开挖卸荷诱发巷道围岩失稳特性及支护方法研究

发布时间：2017-08-30 20:45

  本文关键词：开挖卸荷诱发巷道围岩失稳特性及支护方法研究

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【摘要】：本文以会泽铅锌矿麒麟厂8#矿体为研究背景,以数值模拟为研究手段,从矿山工程地质情况着手,结合矿山岩石物理力学参数,分别从工程开挖引起的应力重分布和位移变化及声发射等方面揭示了该区应力演化方式及巷道围岩体失稳机理,以期对今后采掘工作中岩爆灾害的防治有一定的借鉴与参考意义。主要研究内容如下：(1)对深部巷道的围岩进行了FLAC3D数值模拟稳定性分析,研究深部构造应力场中水平应力以及垂直应力的重分布对巷道围岩稳定性的影响,数值模拟结果得出了井下巷道围岩的裂隙发育、扩展到破坏的过程,并对其力学性质进行了分析；(2)根据监测点所示的位移、应力值及其塑性区的发展变化,揭示巷道最大变形量及其区域位置,基于应力判据进行岩爆的预测分析,研究了高应力条件下深部巷道开挖诱发围岩失稳机理；(3)采用岩石破坏过程分析软件RFPA2D研究在应力分异作用下的深部巷道围岩破裂的过程,从细观力学分析角度,探索岩巷在构造应力场条件下的裂纹萌生、扩展直至贯通破坏全过程,直观形象的表述开挖加卸荷诱使围岩失稳过程。(4)根据FLAC3D和RFPA2D模拟所得规律,对巷道进行支护。利用松动圈理论法和工程类比法计算相关支护参数,提出三种支护方案,利用三维有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,通过无支护和三种支护方案的数值模拟结果对比分析,对会泽铅锌矿深部巷道的稳定性和支护方法进行了对比分析,选择合理支护方案,以提高巷道的稳定性。本文采用FLAC3D和RFPA2D软件,对深部高应力巷道开挖过程中的应力重分布进行跟踪分析,揭示巷道围岩失稳诱发岩爆的过程,优选了合理的支护方式,为岩爆机理研究和矿山岩爆控制提供依据。
【关键词】：深部巷道 数值模拟 围岩稳定性 巷道支护
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 深部巷道围岩失稳机制10-11
• 1.2.2 围岩稳定性研究方法11-12
• 1.2.3 巷道失稳FLAC分析方法12-13
• 1.2.4 巷道失稳RFPA数值分析13-14
• 1.2.5 岩爆的预测方法14-15
• 1.2.6 巷道支护15-16
• 1.3 存在问题及研究内容16-17
• 1.4 本文研究技术路线17-18
• 第二章 矿山深部开采概况18-27
• 2.1 工程地质环境18-21
• 2.1.1 矿区地理位置及自然条件18
• 2.1.2 矿床区域构造18-19
• 2.1.3 矿区地层19-21
• 2.2 矿区水文地质21-23
• 2.2.1 地表水21-22
• 2.2.2 气候22
• 2.2.3 含(隔)水层及富水性22
• 2.2.4 矿区水文地质边界及其补给、径流、排泄条件22-23
• 2.2.5 坑道充水特征23
• 2.3 矿床规模和矿体特征23-25
• 2.3.1 矿床规模23-24
• 2.3.2 矿体特征24-25
• 2.4 开采概况25-27
• 2.5 深部巷道围岩岩爆情况26-27
• 第三章 卸荷诱发深部巷道围岩岩爆机理及控制方法27-38
• 3.1 岩爆理论27-32
• 3.2 卸荷诱发岩爆机理32-33
• 3.3 岩爆判别与控制33-38
• 3.3.1 岩爆判别方法33-36
• 3.3.2 岩爆防治36-38
• 第四章 开挖加卸荷诱发巷道围岩失稳机理研究38-68
• 4.1 FLAC~(3D)的特点38-43
• 4.1.1 FLAC~(3D)的求解过程39
• 4.1.2 本构模型39-40
• 4.1.3 FLAC~(3D)内嵌语言FISH40-41
• 4.1.4 围岩受力分析41
• 4.1.5 屈服准则41-43
• 4.2 有限元分析方案43-44
• 4.3 有限元模型的建立44-48
• 4.3.1 岩体物理力学参数选取44-45
• 4.3.2 地应力场及初始应力场45-46
• 4.3.3 计算模型区域及几何尺寸46
• 4.3.4 模型边界条件及开挖方式46-47
• 4.3.5 围岩应力监测47-48
• 4.4 模拟计算过程48-66
• 4.4.1 巷道开挖过程中位移计算分析51-55
• 4.4.2 巷道开挖过程中应力计算分析55-60
• 4.4.3 岩爆预测分析60-62
• 4.4.4 塑性区分布62-63
• 4.4.5 加卸荷诱发巷道围岩失稳机理研究63-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 基于RFPA的巷道破坏过程数值分析68-80
• 5.1 RFPA基本原理简介68-70
• 5.1.1 RFPA基本思想68-69
• 5.1.2 RFPA基本分析步骤69-70
• 5.2 模型建立70-72
• 5.3 计算结果分析72-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第六章 巷道支护及其方案优化80-93
• 6.1 支护形式及参数80-83
• 6.2 建立数值模型83-84
• 6.3 数值模拟结果对比分析84-90
• 6.3.1 最大主应力分析84-85
• 6.3.2 支护后位移变化分析85-89
• 6.3.3 塑性区分析89-90
• 6.4 岩爆倾向性分析90-92
• 6.5 本章小结92-93
• 第七章 结论与展望93-95
• 7.1 结论93
• 7.2 展望93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-101
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文、参与科研项目及获奖情况101
• 一、发表的论文101
• 二、参与的科研项目101
• 三、获奖情况101

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本文编号：761411