高滲壓注漿堵水帷幕穩(wěn)定性及監(jiān)測(cè)方法研究.pdf

1、張馬屯鐵礦是全國(guó)著名的大水礦山，也是國(guó)內(nèi)最早實(shí)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(duì)減少礦山生產(chǎn)排水量、保護(hù)礦區(qū)周?chē)叵滤h(huán)境、提高礦山經(jīng)濟(jì)效益等起到了重要的作用。近年來(lái)，隨著開(kāi)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(zhǎng)年采掘活動(dòng)的擾動(dòng)，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(dòng)帶了巨大的安全隱患。為此，本文在對(duì)注漿帷幕區(qū)域水文地質(zhì)條件、巖石力學(xué)參數(shù)、滲透特性、聲發(fā)射活動(dòng)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(xué)模型，并對(duì)帷幕體區(qū)域的應(yīng)力分布和穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析;通過(guò)建立礦山微震監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦山微震監(jiān)測(cè)信息與三維巖石破裂過(guò)程分析系統(tǒng)之間的信息交換，進(jìn)一步揭示了背景應(yīng)力場(chǎng)演化與微震活動(dòng)性的關(guān)系，對(duì)堵水帷幕突水孕育過(guò)程中的微震活動(dòng)時(shí)空演化規(guī)律進(jìn)行了深入探討，形成了堵水帷幕突水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)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(duì)注漿堵水帷幕區(qū)域的主要巖石、礦石進(jìn)行了取樣和試驗(yàn)，獲得了巖體力學(xué)性質(zhì)參數(shù);
　　(2)利用MTS系統(tǒng)對(duì)注漿堵水帷幕體試樣進(jìn)行高壓滲流試驗(yàn)，探尋帷幕體的滲流—應(yīng)力—聲發(fā)射特性的耦合關(guān)系，對(duì)水力梯度對(duì)帷幕透水性的影響和帷幕體巖石破裂透水的機(jī)理進(jìn)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(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)突水災(zāi)害的預(yù)報(bào)提供了理論基礎(chǔ);
　　(3)進(jìn)行巖石破壞聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)巖石破壞的前兆信息（AE率，

4、AE能量，b值）進(jìn)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(xué)模型，運(yùn)用大規(guī)模計(jì)算技術(shù)對(duì)堵水帷幕內(nèi)礦體的應(yīng)力分布進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，分析采場(chǎng)擾動(dòng)對(duì)注漿堵水帷幕的影響范圍和影響程度，為進(jìn)行巖石破裂失穩(wěn)研究和建立監(jiān)測(cè)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(cè)和分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注漿帷幕體及附近圍巖的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析掌握注漿堵水帷幕體的微震活動(dòng)規(guī)律，提高了礦山對(duì)突水等動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力