本文以焦家金礦深部開采為工程背景,以上向水平進(jìn)路式充填采場為研究對象,以揭示大型金礦深部充填法開采圍巖穩(wěn)定性特征為目標(biāo),綜合采用室內(nèi)巖石力學(xué)試驗、理論分析及數(shù)值模擬等技術(shù)手段,圍繞深部節(jié)理硬巖強度特征及損傷演化規(guī)律、深部圍巖穩(wěn)定性分級及采場極限跨度、上向水平進(jìn)路式充填法采場圍巖變形及應(yīng)力演化機制、采場穩(wěn)定性控制技術(shù)等內(nèi)容展開深入研究,取得以下成果及結(jié)論:(1)通過室內(nèi)巖石力學(xué)實驗及聲發(fā)射監(jiān)測,研究了巖石破壞前后聲發(fā)射相關(guān)參數(shù)的變化特征,得到了深部硬巖破壞損傷演化規(guī)律,研究表明,巖石聲發(fā)射參數(shù)及損傷呈現(xiàn)明顯的階段性;在此基礎(chǔ)上,考慮節(jié)理的影響,建立了考慮單節(jié)理傾角的損傷本構(gòu)模型及強度準(zhǔn)則,結(jié)果表明,總損傷率隨節(jié)理傾角先減小后增大,總體呈正“U”型分布規(guī)律;(2)采用非接觸掃描系統(tǒng)ShapeMetrix 3D及蒙特卡洛法得到了焦家礦區(qū)不同進(jìn)路的優(yōu)勢節(jié)理組,然后選取特定采場,基于塊體理論分析了不同節(jié)理組合對采場穩(wěn)定性的影響,確定了不穩(wěn)定塊體及應(yīng)力大小。在此基礎(chǔ)上,基于傳統(tǒng)RMR分級系統(tǒng),增加了地應(yīng)力、節(jié)理組合及施工因素三個修正系數(shù),提出了修正的M-RMR分級法,并進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,結(jié)果表明,目前焦家礦區(qū)礦巖穩(wěn)定性總體處于Ⅳ級,部分區(qū)域為Ⅴ級,穩(wěn)定性較差。(3)基于3DEC軟件,建立了反映實際節(jié)理分布的數(shù)值計算模型,研究了上向水平進(jìn)路式充填法采礦過程中,圍巖等級、開采深度及采場跨度與頂板位移、塑性區(qū)之間的定量函數(shù)關(guān)系,研究結(jié)果表明,圍巖穩(wěn)定性級別對采場位移及損傷的影響最大,隨著穩(wěn)定性變差,位移及塑性區(qū)體積均呈指數(shù)增長;基于壓力拱理論,對進(jìn)路開采過程中圍巖的應(yīng)力分布進(jìn)行了系統(tǒng)研究,研究表明,穩(wěn)定性級別則對壓力拱的形態(tài)及成拱系數(shù)有明顯的影響。采用Mathews穩(wěn)定圖表法,結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果,對極限跨度進(jìn)行了計算,結(jié)果表明,Ⅳ級圍巖極限跨度不應(yīng)超過5m,Ⅴ級圍巖極限跨度不應(yīng)超過4m。(4)在焦家金礦試驗開采的基礎(chǔ)上,綜合全文研究成果,分別對一步采礦房圍巖控制技術(shù)及二步采礦柱圍巖的錨索支護進(jìn)行了研究,最終提出了深部充填法開采破碎圍巖穩(wěn)定性綜合控制技術(shù)。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD863;TD35
【部分圖文】：

１０６？１１４之間均使用混凝土擋墻、噴射混凝土與鋼支架支護，１０６聯(lián)巷??往南方向２０ｍ處開始，左幫有３０ｍ長的噴射混凝土與擋墻支護，而右?guī)蜑殚L??３０ｍ以及２０ｍ兩段噴射混凝土與擋墻支護，且在１０６聯(lián)巷往南方向２０ｍ處??噴射混凝土支護失效，發(fā)生脫落；１０６與１０４聯(lián)巷之間為噴射混凝土支護；??１０４與１０２聯(lián)巷之間為鋼拱架支護與噴射混凝土聯(lián)合支護且混凝土支護有部??分失效；１０２與９８聯(lián)巷之間為鋼支架與噴射混凝土支護；９８與９２聯(lián)巷之間??為噴射混凝土支護。由于鋼支架斷面與巷道斷面不一致，鋼支架受力不均導(dǎo)??致變形不均，地壓顯現(xiàn)較為嚴(yán)重，如圖２－７所示。??－２３?－??

??圖２－７?１２中段３分巷巷道圍巖及支護破壞實拍圖??（ａ）頂板圍巖冒落；（ｂ）支護變形??１２中段１分巷地壓調(diào)查及支護形式分布如圖２－８所示，１１０與１１４聯(lián)巷??之間為噴射混凝土支護；１０６與１１０聯(lián)巷之間為噴射混凝土支護；１０４與１０６??聯(lián)巷之間為噴射混凝土與錨桿支護；從１０２聯(lián)巷開始，往南方向，有３ｍ長??的鋼支架支護；９８與１０２聯(lián)巷之間為噴射混凝土支護，并伴有支護失效，如??圖２－１０所示。??＼?Ｉ??圖２－８?１２中段１分巷地壓調(diào)查及支護形式分布平面圖??（３）１３中段地壓顯現(xiàn)情況??１３中段３分巷地壓調(diào)查及支護形式分布如圖２－９所示，勘探線８８？１１８??之間以噴射混凝土進(jìn)行支護，在Ｊ１３０１０１１８采場進(jìn)路聯(lián)巷和分段聯(lián)巷的交叉??口以及Ｊ１３０１００９４采場進(jìn)路聯(lián)巷和分段聯(lián)巷的交叉口巖體的破碎程度較高，??因此采用了鋼支架進(jìn)行支護，鋼支架長度分別為５ｍ和１０ｍ。??聯(lián)巷中的支護形式均較為完好

１２中段１分巷地壓調(diào)查及支護形式分布如圖２－８所示，１１０與１１４聯(lián)巷??之間為噴射混凝土支護；１０６與１１０聯(lián)巷之間為噴射混凝土支護；１０４與１０６??聯(lián)巷之間為噴射混凝土與錨桿支護；從１０２聯(lián)巷開始，往南方向，有３ｍ長??的鋼支架支護；９８與１０２聯(lián)巷之間為噴射混凝土支護，并伴有支護失效，如??圖２－１０所示。??＼?Ｉ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859266