论金川深部采矿所面临的岩体力学问题

目前,金川矿山已全面进入深部开采阶段,出现了一系列新的问题,在巷道掘进和支护方面,已有的岩石力学理论已难以发挥良好的工程指导作用,许多现象也难以利用现有岩石力学理论做出合理的解释。其岩体所属的力学系统不再是浅部工程围岩所属的线性力学系统,而是非线性力学系统,传统理论、方法与技术已经部分或全部失效。因此,需要进行大量的金川深部岩体力学基础理论研究。本文结合一系列新问题的研究工作,总结分析了深部开采与浅部开采岩体工程力学特性的主要区,根据金川深部岩体的构造、高地应力、强度、变形等独特的特点,提出了金川深部岩体需要研究的科学问题。     

金川二矿区深部高应力碎胀蠕变岩体巷道变形特征与支护技术研究

金川二矿区是我国大型地下有色金属矿山，该矿具有地应力高、围岩碎胀蠕变的特点，深部巷道支护是金川二矿区面临的一个严峻的问题。本文介绍了金川二矿区地应力的分布规律和深部不良围岩的工程地质分类和基本特征，总结了金川二矿区深部不良围岩巷道的变形破坏规律，评价了过去巷道多种支护方式，并介绍了金川二矿区目前深部巷道支护的新方法，即借鉴煤巷锚杆支护动态信息设计法，改变过去金川二矿区深部巷道“先让后抗，先柔后刚”的支护原则，采用煤矿系统预应力高强锚杆支护技术，提高巷道一次支护强度，有效的遏制围岩松散变形，并在有制约的条件下，容许围岩有一定的缓慢变形，使围岩应力得到一定释放。并且联合采用预应力锚索和锚注支护方式，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，提高了支护体结构的刚度和强度。在局部围岩不稳固地段，再辅之网钢构架支护、U型钢拱架支护和自钻式锚杆封底等形式，进一步提高巷道的整体性和承载能力支护，避免巷道的变形破坏。目前，这一新的支护方法已经在金川矿区深部巷道试验成功并开始推广应用。     

金川镍矿井巷工程支护技术评价与展望

金川矿区岩石力学与巷道支护技术的研究，为金川矿山的安全生产、稳产高产做出了积极的贡献。随着金川矿山步入深井开采步伐的加快和受大面积多中段连续开采的采动影响，深部巷道围岩表现出明显的碎胀蠕变特性，巷道工程的稳定与支护问题逐步成为制约矿山安全生产的主要难题之一。本文通过金川巷道支护技术发展的分析与评价，指出了金川矿区深部巷道支护技术的对策。     

金川矿区深部矿岩地应力特征研究

金川硫化铜镍矿床处于高地应力环境区，本文阐述了地应力与深部巷道围岩以及与采场稳定性的关系，并结合金川矿区地应力的特征，指出了高地应力给金川深部巷道和采场稳定性带来的工程地质和岩石力学问题，并提出了相应治理对策的建议，为金川矿山的工程设计和安全、高效采矿提供决策依据。     

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。     

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。     

U钢管混凝土支架支护技术在金川矿山的应用

为解决金川矿区深部软岩巷道支护问题,引入了钢管混凝土支架支护技术。以金川二矿区1 000 m试验巷道为原型,在充分分析巷道工程地质条件及原支护条件下围岩的变形特征后,设计安装了现场监测设备,并利用FLAC3D数值模拟软件对比分析了3种支护条件下的巷道围岩变形情况。研究结果表明：（1）无支护条件下开挖巷道,巷道围岩最大变形量可达400 mm,围岩的顶底和两帮位移较大,巷道围岩塑性区分布范围为一个长轴半径为15 m、短轴半径为9 m的椭圆;（2）“锚网喷+U型钢拱架”联合支护条件下,巷道围岩最大位移量约为35 mm,较大位移出现在两帮处,顶、底位移受到较好的控制,巷道围岩塑性区分布较无支护条件下小很多;（3）“锚网喷+钢管混凝土支架”联合支护条件下,巷道围岩最大位移量为28.5 mm,相比于U型钢支护条件下减小约20%,围岩发生位移和塑性变形的范围也相对减小,巷道围岩更稳定;（4）通过对比数值模拟计算与现场监测结果可知,2种方法所得结果变化趋势相似,皆表现为钢管混凝土支架顶拱处的变形较稳定,数值上较两帮小,左、右两帮变形值较大,说明在1 000 m巷道所处地质条件下,钢管混凝土支架能有效地控制巷道位移,减小塑性区,但两帮处变形相对严重,应给予重点关注。     

金川矿山巷道支护工艺优化试验研究

随着金川集团公司矿石需求总量的不断增加,金川矿山建设也开始全面提速,矿山工程建设面临工程量大、工期要求紧迫等问题,工程进度将成为矿山工程施工的最突出问题。文章对矿山巷道支护工艺优化试验进行分析研究,从稳定性、锚固剂在支护体各时间段强度、施工进度及成本方面进行对比,指出了进行双层喷锚网改单层喷锚网的工艺优化后,由于采取加密树脂锚杆的支护形式,能够简化施工工序、使得巷道施工组织更加的合理;能够抑制围岩的变形、有效的对围岩进行支护,从而提高了整个矿山的建设速度。     

