基于危险块体安全系数的巷道轴线方向优化

以某矿沿脉巷道为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于Unwedge程序对不同巷道轴线方向进行优化研究.模拟计算结果表明,巷道轴向为北东42°~45°时,块体安全系数均大于1.5,且轴向为42°时安全系数最大.提出巷道轴向北东42°为沿脉巷道开挖方向.Unwedge程序与结构面产状相结合分析为巷道轴线方向优化提供了有效的依据.     

基于Unwedge程序的巷道危险块体安全系数影响因素研究

以某煤矿沿脉巷道为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于unwedge程序对不同巷道宽度和轴线方向进行块体稳定性研究。模拟计算结果表明,危险块体的支护深度随着巷道宽度增加逐渐加深,由开挖临空面与三组结构面构成的块体体积和重量也呈增大趋势。块体的安全系数随巷道宽度增加而降低,且近似呈线性降低。巷道布置需要充分考虑矿体走向及已揭露巷道围岩结构面产状信息,实现矿产资源的高效、安全、经济开采。     

基于不稳定块体理论的巷道围岩精准支护研究

巷道围岩稳定性是保证矿山安全生产的重要前提。通过现场监测探明巷道围岩裂隙分布特征,基于不稳定块体理论建立三维巷道与块体模型。数值模拟结果表明,原有支护参数条件下,该段巷道的安全系数较高,块体均保持在稳定状态,但密集支护形式造成了支护成本高、施工难度大等问题。通过对不稳定块体的定位,提出了精准定位支护的方法,锚杆的间排距调整为1.5m×1.5m,巷道围岩安全系数仍大幅提高,可有效保障巷道安全稳定,同时10m长的巷道锚杆数量减少29根。以围岩破碎状态为依据的精准定位支护有效提高了支护效果,并降低了支护成本,实现了安全和经济效益双赢。     

块体理论赤平解析法的节理裂隙岩体破坏预测分析

杏山铁矿区域的节理裂隙比较发育,且具有F9断层等大构造,分析巷道开挖围岩稳定性非常必要.在区域工程地质条件和结构面调查研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析了巷道开挖面在F9断层、优势节理面J1和J2的影响下形成的可动块体,并对可动块体的滑动形式进行了研究.可动块体及滑动形式的研究,为巷道围岩失稳预测及其支护提供了理论...     

基于Unwedge程序的巷道围岩危险块体支护技术研究

以小官庄铁矿沿脉巷道为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于Unwedge程序对巷道不稳定块体进行分析评价。通过模拟方法对支护前后巷道块体安全系数进行对比,优化围岩支护参数。提出采用1.0m长的锚杆与50mm厚喷射混凝土层进行支护的方式,危险块体安全系数提高至38.79,为矿山巷道施工及后续的开采工作提供安全的作业环境。     

基于危险块体的围岩稳定性及支护参数研究

以某煤矿集中回风下山巷道为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于Unwedge程序对巷道不稳定块体进行分析评价。通过模拟方法对支护前后巷道块体安全系数进行对比,优化围岩支护参数。提出采用1.5m长的锚杆与120mm厚喷射混凝土层进行联合支护的方式,危险块体安全系数提高至15.781,为矿山巷道施工及后续的开采工作提供安全的作业环境。     

