深部回采巷道围岩稳定性研究

论文摘要

随着经济的发展,人类对矿产需求量的日益增加,开采规模的不断扩大,浅部易采的矿产资源日趋枯竭,开采也就逐渐向深部发展,但深部开采有着岩层压力大和围岩变形量大等固有特点,这给巷道的支护和日常维护带来了巨大的难度,除此之外,深部开采还会引起地表塌陷、巷道冒顶、岩爆以及冲击地压等灾害,给矿区正常的安全生产造成了极大隐患,为了尽量避免灾害的频繁发生,同时为巷道的支护提供必要依据,对整个矿井特别是处于重要位置的回采巷道围岩稳定性的研究就显得尤为迫切和重要。本文在重庆市杰出青年科学基金和教育部新世纪优秀人才支持计划的支持下做了以下几方面的研究,主要内容如下:①通过对南京栖霞山铅锌矿-425m、-475m以及-525m三中段部分重要巷道围岩布设的压力盒和位移计的长期监测,确定了采场回采过程中,巷道顶板和两帮的应力和位移随时间的变化趋势。②利用改进灰色预测模型GM（1,1）对巷道顶板和两帮的应力和位移进行了短期数据和长期趋势预测,预测结果与实测值较为吻合,验证了该预测模型的适用性和正确性。③利用有限元程序,模拟了采场回采工况对巷道顶板和两帮应力和位移的影响,获取了不同回采工况下,巷道顶板和两帮的应力场和位移场,并与实际的监测数据进行了对比分析,表明了数值计算的正确性,为巷道围岩稳定性分析提供了理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 深部开采
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 巷道围岩稳定性研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容及技术路线
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 技术路线
• 2 现场监测数据量测
• 2.1 矿山安全生产概况
• 2.1.1 矿山安全生产现状
• 2.1.2 矿山灾害类型
• 2.2 巷道围岩稳定性监测
• 2.2.1 巷道围岩稳定性监测的目的
• 2.2.2 巷道围岩稳定性监测的意义
• 2.2.3 巷道围岩稳定性监测的方法
• 2.3 巷道围岩量测监控网的布置
• 2.3.1 压力盒数据量测及计算
• 2.3.2 位移计数据量测及计算
• 2.4 本章小结
• 3 监测数据的处理与分析
• 3.1 监测数据处理与分析方法介绍
• 3.1.1 监测数据多元线性回归分析
• 3.1.2 神经网络聚类分析
• 3.1.3 监测数据分形特征分析
• 3.1.4 监测信息的灰色预测方法
• 3.2 灰色系统理论在监测数据分析处理中应用
• 3.2.1 灰色系统理论的产生和发展
• 3.2.2 灰色系统建模
• 3.2.3 GM（1，1）改进模型的建立
• 3.2.4 GM（1，1）改进模型的应用
• 3.3 巷道围岩监测和预测数据的后处理
• 3.3.1 巷道围岩稳定性判定方法
• 3.3.2 监测与预测数据的后处理
• 3.4 本章小结
• 4 回采巷道围岩稳定性数值模拟分析
• 4.1 矿区工程地质背景
• 4.1.1 地质条件
• 4.1.2 构造特征
• 4.2 计算模型的建立
• 4.2.1 计算模型的基本假设
• 4.2.2 计算模型的基本信息
• 4.2.3 计算力学参数
• 4.2.4 边界条件
• 4.2.5 屈服条件
• 4.3 各工况模拟方案及计算结果分析
• 4.3.1 工况模拟方案
• 4.3.2 计算结果整理和分析
• 4.4 监测数据与模型计算结果对比分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 后续研究工作及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目