羊拉铜矿破碎软岩巷道支护优化及其稳定性研究
本文关键词: 岩石力学 破碎软岩 支护优化 稳定性 失稳机理 数值模拟 经济效益 出处:《昆明理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:羊拉铜矿位于云南德钦县羊拉乡,该矿3390中段围岩松散破碎巷道支护困难,为解决该矿软岩巷道的支护问题,进行了现场调查和室内试验研究,研究成果对该矿的正常生产有重要意义,对其他软岩工程支护也具有参考价值。通过现场调查、室内岩石力学试验、矿物成分分析、水理试验、风化试验、自由膨胀率试验,分析得出导致巷道失稳的原因主要是矿岩本身强度低,结构面发育,岩体结构松散破碎;其次是支护形式选择不当或者未能及时支护、封闭,水、风化作用、干湿循环效应对围岩的弱化;再次是围岩应力状态的改变对巷道围岩抗剪强度的不利影响。通过巷道失稳机理的分析,提出了能封闭围岩的锚网喷支护方案,应用弹塑性理论计算出了巷道的塑性软化区的半径为2.94m,并基于松动圈理论和锚杆的悬吊理论提出了优化的支护方案。采用离散元软件3DEC模拟了采动影响前后不支护、衬砌和锚网支护的稳定情况。模拟结果显示:采动前三种支护的两帮相对收敛率分别为4.71%、1.35%、2.03%;顶底板相对收敛率分别为4.55%、1.60%、1.80%。采动后三种支护的两帮相对收敛率分别为8.68%、1.87%、3.62%,顶底板相对收敛率分别为8.51%、2.58%、3.45%。不支护采动前后相对收敛率均超过最大允许值4%,巷道不稳定,优化的锚网喷支护方案在采动前后相对收敛率均小于最大允许值4%,方案可行。模拟结果还显示采动前后,围岩中最大拉、压应力均小于允许值,巷道稳定。最后对锚网喷和衬砌支护进行经济效益比较,得出每米支护成本锚网喷比衬砌支护低1288.4元,因此,从支护效果和经济效益两方面综合评价,锚网喷支护方案更优。
[Abstract]:Yangla Copper Mine is located in Yangla Township of Deqin County, Yunnan Province. It is difficult to support loose and broken roadway in the middle part of 3390 mine. In order to solve the support problem of soft rock roadway in this mine, field investigation and laboratory test are carried out. The research results are of great significance to the normal production of the mine, and also have reference value to other soft rock engineering support. Through field investigation, indoor rock mechanics test, mineral composition analysis, hydrological test, weathering test, free expansion rate test, It is concluded that the main causes of roadway instability are the low strength of the rock itself, the development of the structural plane, the loosely broken rock mass structure, the improper selection of the supporting form or the failure to support in time, the sealing, the water and the weathering. The dry and wet circulation effect weakens the surrounding rock, and the change of the stress state of the surrounding rock affects the shear strength of the surrounding rock of the roadway. Through the analysis of the mechanism of roadway instability, the paper puts forward the bolt-mesh shotcreting support scheme which can close the surrounding rock. Using elastoplastic theory, the radius of the plastic softening zone of roadway is calculated to be 2.94 m, and based on the loose ring theory and the suspension theory of anchor rod, the optimized support scheme is put forward. The discrete element software 3DEC is used to simulate the unsupporting before and after mining. The results of simulation show that the relative convergence rates of the three types of support before mining are 4.71 and 1.35 and 2.03, respectively, and the relative convergence rates of the top and bottom plates are 4.55 and 1.60 and 1.80 respectively. The relative convergence rates of the two supports after mining are 8.681.87 and 3.62respectively. The