深部金属矿超前序次释压机理与调控方法研究进展

深部金属矿开采已经成为金属矿床开采的重要组成。在深部“三高一扰动”复杂工程环境下,采动地压灾害日趋凸显,严重制约矿山安全高效开采。结合国内外深部采矿研究进展和多年工程经验,提出深部金属矿超前序次释压机理与调控方法,将采动地压调控分为基本地压调控和二次地压调控。基本地压调控含采矿方法选择、回采顺序优化和隔离矿柱留设,二次地压调控含卸压爆破、锚喷支护和释能支护,并就地压调控技术分别进行详细阐释。基本地压调控在采前即已完成,二次地压调控在开采中或开采后进行,调控策略选择基于采动地压灾害风险评估等级。地压监测技术是确保地压调控技术成功实施的关键,诸多现场工程实践表明多点位移计、微震监测和钻孔电视是可行的监测手段。随着数值模拟技术发展,矿山尺度精细三维数值模拟融合微震监测信息具有良好的应用前景,可以为深部矿山采动地压调控与防灾减灾提供借鉴。     

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...     

露天转井下开采境界顶柱参数三维有限元分析

针对影响安全生产的问题——突冒危险性,结合唐山石人沟铁矿的具体地质条件、采矿体条件、岩体的结构特征及力学性质测试,借助MSC．PATRAN和MSC．NASTRAN三维数值模拟软件进行建模分析,确定出岩体力学参数,从而对矿床进行稳定性分析,最后总结得出合理的境界顶柱厚度,提出确保顶柱稳定的采矿方案、措施、建议以及有效的防止矿体突冒控制技术措施。为其他矿山露天转井下开采顺利进行提供科学依据。     

化学浆堵水与支护在高压含水破碎段的研究应用

以高压含水破碎段巷道为依托,通过对淋水点附近岩石力学进行地质调查,分析该范围淋水点附近围岩的节理裂隙,为下一步淋水治理方案的制定提供数据支撑.将淋水点封堵之后,提出新的围岩支护设计方法,确立了化学浆封堵淋水+U型钢+化学浆加固空区的深部高应力带支护设计理念,该设计支护速度快,安全高效,使围岩压力充分释放,既能堵水还能起...     

思山岭铁矿1500m副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性,以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托,进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析,其最小无支护自稳跨度为22 m,对应的自稳时间为125 d,可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1～2 d的井筒围岩稳定性,然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定,副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时,基于新奥法(NATM)与挪威隧道施工方法(NTM),提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论,建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法,并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计,分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程,提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性,验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。     

TC17钛合金在α+β两相区加热过程中片状组织的粗化行为

研究了TC17钛合金分别在800℃和840℃两相区加热过程中片状组织的粗化行为。结果表明,随着加热时间的延长,片状组织逐渐粗化,粗化速率逐渐降低。片状α相的粗化过程是一个元素扩散过程,元素从势能较高的片状组织末端或缺陷位置向势能较低的平滑位置迁移,导致片状α相粗化。经计算,800℃下粗化指数为0.37,840℃下粗化指数为0.42,根据LSW粗化理论,TC17钛合金片状组织的粗化行为由体扩散和界面反应共同控制。此外,基于Gibbs-Thompson理论,建立了TC17钛合金片状组织的粗化速率预测模型。     

基于声发射及其定位技术的岩石破裂过程研究

应用声发射及其定位技术,采用实验手段研究了不同加载方式(单轴加载、巴西劈裂及三点弯曲条件下)不同尺寸岩石以及不同岩样破裂失稳过程.实验结果表明,在岩石弹性变形阶段,声发射事件定位位置为岩样内部的应力集中位置;随着加载的进行,声发射仪器精确地定位出其裂纹初始位置、扩展方向,并直观地反映出其内部裂纹稳定扩展过程.从巴西劈裂实验的声发射事件定位结果可以看出,初始裂纹产生的位置具有随机特性,且初始裂纹产生是诱发岩石破裂失稳的首要因素.岩样尺寸影响其破坏模式,受加载过程裂纹初始时序不同影响其声发射活动规律表现不一致;不同岩样声发射活动随应力变化呈一定的规律性,其中砂岩在加载过程其声发射活动具有突跳特性,这主要与岩石均质程度相关.声发射定位结果直观地反映岩样内部裂纹初始、扩展的空间位置,这对于深入研究岩石破裂失稳机制具有一定的意义.     

山东金青顶矿区深部矿体开采诱发微震活动分析

随着金青顶矿区开采深度的增加,地应力值逐渐增大,造成巷道围岩破坏越来越严重,且具有一定的岩爆倾向性。为进一步探究金青顶矿区深部开采诱发岩体破裂失稳规律,在金青顶矿区深部建立矿山微震监测系统,连续实时采集井下微震活动信息,对-825 m中段Ⅴ号矿体11#试验采场开采活动进行连续监测,重点分析开采扰动下岩体破裂前累计视体积、能量指数和施密特数等微震参数的变化特征,得出当前矿体整体损伤程度较小,岩体破裂主要是由岩体开挖以及爆破振动引起。     

三山岛金矿围岩温度梯度测试及工程热环境分析

通过对井下热湿工程环境调查,分析三山岛金矿热害产生的根本原因。依据工程热湿环境调查结果,布设该矿围岩温度测试的测点位置,通过对不同中段相对应位置的温度曲线回归,得出三山岛金矿正常围岩温度梯度为2.2 ×10^-2℃/m,受井下地热影响区域其地温梯度为2.6×10^-2℃/m。通过对该矿不同热源进行分析,其围岩散热、机械设备、空气压缩及地热资源是致使三山岛金矿井下温度偏高的主要原因,该研究对类似矿山热源分析及其治理提供一定的基础数据。     

境界矿柱厚度确定方法研究

露天转地下开采的矿山，其露天坑底境界矿柱厚度的确定，对于金属矿山地下开采安全生产极其重要。本文针对石人沟铁矿露天转地下的实际情况．采用不同的计算分析方法。对具有代表性的断面进行了分析计算。为矿山设计提出的境界矿柱厚度确定的方法进行了验证和补充，同时也为矿山设计施工提供依据和指导。