高滲壓注漿堵水帷幕穩(wěn)定性及監(jiān)測方法研究.pdf

1、張馬屯鐵礦是全國著名的大水礦山，也是國內(nèi)最早實施帷幕注漿堵水工程的礦山之一。注漿帷幕體的堵水、截水功能對減少礦山生產(chǎn)排水量、保護礦區(qū)周圍地下水環(huán)境、提高礦山經(jīng)濟效益等起到了重要的作用。近年來，隨著開采深度的增加，帷幕內(nèi)外產(chǎn)生了較大的水力壓差，加上長年采掘活動的擾動，注漿帷幕體的穩(wěn)定性受到一定程度的影響，給礦山地下生產(chǎn)活動帶了巨大的安全隱患。為此，本文在對注漿帷幕區(qū)域水文地質(zhì)條件、巖石力學參數(shù)、滲透特性、聲發(fā)射活動規(guī)律等研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建

2、了礦山三維地質(zhì)和力學模型，并對帷幕體區(qū)域的應力分布和穩(wěn)定性進行了數(shù)值分析;通過建立礦山微震監(jiān)測分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了礦山微震監(jiān)測信息與三維巖石破裂過程分析系統(tǒng)之間的信息交換，進一步揭示了背景應力場演化與微震活動性的關(guān)系，對堵水帷幕突水孕育過程中的微震活動時空演化規(guī)律進行了深入探討，形成了堵水帷幕突水預警預報系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面:
　　(1)系統(tǒng)調(diào)查了張馬屯鐵礦注漿堵水帷幕所處區(qū)域水文地質(zhì)、堵水帷幕的施工工藝及目前的堵水

3、效果，對注漿堵水帷幕區(qū)域的主要巖石、礦石進行了取樣和試驗，獲得了巖體力學性質(zhì)參數(shù);
　　(2)利用MTS系統(tǒng)對注漿堵水帷幕體試樣進行高壓滲流試驗，探尋帷幕體的滲流—應力—聲發(fā)射特性的耦合關(guān)系，對水力梯度對帷幕透水性的影響和帷幕體巖石破裂透水的機理進行了研究，揭示了巖石的宏觀破裂是發(fā)生突水事故的直接原因，為采用微震監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)對突水災害的預報提供了理論基礎(chǔ);
　　(3)進行巖石破壞聲發(fā)射實驗研究，對巖石破壞的前兆信息（AE率，

4、AE能量，b值）進行了系統(tǒng)分析;
　　(4)建立堵水帷幕區(qū)域的三維地質(zhì)和力學模型，運用大規(guī)模計算技術(shù)對堵水帷幕內(nèi)礦體的應力分布進行了數(shù)值模擬計算，分析采場擾動對注漿堵水帷幕的影響范圍和影響程度，為進行巖石破裂失穩(wěn)研究和建立監(jiān)測系統(tǒng)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù);
　　(5)建立了張馬屯鐵礦注漿帷幕穩(wěn)定性監(jiān)測和分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了對注漿帷幕體及附近圍巖的實時、連續(xù)監(jiān)測和分析掌握注漿堵水帷幕體的微震活動規(guī)律，提高了礦山對突水等動力災害的預測預報能力