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。     

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。     

动力扰动下充填体内预留巷道稳定性分析

巷道的稳定性是矿山安全高效生产的保障,在动力作用下实现充填体内预留巷道的稳定性预测,是指导工程实践的关键。为了研究不同扰动下充填体内预留巷道的动力响应规律,以某矿山工程为研究对象,采用3DEC数值模拟技术,建立了巷道动力稳定性分析的三维数值模型,并进行了数值模拟分析。研究结果表明：对于马蹄形巷道,同一水平的动力扰动对侧帮的影响较大。随着动力扰动距离的增大,巷道周围质点振动的差异性越来越小。采用钢丝绳+钢筋网的预留巷道开采方式,能够合理有效地对巷道外爆破动力扰动进行很大程度上的削弱,这对于巷道稳定性的保持是非常有利的。     

留矿全面采矿法变形方案分析与应用实践

针对留矿全面采矿法的各种变形方案进行了分类、评价,并对黑龙江省老柞山金矿的中矿带３２号矿体采用振动出矿留矿全面采矿法试验进行了分析。该法通过几年的应用实践,取得了较好的技术经济指标。     

深部矿井回采巷道围岩变形破坏机理与控制技术研究

镇城底矿为解决22602工作面巷道围岩变形的问题,采用FLAC 3D数值模拟软件对泡沫铝释压材料、松木释压材料及置孔释压材料支护下巷道围岩的塑性区、垂直应力及位移变形进行分析,发现置孔释压材料可以有效降低围岩的变形及破坏情况,支护取得良好效果,保证了巷道的长期稳定.     

深部巷道受开采扰动破坏机制评述

通过对深部采矿扰动诱发深部围岩发生流变、岩爆造成巷道变形破坏的机理进行描述,突显了采矿扰动对深部岩体应力应变发展不可忽略的影响。从安全生产的角度,结合深部岩体的特性,在分析基础上对深部开采中巷道维稳和扰动控制方面提出了建议。     

动压巷道围岩应力及变形规律研究

以盖州煤矿9106回风顺槽为研究对象,通过FLAC3D数值建模的方法对不同阶段下采掘施工对巷道围岩变形影响规律进行分析研究。分析结果表明：本巷道和顶回风巷在掘进时,巷道围岩出现应力集中现象,但是对围岩变形影响不大,邻近9105工作面回采时产生的集中破坏作用是造成9106回风顺槽煤柱垂直应力集中、侧向支承压力升高的主要原因,对巷道围岩变形具有很大影响。     

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。     

基于块体理论的深部巷道围岩稳定性分析

块体理论说明,对于井下巷道围岩存在节理裂隙的情况,巷道的稳定性取决于岩体结构面与临空面所构成的块体的稳定性。因此,对巷道围岩稳定性分析可以归结为块体稳定性分析。由于关键块体是地下工程开挖后首先失稳的块体,因此被引起高度重视。UNWEDGE软件是分析块体稳定性的有效工具,通过分析可以得出关键块体及其安全系数。针对夹皮沟金矿二道沟矿深部开采复杂地压和岩体节理裂隙情况,运用块体理论及UNWEDGE软件对巷道围岩所做的分析基本符合现场实际,可为合理确定深部巷道支护方案提供指导。     

诱导巷道的围岩松动破坏区数值研究

当前多数矿山已进入深部开采,而深部硬岩具有高储能、受扰动易破坏的特征,根据这些特点,在矿体中布置巷道诱导岩体破裂,为后续机械开采提供可能。以贵州开阳磷矿为工程背景,利用FLAC^3D软件模拟深部巷道开挖,研究断面形状、地应力水平和侧压系数对巷道开挖的影响,从而得出岩体的破裂规律。数值模拟结果表明：巷道断面形状对围岩变形影响较大,而矩形巷道周围岩体产生的位移和塑性破坏区均最大;巷道位移和塑性破坏区随应力水平的增加而增大;围岩破坏和位移随侧压系数的增大表现出先减小后增大的趋势。在高应力水平和高侧压系数下,采用矩形断面方式开挖巷道,围岩产生的位移和塑性破坏区最大,致裂效果最好,有利于机械切割回采。     

山东莱西山后-北泊金矿区岩石变形特征及其与金矿化关系

山后—北泊矿区位于招平断裂带中南部,该区岩石受多期次的构造应力作用,变形特征明显、显微构造发育,断裂带中韧性、脆性显微构造比较发育,通过与地壳不同构造层次上显微构造特征进行对比,可以确定该区所处构造层次为中上部,岩石变形经历了韧性—韧脆性—脆性过程,与金矿化形成关系密切。     

三山岛海底金矿开采充填体与围岩变形规律的数值模拟

为合理解释三山岛金矿新立矿区海底开采充填体和围岩变形特征,建立了假二维的矿山开挖充填力学模型,并将其简化为平面应变问题。根据对充填体力学特性的研究,在模型建立过程中,对充填体采用了双屈服模型,对矿柱及围岩采用了应变硬化/软化塑性模型。利用FLAC3D数值模拟软件,并在模型中的相应位置设置位移监测点,分析了真实矿山开采过程中上下各采场充填体和围岩的移动变形规律。研究结果表明,新立矿区充填体变形主要为水平方向上的压缩变形,且具有累积效应,当充填体达到垂直方向的最大压缩量后,顶板围岩在水平构造应力作用下有向充填体上山方向滑动的趋势。     

硬岩矿床深井开采岩爆预防措施

对我国开采深度最大的硬岩金属矿山的岩爆预防进行研究,采用定性分析和数值计算相结合的研究方法,提出了可以有效减少能量贮存的矿床开采顺序、降低能量释放率的采场结构参数和巷道支护方式等的岩爆预防措施;在对岩爆分布特性进行分析的基础上,论证了适用于该矿的岩爆监测系统,以微震监测系统为主的岩爆监测系统的构成和建立原则。研究成果已在该矿生产中逐步实施。     

深部岩体水耦合爆破裂纹扩展数值模拟研究

为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理,选择试验验证的RHT本构,采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析.模拟结果表明:水耦合的方法延长了爆炸作用时间,提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV(质点振动速度峰值),增强了爆破致裂岩体的效果;原位应力在深部岩体水耦合爆破中起...     

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。     

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...     

金属矿山深井开采过程中的顶板事故浅析

对有色金属矿山深井开采过程中的顶板事故进行分类,并对其产生的原因进行分析;阐述深井开采过程中进行顶板管理研究的重要性,并对国内深井开采的金属矿山顸板管理研究现状进行总结．提出实施顶板动态分级管理的研究方法和不同级别项板的对应处理措施,为深井开采矿山的顶板管理提供新的解决途径．