同煤某矿进风巷支护机理及数值分析研究

通过对锚杆与金属网耦合支护的机理进行研究得到金属网可与锚杆进行强度耦合,提高巷道支护能力,并给出了金属网参与耦合支护的判定依据及金属网参数选择方法。运用FLAC3D软件对进风巷建模仿真,得到金属网与锚杆耦合支护可有效改善巷道围岩塑性区分布及减小巷道围岩应力峰值,提高巷道支护的安全性和稳定性。     

马兰矿迎采动掘进巷道围岩应力与支护研究

以马兰矿18504工作面回采及18506工作面回风顺槽掘进为工程背景,对迎采动掘进巷道围岩应力分布特点进行研究,针对性提出巷道围岩支护方案,使巷道围岩变形得到了有效控制,取得了良好的支护效果。     

影响金川地下巷道稳定性因素分析

巷道变形与多种因素有关，有岩性、岩石结构、构造、地应力、水文地质条件、有开挖方式、支护型式、支护时间、断面形状、施工质量和工程扰动等影响。本文通过阅读前人研究成果，结合实地考察，总结了影响金川巷道稳定性的主要因素，希望通过“明确原因→研究分析→提出措施”，能对金川从事巷道建设和研究的工程技术人员有一定帮助。     

金属矿山深部巷道稳定性测试与分析

深部高地应力条件下巷道所处的应力环境复杂、岩石变形破坏加剧,准确的测定巷道松动圈范围是确定合理支护参数的重要依据。通过数值模拟对金川二矿区深部巷道松动圈范围的计算结果表明,金川矿区深部巷道松动圈范围较大的区域主要分布在巷道左侧帮和底板,深度达到1.5m-2.95m。现场测试结果也表明,巷道两帮和底板松动圈范围较大,其深度为1.1m-2.85m,数值模拟结果与现场测试结果吻合较好。同时说明,金川矿区当前所采用的锚杆长度已无法满足深部巷道支护的需要,应在巷道松动圈测定的基础上对深部巷道的支护参数进行优化,采取更加科学有效的支护措施。     

深部动载荷作用下释能支护数值分析

根据金川二矿区深部巷道的现场调查,深部巷道具有岩爆倾向且受爆破动载作用,道常出现垮冒及大变形现象.本论文提出释能支护设计原理,依据抵抗2.5级岩爆或等量爆破产生的动能进行释能支护设计,采用释能锚杆+金属网进行支护.应用RS2数值模拟软件验证上述支护方案有效性,结果表明:采用释能支护后围岩破坏范围显著减小,说明释能支护系...     

高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究

随着矿井采掘深度的不断增加,在开采深部巷道时巷道及工作面所承受的应力水平逐步增高,特别是软岩巷道的地压显现更加明显,巷道围岩破坏严重,深部高应力软岩巷道的支护问题越来越突出。镇城底矿为解决22213工作面回风巷在原支护参数下围岩变形量过大问题,在对泥质胶结软岩特点以及支护难点分析的基础上,对围岩支护进行重新设计。采用大变形恒阻锚索、高强锚杆对顶板支护,并增加顶板岩层锚杆（索）锚固长度,巷帮采用锚索进行补强加固。支护完成后,顶板、巷帮最大变形量分别控制在71 mm、115 mm以内,有效解决了泥质胶结软岩巷道围岩变形量过大问题,提高了围岩的稳定性,可对矿井地质条件相似的软岩巷道的支护优化设计提供参考。     

煤巷锚杆支护设计机理分析

巷道支护的基本原理是巷道支护(支架或锚杆)与围岩共同承载,并尽量促使岩层形成承载结构.该文介绍了矿山回采巷道施工中对破碎岩石巷道支护的原则,指出了回采巷道锚杆支护的几个问题,提出了相应对策.     

金川二矿区地应力特征及其对巷道变形破坏的影响研究

随着地下工程建设不断向地球更深处发展,高地应力已成为影响深部巷道围岩稳定性的关键因素.针对金川二矿区高地应力问题,总结研究区地应力分布特征,采用离散元数值方法计算了3种不同地应力条件下巷道围岩的变形破坏过程.所得主要结论包括:(1)研究区地应力分布离散性较强,已测最大主应力多数为水平方向,但随着埋深的增加,竖直主应力逐...     

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。     

深部开采软岩巷道过应力集中带围岩控制技术研究

某矿1506巷为典型的深部开采软岩巷道,巷道掘进至575～670 m范围时穿越应力集中带,为此提出综合使用巷道表层喷浆、锚杆支护、锚索支护以及围岩注浆等相结的耦合支护方式对围岩进行控制,并依据现场条件设计围岩支护方案。采用的围岩控制技术可改善巷道软岩力学性质,提高围岩自身承载能力及稳定性,工程应用后巷道顶底板、巷帮变形较小,效果显著。     

基于松动圈理论的破碎岩体锚杆支护参数确定及应用

锚杆支护计算理论的选取直接影响巷道围岩支护效果。针对锦丰金矿巷道围岩破碎条件,进行巷道围岩松动圈测试;根据松动圈测试结果确定选用组合拱理论为锦丰金矿锚杆支护计算理论,计算确定锦丰金矿巷道支护参数;并进行现场支护试验,同步监测锚杆受力情况,最终确定锦丰金矿巷道支护最优参数为:锚杆间距1.2 m,锚杆排距1.2 m,锚杆长度2.4 m。工程应用结果表明:通过松动圈大小确定锚杆支护计算理论,可以使选取的支护理论更贴近矿山实际,对其他矿山的锚杆支护参数设计具有指导意义。     

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。