relative convergence rates of top and bottom plates are 8.51 and 2.58 / 3.45.The relative convergence rates before and after unsupported mining are above the maximum allowable value of 4 and the roadway is unstable, The relative convergence rate of the optimized bolt-net-shotcrete support scheme before and after mining is less than the maximum allowable value of 4, and the scheme is feasible. The simulation results also show that the maximum tensile stress and compressive stress in surrounding rock before and after mining are all less than the allowable value. The roadway is stable. Finally, the economic benefits of bolt-mesh shotcreting and lining support are compared, and it is concluded that the bolt-net shotcreting cost per meter is 1288.4 yuan lower than that of lining support. Therefore, the bolting net shotcreting scheme is better in terms of comprehensive evaluation of supporting effect and economic benefit.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD353
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 关宝树;;漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌(一)[J];隧道建设;2016年03期
2 蒋玉波;宋宏伟;袁鹏;;岩石风化对煤矿巷道稳定性的影响[J];煤矿安全;2014年05期
3 杜林林;王秀英;刘维宁;;软弱围岩隧道预衬砌支护参数研究[J];现代隧道技术;2013年05期
4 李克钢;郑东普;黄维辉;;干湿循环作用下砂岩力学特性及其本构模型的神经网络模拟[J];岩土力学;2013年S2期
5 李克钢;吴勇;郑东普;;砂岩力学特性对干湿循环效应响应规律的试验研究[J];北京理工大学学报;2013年10期
6 王亚坤;张文慧;陈涛;蓝日彦;叶琼瑶;雷文;;干湿循环效应对风化泥岩性质影响的试验研究[J];公路工程;2013年02期
7 徐营;柏建彪;武增荣;冯金生;;砌碹巷道失稳机理及加固技术研究[J];采矿与安全工程学报;2012年06期
8 康红普;林健;杨景贺;吴拥政;高富强;;松软破碎硐室群围岩应力分布及综合加固技术[J];岩土工程学报;2011年05期
9 李桂臣;张农;王成;张念超;李宝玉;;高地应力巷道断面形状优化数值模拟研究[J];中国矿业大学学报;2010年05期
10 康红普;王金华;林健;;煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J];岩石力学与工程学报;2010年04期
相关会议论文 前1条
1 葛家良;陆士良;;注浆技术的现状与发展趋向综述[A];全国首届岩石锚固与注浆学术会议论文集[C];1995年
相关博士学位论文 前9条
1 孟德军;杨庄矿软岩巷道钢管混凝土支架支护理论与技术研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
2 刘国磊;钢管混凝土支架性能与软岩巷道承压环强化支护理论研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
3 文竞舟;隧道初期支护力学分析及参数优化研究[D];重庆大学;2012年
4 康钦容;缓斜煤层群采动影响下底板软岩巷道围岩稳定性控制[D];重庆大学;2011年
5 张欣;全长粘结式锚杆受力特性以及数值仿真试验研究[D];山东大学;2008年
6 王其胜;深部软岩巷道矿压特征与支护技术研究[D];中南大学;2008年
7 郑玉辉;裂隙岩体注浆浆液与注浆控制方法的研究[D];吉林大学;2005年
8 巨能攀;大跨度高边墙地下洞室群围岩稳定性评价及支护方案的系统工程地质研究[D];成都理工大学;2005年
9 王永岩;软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D];辽宁工程技术大学;2001年
相关硕士学位论文 前10条
1 金洋洋;隧道锚杆支护参数优化分析[D];重庆交通大学;2015年
2 赵志云;地下煤矿软岩巷道注浆支护技术研究[D];内蒙古科技大学;2012年
3 王冬林;基于安全系数法的地下洞室围岩稳定评价方法研究[D];西北农林科技大学;2012年
4 倪昊;芦岭煤矿深部大断面巷道U型棚支护机理与数值模拟研究[D];安徽理工大学;2011年
5 饶小明;软岩巷道支护方案选取以及数值模拟研究[D];中南大学;2011年
6 朱香辉;极软岩层巷道围岩控制技术研究[D];湖南科技大学;2010年
7 周宝炉;深部复杂软岩巷道锚网索支护及数值模拟研究[D];安徽理工大学;2009年
8 刘玉卫;高应力—膨胀型软岩巷道变形破坏机理与支护研究[D];西安科技大学;2009年
9 宋恒;金川二矿区深部软岩巷道变形及支护研究[D];中南大学;2009年
10 魏光远;鄂尔多斯高家梁煤矿软岩巷道变形机制和支护方法研究[D];北京工业大学;2008年
,本文编号:1499805
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/1499805.html