李樓-吳集鐵礦生產(chǎn)能力為750萬t/a,是國內(nèi)大型的地下金屬礦山之一,大結(jié)構(gòu)采場、高效率無軌開采成為支撐礦山規(guī)模化開采的基本手段。李樓-吳集礦山采用兩步驟嗣后充填采礦法,階段高度100 m,礦房和礦柱寬度均為20 m,側(cè)向暴露面積達(dá)到4000 m2～6000 m2。隨著李樓-吳集鐵礦在-400 m階段大規(guī)模開采過程中,沿脈巷頂板冒落、圍巖片幫、支護(hù)脫落等地壓災(zāi)害嚴(yán)重制約礦山安全高效開采。因此,本文以礦山-400 m階段采場為工程背景,通過原位地應(yīng)力測量、采場圍巖地壓監(jiān)測、充填體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測、FLAC 3D數(shù)值模擬等多種方法綜合研究高階段兩步回采地壓活動規(guī)律,重點(diǎn)解決礦山大結(jié)構(gòu)采場的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等技術(shù)問題。主要研究內(nèi)容如下:（1）采用前端數(shù)字化空心包體應(yīng)變計(jì)對李樓-吳集礦區(qū)-300m分段、-350 m分段和-400 m分段水平的12個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場地應(yīng)力實(shí)測,獲得了礦區(qū)地應(yīng)力場的空間分布規(guī)律,同時(shí)利用多元回歸擬合方法,對礦區(qū)進(jìn)行了地應(yīng)力場擬合反演,建立了地應(yīng)力場回歸模型,并結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造,確定礦區(qū)屬于逆斷型轉(zhuǎn)呈平移型應(yīng)力狀態(tài)。（2）結(jié)合李樓礦區(qū)-400m階段的地壓調(diào)查,確定了高階... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【圖文】：

圖２－１巖體中一點(diǎn)原巖應(yīng)力狀態(tài)示意圖??無限體中的鉆孔，受到無窮遠(yuǎn)處的三維應(yīng)力場（ａｘ，ＣＴｙ，??ＣＴｚ）?Ｔｘｙ＞?Ｔｙｘ＞??

?高階段兩步回采采場地壓動態(tài)演化規(guī)律及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究???其中至少有６個(gè)獨(dú)立方程，因此可求解出原巖應(yīng)力的６個(gè)分量。??ｐＫ??圖２－２三維鉆孔圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)圖??ｎ?Ｚ??〇Ｚ?Ｉ??１??？?ｔｅｚ??Ｅｚ??？?￡４５??—？?６１３５?＼?／??？?Ａ??〇ｅ?＼?／?〇ｅ?０??ＮＺ＿?８０??ＩＩ???Ｉ０ｚ????〇ｚ??圖２－３電阻應(yīng)變花的受力狀態(tài)??應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系公式如下［１］：??％?＝去｛（〇＼?＋＼）＋２（１－（／）［（〇？，－〇■｝?）ｃｏｓ２沒－ｓｉｎ?２０］?－?｝?（２－１）??＼?＝?士卜廠。（１?＋?°＾）］?（２＿２）??＝＾（１?＋?＾）（＾ｃｏｓ０－ｒ？ｓｉｎ０）?（２＇３）??ＪｔＬ??，士?（６?＋?Ａ?土ｋ）?（２＿４）??式中：？分別為空心包體所測周向應(yīng)變、軸向應(yīng)變和剪切應(yīng)變值。??測量過程中，空心包體應(yīng)變計(jì)安裝完成后，探頭和孔壁在相當(dāng)大的一個(gè)??面積上膠結(jié)在一起，膠結(jié)質(zhì)量較好，同時(shí)膠結(jié)劑還可進(jìn)一步注入應(yīng)變計(jì)周圍??巖體中的節(jié)理、裂隙和缺陷中，使巖石更加整體化。由空心包體應(yīng)變計(jì)所測??應(yīng)力解除過程中的應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算地應(yīng)力的公式和孔壁應(yīng)變計(jì)具有相同的形式。??但由于在空心包體應(yīng)變計(jì)中，應(yīng)變片嵌埋于應(yīng)變計(jì)的筒壁中，而不是粘貼在??孔壁上，其與孔壁有１．５ｍｍ左右的距離，因而其測出的應(yīng)變值和孔壁應(yīng)變計(jì)??測出的應(yīng)變值是有差別的。為了修正這一差別，沃羅特尼基和沃爾頓［１］在公??式（２－１）？（２－３）中加了四個(gè)修正系數(shù)ｋ＂ｋ２、ｋ３、ｋ４（統(tǒng)稱ｋ系數(shù)），呈現(xiàn)如下的??－６－??

值；??Ｓ０、Ｓｚ－圍壓引起的平均周向應(yīng)變和平均軸向應(yīng)變；??ｒ、Ｒ－套孔巖芯的內(nèi)、外徑。??由于在空心包體應(yīng)變計(jì)中，應(yīng)變片不是直接粘貼在孔壁上，故需采用由??蔡美峰院士推導(dǎo)出來的修正公式，如公式（２－１５）式所示［８］：??２／?ｔ?（２－１５）??ｓｅＲ２－ｒ２??該式中的ｋｉ就是（２－５）式中的ｋｉ。由公式可以看出，求ｋ系數(shù)時(shí)需要知??道Ｅ值，而求Ｅ時(shí)又需要知道ｋ系數(shù)值，因此必須用迭代法求解。??應(yīng)力解除法測量技術(shù)已形成了一套標(biāo)準(zhǔn)化的程序，具體實(shí)施步驟［８］如下??圖圖２－４。??｜?套芯大孔?｜?安裝探頭??■?ＴＴ＿４１??ＩＩ—????膠?１?（０??（ａ）?（ｃ）??Ｌ?套芯小孔?｜?套孔取芯??議放／沒詔所扮汾的訪從時(shí)松玢??ｒａ５５＾５５＾?Ｉ?辱??１?Ｉ??（ｂ）?（ｄ）??圖２－４應(yīng)力解除法測量步驟示意圖??③聲發(fā)射法??聲發(fā)射法是基于巖石材料的凱澤效應(yīng)來測定巖體地應(yīng)力的一種方法。上??世紀(jì)５０年代，德國人凱澤（Ｊ．Ｋａｉｓｅｒ）發(fā)現(xiàn)金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋??放后，再重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值時(shí)，很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，??而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到或超過歷史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象稱作凱??澤效應(yīng)［３＇凱澤效應(yīng)為測量巖石應(yīng)力提供了一個(gè)途徑，即如果從原巖中取回??定向的巖石試件，通過對不同方向的巖石試件進(jìn)行加載聲發(fā)射試驗(yàn)，由應(yīng)力??一聲發(fā)射事件數(shù)（速率）曲線，即可確定每次試驗(yàn)的凱澤點(diǎn)，從而獲得每個(gè)??試件不同方向以前所受的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)的原始（歷史）三維??－８－??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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[8]小孔徑水壓致裂地應(yīng)力測量技術(shù)研究及現(xiàn)場應(yīng)用[D]. 張曉.煤炭科學(xué)研究總院 2004
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本文編號：3484671