沂南金矿岩层地压活动规律及其控制方法研究

论文摘要

矿山岩层地压活动及其控制问题一直是国内外矿山工作者研究的热点和难点。因为诸多岩石破裂失稳灾害问题的发生(岩爆、冒顶、片帮等)均和地压活动过程有关,因而,如何采取有效的研究手段和研究方法,系统地研究地压活动过程中围岩破坏机理及失稳模式,进一步对地压活动控制方法进行选择设计无疑是十分有意义的工作。本文正是基于上面的研究思路,首先借助地质力学手段以及应力测试方法研究矿山地质力学特征及其应力分布规律,探讨地压活动成因及其在时间和空间上的分布规律；在以上研究的基础上,总结采场围岩破坏机理及失稳模式,进而研究地压活动的控制方法,这对减轻或避免矿山地压活动造成的灾害而言,其技术意义和社会意义都是十分深远的。本文的研究内容主要有以下几个方面：(1)在矿山对区域内地质构造状况、分布特征等进行调查,查明矿区内断层、节理裂隙的空间分布形态特征以及地压显现情况；并利用3GSM系统量测节理的空间几何参数；根据现场调查的状况对金场矿区进行现场采样,在对样品进行实验的基础上研究岩体的物理力学性质,为地压活动规律及控制方法的研究奠定基础。(2)确定地压监测方案及监测站的布设位置,建立地压监测系统。借助变形量测手段以及应力测试方法研究矿山围岩移动及应力分布规律,分析地压活动的成因及其随时间的变化趋势；并用声发射仪测试岩爆活动随开挖时间的变化规律,以此确定岩爆的等级及岩爆危险区岩石的岩爆倾向性指标。(3)运用相关理论并结合现场调查及监测情况综合分析围岩破坏失稳的成因及条件,建立岩体渐进破裂诱发失稳的突变模型,以此探寻金场矿区岩层的破坏机理及失稳模式,为地压活动的控制提供依据。(4)综合各方面因素确定金场矿区地压活动的控制方法,开发与该矿区相适应的岩层稳定分析与支护设计系统；在现场对控制方法进行试验验证,并运用数值模拟的方法对控制方法进行模拟优化,最终制定合理的支护形式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 地压活动研究现状
• 1.2.2 地压控制研究现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容及路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 工程地质力学调查
• 2.1 现场调查
• 2.1.1 矿山地质概述
• 2.1.2 岩体节理裂隙几何参数测量
• 2.1.3 地压显现调查
• 2.2 实验室矿岩性质测试
• 2.3 小结
• 第3章 采场地压活动监测与分析
• 3.1 地压活动监测目的
• 3.2 地压活动监测布设原则及形式
• 3.2.1 监测站布设原则
• 3.2.2 监测站布设形式
• 3.3 地压活动监测方案
• 3.3.1 顶板压力监测
• 3.3.2 围岩位移监测
• 3.3.3 岩爆监测
• 3.4 地压活动规律分析
• 3.4.1 顶板压力变化分析
• 3.4.2 围岩移动分析
• 3.4.3 岩爆规律分析
• 3.5 小结
• 第4章 采场围岩破坏失稳分析
• 4.1 影响围岩稳定性的因素
• 4.1.1 力学因素
• 4.1.2 自然环境因素
• 4.1.3 施工因素
• 4.2 围岩发生破坏的条件
• 4.3 层状顶板破坏分析
• 4.3.1 层状顶板稳定条件
• 4.3.2 层状顶板破坏机理
• 4.3.3 软弱夹层对顶板稳定性的影响
• 4.3.4 剪切破坏型顶板的稳定性分析
• 4.4 锚杆支护对围岩稳定性的影响
• 4.4.1 围岩受力分析
• 4.4.2 锚网支护系统力学分析
• 4.5 小结
• 第5章 地压活动控制方法研究
• 5.1 控制方法的确定
• 5.2 沂南金矿岩层稳定分析与支护设计系统
• 5.2.1 系统简介
• 5.2.2 功能模块
• 5.3 控制方法现场实验
• 5.3.1 支护等级确定
• 5.3.2 支护材料选择
• 5.3.3 支护参数设计
• 5.3.4 现场施工
• 5.4 控制方法数值模拟研究
• 3D程序简介'>5.4.1 FLAC^3D程序简介
• 5.4.2 数值模型的建立
• 5.4.3 数值模拟参数的确定
• 5.4.4 数值模拟结果及分析
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