贯通裂隙控制岩体巷道稳定规律的数值模拟

采用ANSYS程序,按照正交设计方法编排了基于潞安矿区巷道围岩裂隙分布状况的多种计算模拟方案,研究了地下岩体中单组和双组贯通裂隙的空间产状、组合特征以及与巷道布置匹配等因素对巷道围岩稳定性的影响规律.研究表明1) 贯通裂隙间距(2～4 m)小于巷宽(4 m)时,巷道围岩稳定性受裂隙控制,反之主要受巷道围岩强度的影响;2) 单组裂隙间距小于3 m,倾角30°～70°巷道围岩收敛量较大,巷道稳定性较差;3) 双组裂隙控制岩体,巷道顶底板稳定性随裂隙倾角(0～70°)增大而提高;裂隙倾角70°时,巷道围岩稳定性相对来说较好;裂隙间距增加使巷道稳定性提高,裂隙间距大于巷宽时,巷道稳定性已趋于恒定,主要受围岩强度的控制;4) 双组裂隙切割围岩体巷道比单组裂隙更易失稳破坏;5) 巷道围岩内最易出现塑性区部位是巷道顶角、巷帮及巷道顶底板中央,双组裂隙围岩的塑性区远超过单组裂隙围岩;6) 裂隙倾角在45°～70°时,塑性屈服的弱面单元数量剧增,巷道围岩体易沿弱面滑动而导致破坏失稳.该项研究成果对受贯通裂隙控制岩体巷道的稳定性评估以及支护设计决策,有理论借鉴意义.     

裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究

开展裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究,对于巷道安全开挖及长期使用具有重要意义。基于关键块体理论矢量运算求解方法,结合一般块体理论可限定结构面半径的独特优势,解决代表性结构面组选择问题,简化块体可动区域求解过程,形成一种快速准确确定裂隙岩体巷道围岩最大可动区域的研究方法。以广西铜坑矿92号矿体405m水平2~#盘区3~#裂隙凿岩道结构面数据为基础,利用所研发技术,开展复杂裂隙环境下巷道围岩最大可动区域解算研究的实例验证,计算结果表明:3~#凿岩道关键块体主要集中于拱形巷道断面左侧,开挖过程需重点进行左侧部位的支护,以保持围岩稳定。研究成果对于地下矿山裂隙岩体巷道围岩危险区域确定工作具有重要指导作用。     

基于危险块体的轨道巷围岩支护参数优化研究

以西铭矿某水平轨道巷为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于危险块体理论对围岩稳定性进行分析。通过模拟的方式验证支护参数的理论计算值,确定重点支护区域及支护参数的可行性。提出了采用1.8m长的树脂锚杆、间距2.0m、排距1.5m的支护方式,危险块体安全系数提高至2.04,为巷道施工及后续工作创造安全的作业环境。     

不同倾角结构面对巷道稳定性的影响

本文在实验室用立体相似模型研究在三向荷载作用下,结构面倾角为30°,45°,55°,65°和80°时,掘进巷道对其围岩稳定性的影响。通过试验分析得出:结构面倾角为45°时围岩稳定性较好,随着结构面倾角增大围岩稳定性减弱,当结构面倾角为80°时,围岩失稳较大。并得出巷道周围影响范围约为巷道半跨的五倍左右。     

基于块体理论岩体稳定性分析及三维数值模拟研究

本文介绍了基于不连续变形方法的块体理论.以某金矿运输巷道为工程背景,详细论述了围岩中关键块体的判别及块体最大可动区域的确定,并通过BST和UNWEDGE程序进行关键块体计算.通过块体理论方法在围岩稳定性分析中的应用,分析了围岩稳定性的影响因素和关键块体的安全系数,对围岩塌陷区的加固机理进行了研究,并对围岩稳定性进行了数值模拟研究(3DEC),验证围岩塌陷区进行加固支护方法具有一定效果.     

保德煤矿地应力测试及分布特征分析

为明晰保德煤矿地应力分布状态及特征,改善巷道围岩支护效果,采用水压致裂法开展了井下地应力实测。测试结果表明,测试区域构造应力占据主导地位,三向应力间的关系为SHSvSh;最大水平主应力值为12.24～13.51 MPa,方向位于N56°E～N61°E;最大主应力与巷道夹角约为67°,对巷道围岩的稳定性有着较大影响。明确了保德煤矿巷道所处的应力环境及应力分布特征,为保德煤矿巷道围岩稳定性分析及支护参数设计提供了工程指导和参考。     

