基于時效特性軟巖采礦進(jìn)路圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)研究.pdf

1、軟巖進(jìn)路變形破壞的時間與空間效應(yīng)是礦井開采中不可忽視的現(xiàn)象。對于具有流變特性的軟巖進(jìn)路,很多時候其最終的變形破壞往往不是因?yàn)閲鷰r的強(qiáng)度不足,而是由巖體發(fā)生過大的蠕變變形導(dǎo)致的。馬鋼(集團(tuán))所屬的和睦山鐵礦是一個典型的軟巖采礦工程實(shí)例,其公認(rèn)的極為復(fù)雜的火成巖成巖環(huán)境,圍巖內(nèi)賦存有大量軟弱破碎帶與高度發(fā)育的節(jié)理,具有高膨脹性的泥化閃長巖穿插其中。采礦進(jìn)路隨著時間的延續(xù)與回采工作面的推進(jìn)變形破壞嚴(yán)重,顯現(xiàn)出明顯的時間與空間效應(yīng)。針對采礦進(jìn)路

2、支護(hù)中存在的諸多問題,基于理論分析、數(shù)值模擬等方法,從多個方面對基于時效特性軟巖采礦進(jìn)路的穩(wěn)定性及支護(hù)問題進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上提出了支護(hù)方案,并將研究成果應(yīng)用到了工程實(shí)踐中,論文獲得了以下主要研究成果：
　　(1)基于現(xiàn)場調(diào)研,總結(jié)了和睦山鐵礦軟巖采礦進(jìn)路的變形破壞特征與地壓顯現(xiàn)規(guī)律,分析了不同回采階段進(jìn)路圍巖受力狀態(tài)與收斂變形規(guī)律,并得出采礦進(jìn)路圍巖破壞的原因;對地下硐室穩(wěn)定性分析中采用的圍巖強(qiáng)度理論判據(jù)、容許極限位移量判據(jù)和

3、塑性區(qū)貫通法判據(jù)進(jìn)行對比研究,得出了回采進(jìn)路穩(wěn)定性研究的判據(jù)。
　　(2)對和睦山鐵礦幾種典型的礦石與試樣進(jìn)行了巖石類型鑒別與宏細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征分析,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn),分析了試驗(yàn)的強(qiáng)度與變形破壞特征,并進(jìn)一步探討了試樣彈性模量與圍壓的關(guān)系、峰值應(yīng)變以及殘余強(qiáng)與圍壓的關(guān)系。
　　(3)針對無底柱分段崩落采礦法,基于FLAC3D數(shù)值模擬軟件,建立了三個開采水平的三維數(shù)值模型,分別模擬不同分層進(jìn)路的開挖與礦體回采過程

4、,對開挖與回采結(jié)果進(jìn)行分析,得到了進(jìn)路開挖與回采中圍巖收斂變形、應(yīng)力分布與傳播以及塑性區(qū)分布與貫通情況隨時間和空間的變化與分布規(guī)律。
　　(4)在對基于時效性軟巖采礦進(jìn)路開挖與礦體回采的基礎(chǔ)上,基于FLAC3D數(shù)值模擬,進(jìn)一步研究不同回采順序與采場結(jié)構(gòu)參數(shù)對進(jìn)路穩(wěn)定性的影響,獲得了基于和睦山鐵礦無底柱分段崩落采礦法的合理采礦順序與采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　(5)在理論分析與數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,針對回采進(jìn)路支護(hù)問題,提出了以初次錨網(wǎng)噴