西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究

发布时间：2018-03-07 23:34

  本文选题：深部巷道围岩　切入点：破坏机理　出处：《北京科技大学》2018年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：浅部矿产资源的日渐枯竭,迫使采矿活动快速地迈向地球深部。深部开采所带来的一系列技术问题正在引起越来越多关注。本文以西石门铁矿转至深部开采过程中所遇到的巷道变形破坏加剧、防控难度加大为研究背景,采用现场调研、室内试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,通过构建连续-离散耦合计算分析模型,揭示了不同围压条件下水平联巷巷道围岩变形破坏机理;由此对巷道支护参数及爆破参数进行了优化,保证了巷道安全稳定,实现了矿山开采由浅入深的安全过渡。本文取得了如下研究成果:(1)以室内试验为基础,根据AHP层次分析原理和Fuzzy模糊评价原理,建立了水平联巷围岩岩体质量综合评价层次结构模型,改进了巷道岩体质量综合评价辨识方法,重点研究了北区-100m水平联巷围岩的稳定性特征。研究表明,随着矿山开采向深部进展,岩体稳定性会逐渐弱化,至-100m水平,在上部定为按Ⅱ级围岩设防的联巷须按Ⅲ级围岩设防,开采深度与围岩的等级划分有直接和重要的关联。(2)采用连续-离散耦合分析模型对巷道围岩的稳定性进行了更进一步的研究,研究发现:随着开采深度的加大,巷道围岩力学状态逐渐发生变化,随围压的不同,马蹄形巷道围岩逐渐由弹性变形过渡到塑性变形,不仅如此,破坏的部位亦随之改变,当K大于1时,围岩破坏主要集中在巷道顶板、底板,当K小于1,围岩破坏主要集中在巷道两帮,当K等于1,围岩破坏表现出明显的分区破裂化现象。随着围压不断增大,破裂总数逐渐增多。(3)在上述研究的基础上,利用灰色关联度分析法针对相应部位的锚杆长度、网度及安装角度等参数进行优化模拟,发现:随着开采深度的增加,在网度不变的情况下,可适当增加锚杆的长度,而锚杆直径及锚杆角度对支护效果影响较小。据此对相应部位进行了支护设计。(4)将优化后的参数应用于北区-100m水平联巷,取得了良好的支护效果。现场监测结果表明:围岩趋于稳定后,顶板下沉量控制在15.2mm～16.8mm,两帮位移量控制在24.9mm～26.9mm;优化后的周边眼炮孔间距为0.6m、最小抵抗线0.67m、药卷直径为25mm,在半孔率和平整度方面都要优于原先设计方案。本文在研究过程中,取得了如下创新性研究成果:(1)基于AHP层次分析原理和Fuzzy模糊评价原理,建立了巷道围岩岩体质量综合评价层次结构模型,形成了一套巷道岩体质量综合评价辨识方法。(2)通过构建连续元与离散元计算数据交换传输算法及函数,建立了一种巷道连续-离散耦合计算分析方法,揭示了深部巷道不同围压条件下围岩变形破坏宏-细观力学机理。(3)建立一种基于正交试验-灰色关联度理论获取巷道锚网支护最优方案的方法。本文研究方法及相关成果,可部分弥补现有矿山向深部过渡是相关研究工作的不足,具有一定的理论意义及工程参考价值。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD322;TD353

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本文编号：1581491