软岩巷道地压控制技术研究

论文摘要

目前,对于软岩地层深部金属矿体开采的地压控制技术是本领域内的技术难题之一。虽然众多国内外科研单位与有关学者进行多年的采矿技术攻关,但由于对软岩地层巷道变形机理认识不够深入,所采用的支护理论和相应的支护工艺还不能完全适应复杂的围岩环境。本文利用有限元数值分析模型对大型铁矿地下开采的地压控制技术和围岩支护问题进行了研究探讨,目的就在于能够做出较为经济合理的设计,最大程度的保证围岩和支护体系的稳定性。针对小官庄铁矿矿区的工程地质条件,结合工程实际考察、采样;在此基础上,通过室内常规试验和现场测试较准确地确定出了岩石力学指标,从而基本上掌握了该矿区井下围岩的特性,为该课题的研究奠定了基础。在地下采矿工程中,由于其工程材料和工程结构的复杂性,使得单纯用解析方法和模拟实验的方法有很大的局限性,而数值仿真模拟在矿山岩体力学中的应用为研究围岩稳定问题的研究开辟了新的途径,被认为是近三十年来最重要的进展之一。本文通过利用ANSYS软件,对小官庄铁矿井下巷道支护和矿体下盘岩体加固问题进行了模拟分析。对于巷道支护问题,提出了较为合理的支护方案,并与工程实际做了对比,从而证明了其有效性和合理性：对于矿体下盘岩体加固问题,通过对不同分段的采后加固和加固效果分别进行了分析探讨,获得了有工程实用价值的结果。综上所述,本文所给出的数值分析方法适用于软岩地层深部金属矿体开采的地压控制技术研究,且所获分析结果满足工程要求。本方法可供类似条件下的金属、非金属矿山地压控制过程中参考,在采矿、岩土工程领域具有广泛的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究地下开采地压控制的意义
• 1.2 巷道支护技术研究的主要理论
• 1.3 本文的研究内容和基本思想
• 第2章 岩体破坏机理与软岩支护机理
• 2.1 岩体破坏机理
• 2.1.1 岩体破坏类型
• 2.1.2 岩体破坏判据
• 2.2 围岩支护理论
• 2.2.1 支护理论的基本要求
• 2.2.2 地下巷道工程特点
• 2.2.3 软岩支护理论分析
• 2.2.4 软岩支护机理与方法
• 2.2.5 软岩支护应注意的问题
• 第3章 地下结构工程计算分析方法
• 3.1 解析计算法
• 3.1.1 散粒体理论
• 3.1.2 弹塑性平衡理论
• 3.1.3 流变—蠕变理论
• 3.1.4 块体极限平衡理论
• 3.2 ANSYS有限元计算法
• 3.2.1 数值方法的发展
• 3.2.2 ANSYS有限元软件功能简介
• 第4章 岩石力学性质参数的确定
• 4.1 确定岩石力学参数的常规试验
• 4.1.1 试验设备与方法
• 4.1.2 实验结果
• 4.2 确定岩石力学参数的现场测试法
• 4.2.1 点荷载试验
• 4.2.2 孔壁应变法
• 第5章 工程实例分析
• 5.1 矿山地质条件概况
• 5.1.1 地层
• 5.1.2 构造
• 5.2 地下巷道围岩稳定性数值分析
• 5.2.1 实测资料统计分析
• 5.2.2 有限元分析
• 5.3 小分段开采后下盘岩体加固数值分析
• 5.3.1 分析模型及部分模拟分析结果
• 5.3.2 模拟结果分析
• 5.4 整体开采后下盘岩体加固数值分析
• 5.4.1 分析模型及部分模拟分析结果
• 5.4.2 模拟结果分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