红透山27采场深部开采卸荷条件下采场稳定性研究

论文摘要

近年来,国内许多矿山已经由浅部开采转入深部地下开采,随着开采深度的增加,高地应力问题对工程的影响越发明显,特别是矿山采场在进行爆破落矿时的力学行为对岩体的扰动作用更加突出。深部高地应力环境下矿山开挖过程中围岩表现出特殊的非线性力学行为使得传统的岩体（石）力学理论与分析方法面临着新的挑战。为满足国家建设需求和推进学科发展需要,本文围绕高地应力强卸荷条件下硬岩稳定性这一主题,以抚顺红透山铜矿-707中段27#采场为工程研究背景,在结合现有金属矿深部地下开采工程研究的基础上,采用声波测试、钻空摄像等多种手段对现场进行监测,结合室内三轴压缩试验和数值模拟计算的方法,对采场围岩的稳定性进行了研究。概括起来,本文主要完成了以下几个方面的工作：（1） 收集并整理了国内外深部高地应力岩体的研究资料,归纳总结了高地应力下岩体的破坏机理、强度准则以及破坏的主要影响因素。（2） 对从红透山铜矿现场取回的岩样进行了室内常规三轴压缩试验,通过试验曲线拟合和数值模拟,表明红透山岩体破坏属于高地应力下硬岩的脆性破坏。（3） 对现场监测得到的数据进行了综合的分析,由声波测试、钻空摄像、多点位移计和声发射的监测,分析得到了采场围岩的松动圈和应力集中区。（4） 通过对数值模拟计算的结果和现场破坏情况进行对比还是比较吻合的,说明模拟采用的硬岩劣化模型（Rock Deterioration Model, RDM）能够比较真实的反映出硬岩的破坏。（5） 采用数值模拟的方法对矿山下一层落矿进行模拟,得到下一次落矿后围岩的应力集中区和主要塑性破坏区,对下一层落矿提出建议,做好围岩防护措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 深部高应力卸荷岩体力学特性研究概述
• 1.3.1 深部高应力岩体的强度特征
• 1.3.2 深部岩体高应力卸荷条件下的破坏机理
• 1.4 深部高应力岩体的室内、外试验研究概述
• 1.4.1 室内实验研究概述
• 1.4.2 现场试验概述
• 1.5 研究思路、内容及技术路线
• 1.5.1 研究思路
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 技术路线
• 第2章 RDM岩体力学模型
• 2.1 深部岩体的力学特性分析
• 2.1.1 深部岩体的变形性质
• 2.1.2 深部岩体的强度和破坏特征
• 2.2 RDM本构模型
• 2.2.1 岩体参数劣化机理
• 2.2.2 模型参数说明
• 2.2.3 RDM模型特性
• 2.3 RDM屈服准则
• 2.3.1 弹性试应力增量计算
• 2.3.2 屈服函数与屈服应力
• 2.3.3 应力修正与塑性应变
• 2.3.4 力学参数更新
• 2.4. 基于室内试验的RDM参数拟合
• 第3章 红透山采场岩体破坏现状
• 3.1 红透山铜矿地压活动显现历史概况
• 3.2 红透山27采场破坏现状
• 第4章 27#采场监测结果分析
• 4.1 现场监测结果及分析
• 4.1.1 现场位移监测结果
• 4.1.2 现场声波测试
• 4.1.3 现场钻孔摄像
• 4.1.4 现场声发射测试结果
• 4.2 27采场岩体应力分布规律研究
• 第5章 27采场采区围岩稳定性研究
• 5.1 矿区地应力场的初步判断
• 5.2 四层矿体开采后岩体稳定性研究
• 5.3 四层矿体开采后围岩稳定性预测分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介