚杆锚索联合支护作出一定的借鉴,为矿山安全作出一定的贡献。     

安庆铜矿深部开采-400m隔离矿柱稳定性分析

采用拉格朗日非线性程序,数值模拟计算与分析了安庆铜矿1“矿体-400m水平隔离矿柱在深部矿体开采过程中的力学效应显现规律．研究结果表明：隔离矿柱在上部矿体开采后,因覆盖岩体卸载产生了应力释放,呈现“凸起”垂直位移变形;在深部厚大矿体开采扰动下,隔离矿柱局部区域应力集中,部分区域发生塑性变形,呈现应力拉力拱现象,产生下向变形位移,与矿山常规位移变形监测结果近似．综合分析,隔离矿柱在深部矿体开采过程中整体稳定性良好．     

安庆铜矿深部开采-400 m隔离矿柱稳定性分析

采用拉格朗日非线性程序,数值模拟计算与分析了安庆铜矿l#矿体-400 m水平隔离矿柱在深部矿体开采过程中的力学效应显现规律.研究结果表明:隔离矿柱在上部矿体开采后,因覆盖岩体卸载产生了应力释放,呈现“凸起”垂直位移变形;在深部厚大矿体开采扰动下,隔离矿柱局部区域应力集中,部分区域发生塑性变形,呈现应力拉力拱现象,产生下向变形位移,与矿山常规位移变形监测结果近似.综合分析,隔离矿柱在深部矿体开采过程中整体稳定性良好.      

铺龙湾矿深部大断面切眼联合支护技术研究

为有效控制大断面切眼围岩,并为综采工作面高效回采创造良好条件,以铺龙湾矿5110工作面为工程背景,设计锚网索喷+注浆的支护方案,有效控制切眼围岩结构产生的变形问题,并且在开采工作现场进行有效应用。通过最终的结果分析可以看出,在大断面切眼掘进工作中,采用锚网索喷射和注浆支护可以全面提高切眼围岩结构的强度和承载能力,进而可以为综采工作面的设备安装以及回采工作的顺利开展打下良好的基础。     

膨胀软岩巷道支护数值模拟研究

膨胀性软岩巷道开挖后存在膨胀变形破坏严重、返修频繁、支护成本居高不下的难题。为实现巷道的安全经济使用,提出了“树脂锚杆+锚网+U型可伸缩钢拱架”的主被动相结合的联合支护方案,对不同支护参数下的围岩变形进行了数值模拟研究,计算结果表明：未支护情况下,巷道底鼓与顶板沉降最高可达125 cm,并在巷道周围形成了（0.35～0.75） MPa的压应力;数值锚杆间排距0.8 m、锚杆长度1.8 m、拱架间距0.5 m时能够很好的控制膨胀性软岩的变形,同时降低支护成本,为澜沧铅矿巷道支护提供依据,并对类似矿山提供借鉴。     

基于Flac3 D数值模拟的深部采场结构参数优化及应用

针对阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法采场结构参数的确定开展相关研究,采用Flac^3D数值模拟软件建立了留顶柱不留底柱、留底柱不留顶柱共2种数值模型,分步模拟计算各方案在回采过程中的应力和位移分布规律,分别从拉应力和底板上鼓量、顶板下沉量分析比较方案的优缺点。研究结果表明：首采分层开挖后,2种方案采空区的顶底板均出现了拉应力集中,采空区两侧围岩出现压应力集中区域;留底柱不留顶柱的方案拉应力出现明显下降,仅为2.30 MPa左右,因此选择留底柱不留顶柱的方案作为阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法的采场结构布置形式。     

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...     

基于可视化的计算机数值模拟技术在深部采场稳定性分析中的应用

结合湘西金矿深部开采综合技术研究课题，运用数值模拟方法，建立了采场模拟模型，并计算分析了深部采场的稳定性，模拟了采场四采过程中声发射，剪应力分布及破坏情况，结果表明：当采场跨度达到6米以后，顶板局部开始夸落，当跨度达到10m以后，顶板中部发生冒顶事故，由此提出了相应的采场结构参数，顶板水压支柱支护，地压监测预报等综合地压控制措施，有效地维护了采场反的稳定，使回采作业安全，顺利地完成，获得了理想的效果。     

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。     

软岩巷道支护参数的数值模拟研究

对于巷道开挖后出现的失稳情况,采用数值模拟对巷道顶板、两帮及底板的稳定性进行研究,结合研究成果制定经济合理的治理措施。本文引进大型三维非线性有限单元法程序3D—σ,对巷道开挖后顶板、两帮、底板的稳定性及采取措施进行加固后巷道的稳定性进行分析和模拟,对矿山实际生产有一定指导作用。     

冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究

运用数值模拟方法研究了冲击载荷作用下的岩石微观结构特性变化,通过对岩石内部应力分布及裂纹分布图可以得出冲击载荷破岩时岩石内部在垂直方向产生一个拉应力区和一个压应力区,刀具下方的拉应力最大;中间裂纹扩展速度比径向和侧向裂纹都要快,裂纹面呈三角形状。在多功能试验装置上对花岗岩进行冲击载荷破岩试验,试验结果表明:单纯提高冲击载荷对破岩效果不会有很大的提高,存在一个最佳破岩冲击能(63J)。