城门山铜矿帷幕注浆效果评价及坡体稳定性研究

发布时间：2017-10-01 18:16

  本文关键词：城门山铜矿帷幕注浆效果评价及坡体稳定性研究

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【摘要】：在矿山开采过程中,地下水不仅会直接抬高开采成本,而且会对作业人员、设备的安全带来威胁。城门山铜矿因其三面环湖的地理位置形成了复杂的地下、地表水网,长时间以来地下水的问题给矿山的开采带来许多困难。而注浆堵水帷幕作为一种有效的治理地下水的手段在国内许多矿山治理地下水问题的工作中扮演着重要的角色,这一治水手段在城门山铜矿二期扩建帷幕注浆工程也得到了有效的运用。本文根据城门山二期扩建帷幕注浆工程的施工和检测,对帷幕注浆效果进行评价。此外,还选取帷幕带中有代表性的区段,运用数值模拟法展开对帷幕施工后矿坑东帮边坡稳定性的研究。主要进行了以下工作:1、对选区内的地质构造、水文地质以及工程地质资料进行深入分析,结合现场踏勘,划分出选区内主要含水岩组以及隔水岩组。并且详细分析了F1断层带的工程地质条件,计算得出了断层带潜水位变化情况。2、运用注浆施工资料分析法对钻孔的单位注浆量进行叠加效应分析、频率曲线分析、离散性分析以及变化曲线分析。在叠加效应分析中发现II序孔单位注浆量较I序孔单位注浆量均有减小的趋势,说明II序孔注浆对I序孔注浆起到了补充作用。在频率曲线分析中发现II序孔的注浆量集中区域较I序孔明显减小,这是注浆效果良好的体现。在离散系数分析中发现同区段的II序孔离散系数均比I序孔小,表明经过I序孔注浆,主要的孔洞、裂隙均已被充填。3、运用天然电场选频法分别在帷幕带的北段、南段进行检验性物探工作,与前期进行的过程控制物探工作结果进行对比,发现帷幕带原有的主要过水通道已被封堵。4、运用检查孔法对施工资料分析和物探结果进行验证。通过分析检查孔的取芯结果发现孔洞浆液结石充填完整,充填率高;检查孔压水试验也表明帷幕堵水效果好。5、在进行注浆效果评价之后,根据前期得出的工程地质条件,运用ANSYS建立矿坑东帮帷幕带施工前、后的坡体模型,并运用FLAC3D软件对两个模型进行数值模拟计算,得出剪应力分布云图、塑性区分布图、极限平衡状态下剪应变增量云图。同时,运用强度折减系数法得出坡体的安全系数,并对比计算结果。发现堵水帷幕施工后,远处于潜水位以上的二级放坡、三级放坡,其坡体应力分布情况以及安全系数均无明显变化,但一级放坡坡脚的塑性区、高应力区面积明显减小,安全系数也由原来的1.52提升至1.67,安全性明显提高。
【关键词】：城门山铜矿 堵水帷幕 注浆效果评价 数值模拟
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 选题的依据及研究意义12-13
• 1.2 注浆技术研究进展13-14
• 1.3 注浆效果评价研究的发展14-15
• 1.4 边坡稳定性分析方法概述15-22
• 1.4.1 极限平衡法15-18
• 1.4.1.1 Mohr-Coulomb强度理论15-17
• 1.4.1.2 安全系数的定义17-18
• 1.4.2 数值分析方法18-22
• 1.4.2.1 有限元法18-19
• 1.4.2.2 离散单元法19-20
• 1.4.2.3 拉格朗日法20-22
• 1.4.2.4 界面元法22
• 1.5 主要工作及技术路线22-24
• 1.5.1 主要完成工作22-23
• 1.5.2 技术路线23-24
• 第二章 工区地质特征24-44
• 2.1 概况24-26
• 2.1.1 气象特征25
• 2.1.2 水文特征25-26
• 2.2 矿区地质26-35
• 2.2.1 地形地貌26
• 2.2.2 地质构造26-27
• 2.2.3 地层27-29
• 2.2.4 岩浆岩29
• 2.2.5 水文地质29-35
• 2.2.5.1 矿区含水层 （ 组 ） 及隔水层 (组 )划 分29-30
• 2.2.5.2 矿区主要含水岩组30-31
• 2.2.5.3 矿区主要隔水岩组31-32
• 2.2.5.4 主要含水组岩溶发育规律32-33
• 2.2.5.5 矿坑充水的主要因素33-35
• 2.3 帷幕带工程地质35-41
• 2.3.1 帷幕带岩性划分35-38
• 2.3.2 采坑东帮主要地质构造38-39
• 2.3.2.1 断层38
• 2.3.2.2 褶皱38-39
• 2.3.3 数值模拟区工程地质条件39-41
• 2.3.3.1 断层带地层岩性参数39
• 2.3.3.2 地下水浸润面39-41
• 2.4 本章小结41-44
• 第三章 注浆效果评价44-68
• 3.1 注浆施工简介44-48
• 3.1.1 帷幕线位置44
• 3.1.2 工作量布置44-48
• 3.1.2.1 勘察试验阶段44-45
• 3.1.2.2 主体施工阶段45-48
• 3.2 注浆效果评价方法简介48-53
• 3.2.1 分析法49-52
• 3.2.2 检查孔法52
• 3.2.3 开挖取样法52
• 3.2.4 物探法52-53
• 3.3 施工资料分析53-58
• 3.3.1 叠加效应分析53-54
• 3.3.2 频率曲线分析54-55
• 3.3.3 离散性分析55-56
• 3.3.4 单位注浆量变化曲线分析56-57
• 3.3.5 单位透水率变化曲线分析57-58
• 3.4 天然电场选频法58-65
• 3.4.1 堵水效果评价物探 （ 北段 ）59-62
• 3.4.1.1 测线布置59-61
• 3.4.1.2 物探结论61-62
• 3.4.2 堵水效果评价物探 （ 南段 ）62-65
• 3.4.2.1 测线布置62-63
• 3.4.2.2 物探结论63-65
• 3.5 检查孔效果评价65-67
• 3.5.1 检查孔取芯65-66
• 3.5.2 检查孔压水试验66-67
• 3.6 本章小结67-68
• 第四章 帷幕带坡体稳定性数值模拟68-82
• 4.1 ANSYS与FLAC3D68-69
• 4.1.1 ANSYS简介68-69
• 4.1.2 FLAC3D简介69
• 4.2 建模及计算69-80
• 4.2.1 建模69-70
• 4.2.2 强度折减法的实现70-73
• 4.2.3 计算结果分析73-80
• 4.2.3.1 试算结果分析73-77
• 4.2.3.2 优化计算结果分析77-80
• 4.3 本章小结80-82
• 第五章 结论与建议82-84
• 5.1 结论82-83
• 5.2 建议83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 附录90

【参考文献】

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本文编号：954926