大型金矿深部充填法采场围岩稳定性分析及控制

发布时间：2020-10-27 23:59

　　 本文以焦家金矿深部开采为工程背景,以上向水平进路式充填采场为研究对象,以揭示大型金矿深部充填法开采围岩稳定性特征为目标,综合采用室内岩石力学试验、理论分析及数值模拟等技术手段,围绕深部节理硬岩强度特征及损伤演化规律、深部围岩稳定性分级及采场极限跨度、上向水平进路式充填法采场围岩变形及应力演化机制、采场稳定性控制技术等内容展开深入研究,取得以下成果及结论:(1)通过室内岩石力学实验及声发射监测,研究了岩石破坏前后声发射相关参数的变化特征,得到了深部硬岩破坏损伤演化规律,研究表明,岩石声发射参数及损伤呈现明显的阶段性;在此基础上,考虑节理的影响,建立了考虑单节理倾角的损伤本构模型及强度准则,结果表明,总损伤率随节理倾角先减小后增大,总体呈正“U”型分布规律;(2)采用非接触扫描系统ShapeMetrix 3D及蒙特卡洛法得到了焦家矿区不同进路的优势节理组,然后选取特定采场,基于块体理论分析了不同节理组合对采场稳定性的影响,确定了不稳定块体及应力大小。在此基础上,基于传统RMR分级系统,增加了地应力、节理组合及施工因素三个修正系数,提出了修正的M-RMR分级法,并进行了现场应用,结果表明,目前焦家矿区矿岩稳定性总体处于Ⅳ级,部分区域为Ⅴ级,稳定性较差。(3)基于3DEC软件,建立了反映实际节理分布的数值计算模型,研究了上向水平进路式充填法采矿过程中,围岩等级、开采深度及采场跨度与顶板位移、塑性区之间的定量函数关系,研究结果表明,围岩稳定性级别对采场位移及损伤的影响最大,随着稳定性变差,位移及塑性区体积均呈指数增长;基于压力拱理论,对进路开采过程中围岩的应力分布进行了系统研究,研究表明,稳定性级别则对压力拱的形态及成拱系数有明显的影响。采用Mathews稳定图表法,结合数值模拟结果,对极限跨度进行了计算,结果表明,Ⅳ级围岩极限跨度不应超过5m,Ⅴ级围岩极限跨度不应超过4m。(4)在焦家金矿试验开采的基础上,综合全文研究成果,分别对一步采矿房围岩控制技术及二步采矿柱围岩的锚索支护进行了研究,最终提出了深部充填法开采破碎围岩稳定性综合控制技术。
【学位单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD863;TD35
【部分图文】：

１０６？１１４之间均使用混凝土挡墙、喷射混凝土与钢支架支护，１０６联巷??往南方向２０ｍ处开始，左帮有３０ｍ长的喷射混凝土与挡墙支护，而右帮为长??３０ｍ以及２０ｍ两段喷射混凝土与挡墙支护，且在１０６联巷往南方向２０ｍ处??喷射混凝土支护失效，发生脱落；１０６与１０４联巷之间为喷射混凝土支护；??１０４与１０２联巷之间为钢拱架支护与喷射混凝土联合支护且混凝土支护有部??分失效；１０２与９８联巷之间为钢支架与喷射混凝土支护；９８与９２联巷之间??为喷射混凝土支护。由于钢支架断面与巷道断面不一致，钢支架受力不均导??致变形不均，地压显现较为严重，如图２－７所示。??－２３?－??

??图２－７?１２中段３分巷巷道围岩及支护破坏实拍图??（ａ）顶板围岩冒落；（ｂ）支护变形??１２中段１分巷地压调查及支护形式分布如图２－８所示，１１０与１１４联巷??之间为喷射混凝土支护；１０６与１１０联巷之间为喷射混凝土支护；１０４与１０６??联巷之间为喷射混凝土与锚杆支护；从１０２联巷开始，往南方向，有３ｍ长??的钢支架支护；９８与１０２联巷之间为喷射混凝土支护，并伴有支护失效，如??图２－１０所示。??＼?Ｉ??图２－８?１２中段１分巷地压调查及支护形式分布平面图??（３）１３中段地压显现情况??１３中段３分巷地压调查及支护形式分布如图２－９所示，勘探线８８？１１８??之间以喷射混凝土进行支护，在Ｊ１３０１０１１８采场进路联巷和分段联巷的交叉??口以及Ｊ１３０１００９４采场进路联巷和分段联巷的交叉口岩体的破碎程度较高，??因此采用了钢支架进行支护，钢支架长度分别为５ｍ和１０ｍ。??联巷中的支护形式均较为完好

１２中段１分巷地压调查及支护形式分布如图２－８所示，１１０与１１４联巷??之间为喷射混凝土支护；１０６与１１０联巷之间为喷射混凝土支护；１０４与１０６??联巷之间为喷射混凝土与锚杆支护；从１０２联巷开始，往南方向，有３ｍ长??的钢支架支护；９８与１０２联巷之间为喷射混凝土支护，并伴有支护失效，如??图２－１０所示。??＼?Ｉ??
【参考文献】

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本文编号：2859266