弱胶结软岩地层浅埋薄层铀矿巷道支护方案优化研究

发布时间：2020-11-20 23:49

　　 铀作为一种重要的战略资源主要运用于国防建设和核能发展。内蒙、新疆等西部地区分布着大量的铀资源,该矿区的地层以弱胶结地层居多。由于该地层成岩时间晚、胶结性能差、强度低(单轴抗压强度1 MPa)、易风化且遇水泥化崩解、易膨胀的特性,在一定条件下会发生显著的塑性变形,导致巷道围岩破坏严重,支护难题越来越突出。本文以内蒙古某铀矿埋深为70 m的巷道为工程背景,其矿层厚度为1.5 m,针对其浅埋、可采矿层薄的特点综合运用物理力学试验、数值模拟、相似模型试验等方法对弱胶结浅埋矿体围岩的支护技术、应力分布及变形特征进行了研究。主要研究内容如下:(1)通过现场取样、室内试验来获取围岩的基本物理力学参数,为后续的数值计算分析及研究相似配比、模型试验提供基础资料;(2)采用FLAC3D数值软件建立不同的模型,分析U29、U36型钢及0.5 m至1.1m间排距时的围岩变形特征及塑性区,从而优选出最佳的支护参数;(3)采用普氏理论、太沙基理论和ansys数值软件对于数值模拟获取的支护方案进行U型钢支架受力分析,验证支护方案的可行性;;(4)基于相似理论,选取细砂为骨料,石膏为主要胶结物,采用碳酸钙为辅助胶结物模拟中硬和坚硬岩石,并且加入膨润土来模拟矿床岩石具有膨胀性的特性,并进行了约40组力学试验,选出3组接近物理模型的配比,为进行后续的模型试验研究提供数据信息;(5)综合运用数字照相技术、薄膜传感器及微型电阻应变计等测量手段,分析在优选的支护方案下围岩的变形破坏过程、围岩表面位移、围岩应力变化及支护构件的应力变化等规律,用以指导工程现场。该论文有图67幅,表22个,参考文献107篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD353
【部分图文】：

图 1-2 双层锚固平衡拱结构Figure 1-2 Double anchored balanced arch structure模型试验研究根据相似理论对实际工程进行缩尺，在实验室进行控制的因素较多，在工程现场进行尝试性试验是不经济合理的方法。相关学者在巷道支护技术方面采方面，姜耀东等[84]研制出真三轴巷道平面模型试采用液压枕加载系统，模型受载均匀，并且进行了采用双层聚四氟乙烯塑料薄膜作为减摩材料；李元，模型尺寸为 1.0m×1.0m×1.0m，试验台 6 个端面能满足结构强度，也能减少重量，加载装置采用了并且采用自行研制的大变形数字照相量测技术，具解决了模型内部的应力量测与表面位移的高精度测

硕士学位论文行分析，以验证数值分析所获得支护方案的有效性，为矿体后续的开采提3.2 技术路线本文采用采用物理力学试验、数值分析和物理模型试验等方法，对弱胶道支护结构进行研究，获取巷道合理的支护参数及形式，技术路线设计如图现场岩样物理力学性质 支护结构材料力学性质弱胶结软岩地质力学模型试验研究单直膨组抗抗

验是一切科学研究的基础，因岩体矿物成分、岩石结构与构造的不同，石的物理和力学性质差别很大。岩体的物理力学特性是影响巷道稳定性，是进行数值分析、模型试验的原始资料，是巷道支护、围岩稳定性分少的资料。程背景（Engineering background）区域概况铀矿床位于内蒙古境内，东西宽约 7.00 km，南北长约 10.00 km，面积势平坦，海拔 910.00~1055.00m。地表水体缺乏，多为季节性积水洼地该区域温差较大，冬季寒冷，夏季炎热，多风少雨，气候干燥，近五年为 114.50 mm，年平均蒸发量为 1897.30 mm，1 月份平均气温低至-17℃温高达 25℃，近五年来最大冻土深度 2.00 m。最佳野外施工时间为每铀矿所在区域地势平坦，沟谷不发育，无地质自然灾害的发生，矿区形地貌如图 2-1 所示。
【参考文献】

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本文编号：2892195