本文選題：深部巷道圍巖　切入點：破壞機理　出處：《北京科技大學(xué)》2018年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：淺部礦產(chǎn)資源的日漸枯竭,迫使采礦活動快速地邁向地球深部。深部開采所帶來的一系列技術(shù)問題正在引起越來越多關(guān)注。本文以西石門鐵礦轉(zhuǎn)至深部開采過程中所遇到的巷道變形破壞加劇、防控難度加大為研究背景,采用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的手段,通過構(gòu)建連續(xù)-離散耦合計算分析模型,揭示了不同圍壓條件下水平聯(lián)巷巷道圍巖變形破壞機理;由此對巷道支護參數(shù)及爆破參數(shù)進行了優(yōu)化,保證了巷道安全穩(wěn)定,實現(xiàn)了礦山開采由淺入深的安全過渡。本文取得了如下研究成果:(1)以室內(nèi)試驗為基礎(chǔ),根據(jù)AHP層次分析原理和Fuzzy模糊評價原理,建立了水平聯(lián)巷圍巖巖體質(zhì)量綜合評價層次結(jié)構(gòu)模型,改進了巷道巖體質(zhì)量綜合評價辨識方法,重點研究了北區(qū)-100m水平聯(lián)巷圍巖的穩(wěn)定性特征。研究表明,隨著礦山開采向深部進展,巖體穩(wěn)定性會逐漸弱化,至-100m水平,在上部定為按Ⅱ級圍巖設(shè)防的聯(lián)巷須按Ⅲ級圍巖設(shè)防,開采深度與圍巖的等級劃分有直接和重要的關(guān)聯(lián)。(2)采用連續(xù)-離散耦合分析模型對巷道圍巖的穩(wěn)定性進行了更進一步的研究,研究發(fā)現(xiàn):隨著開采深度的加大,巷道圍巖力學(xué)狀態(tài)逐漸發(fā)生變化,隨圍壓的不同,馬蹄形巷道圍巖逐漸由彈性變形過渡到塑性變形,不僅如此,破壞的部位亦隨之改變,當(dāng)K大于1時,圍巖破壞主要集中在巷道頂板、底板,當(dāng)K小于1,圍巖破壞主要集中在巷道兩幫,當(dāng)K等于1,圍巖破壞表現(xiàn)出明顯的分區(qū)破裂化現(xiàn)象。隨著圍壓不斷增大,破裂總數(shù)逐漸增多。(3)在上述研究的基礎(chǔ)上,利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法針對相應(yīng)部位的錨桿長度、網(wǎng)度及安裝角度等參數(shù)進行優(yōu)化模擬,發(fā)現(xiàn):隨著開采深度的增加,在網(wǎng)度不變的情況下,可適當(dāng)增加錨桿的長度,而錨桿直徑及錨桿角度對支護效果影響較小。據(jù)此對相應(yīng)部位進行了支護設(shè)計。(4)將優(yōu)化后的參數(shù)應(yīng)用于北區(qū)-100m水平聯(lián)巷,取得了良好的支護效果�，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明:圍巖趨于穩(wěn)定后,頂板下沉量控制在15.2mm～16.8mm,兩幫位移量控制在24.9mm～26.9mm;優(yōu)化后的周邊眼炮孔間距為0.6m、最小抵抗線0.67m、藥卷直徑為25mm,在半孔率和平整度方面都要優(yōu)于原先設(shè)計方案。本文在研究過程中,取得了如下創(chuàng)新性研究成果:(1)基于AHP層次分析原理和Fuzzy模糊評價原理,建立了巷道圍巖巖體質(zhì)量綜合評價層次結(jié)構(gòu)模型,形成了一套巷道巖體質(zhì)量綜合評價辨識方法。(2)通過構(gòu)建連續(xù)元與離散元計算數(shù)據(jù)交換傳輸算法及函數(shù),建立了一種巷道連續(xù)-離散耦合計算分析方法,揭示了深部巷道不同圍壓條件下圍巖變形破壞宏-細觀力學(xué)機理。(3)建立一種基于正交試驗-灰色關(guān)聯(lián)度理論獲取巷道錨網(wǎng)支護最優(yōu)方案的方法。本文研究方法及相關(guān)成果,可部分彌補現(xiàn)有礦山向深部過渡是相關(guān)研究工作的不足,具有一定的理論意義及工程參考價值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD322;TD353

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本文編號：1581491