不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究

为了研究煤层倾角变化对锚杆支护回采巷道围岩力学特征的影响,结合淮南矿区大倾角煤层开采地质和技术条件,应用自制相似材料模拟旋转试验架,建立了煤层倾角为0°,30°和45°的锚杆支护回采巷道的相似材料模拟模型,系统分析了不同煤层倾角锚杆支护回采巷道围岩应力、变形和破坏特征。随煤层倾角增大,巷道围岩应力分布和变形的非对称性特征更加明显;倾角越大,巷道围岩的整体稳定性越差。研究得出顶板、高帮和底板是大倾角煤层实体煤回采巷道围岩稳定性控制的关键部位,揭示了煤层倾角变化对锚杆支护巷道围岩力学特征影响的作用机理。工程应用表明,大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制的关键是根据巷道围岩非对称结构特点和围岩力学特征的非对称性,采用非对称锚网索组合支护,并不断改进支护材料、优化支护参数、加强施工工艺和质量管理。     

西铭矿48707工作面过断层巷道支护方式及工程应用

地质构造是影响巷道掘进施工安全、选择施工方案和支护方式的主要因素。过断层的巷道支护方式决定巷道使用寿命以及后续采掘、运输工作的安全进行。基于结构面产状信息和数值模拟软件对48707工作面过断层的巷道支护方式进行安全系数研究,提出了锚杆-锚索-金属网联合支护方式,巷道顶板不稳定块体安全系数提高至14.3,该支护方式及相应参数能够保证巷道顺利通过断层区域并维持巷道稳定。     

高应力构造带巷道卸压锚注支护数值模拟及应用研究

高应力强风化基岩断层破碎带巷道围岩控制一直是巷道支护技术研究的难点之一。通过对国内外支护现状的分析,并针对高应力构造带巷道变形破坏的特点,提出了以"缓冲让压、刚柔并济、稳定支护"为准则的卸压锚注二次支护技术,来解决高应力构造带巷道支护难题。应用FLAC数值模拟计算分析及现场试验表明:卸压锚注二次支护技术可明显改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道收敛位移,提高围岩的稳定性,为类似条件下巷道支护优化设计提供参考。     

多组结构面切割下水工隧洞关键块体可视化研究

为了搜索围岩在多组裂隙切割时形成的最大块体内关键块体,以某水工地下隧洞为例,基于地质资料分析,统计出裂隙产状、间距、内聚力等特征,根据块体理论,利用Matlab对岩体结构面进行三维网络模拟,实现了隧洞可动块体的显示、多组裂隙切割最大可动块体内最关键块体的显示,分析了滑动模式和安全系数,可满足工程的安全分析及可视化需求。     

基于数值模拟分析的富水软化岩层交叉巷道支护技术研究

针对某矿交叉巷道围岩裂隙发育、岩层遇水软化、整体强度及稳定性极低,普通支护方式无法控制的工程难题,对其围岩力学性能、矿物成分及地下水影响进行变形破坏机理分析;并建立交叉巷道的数值模型,揭示了巷道围岩在富水情况下的变形破坏规律及不同工况下的支护效果,提出了锚网喷+锚索+锚注的联合支护方案。现场监测数据表明,联合支护文案可有效地封堵裂隙渗水、提高巷道围岩的整体承载力,较好的实现了控制围岩变形及巷道的长期稳定。     

地面定向钻注浆技术在掘进巷道过断层中的应用与研究

袁店一井煤矿东翼大巷施工范围内地质构造复杂,掘进巷道过aF1断层为大型断层(∠60°～70°,H=260～310 m),施工时会出现顶板垮落、断层突水等工程及水文地质问题,影响巷道掘进效率,且存在安全隐患。传统掘进巷道过断层技术措施多采用注浆支护复合措施,该技术受多种条件限制,耗费人力物力,且存在安全风险。地面定向钻注浆技术沿巷道顺巷钻进,最大限度揭露巷道围岩地层裂隙及断层破碎带,高压注浆加固巷道围岩裂隙及断层破碎带后,降低支护难度,消除潜在危害,使巷道掘进更加安全高效。     

基于离散元方法的深部巷道层状围岩稳定特性研究

采用块体离散元方法UDEC,通过细观参数校核及无支护状态的宏观物理-数值模型对比,建立了深部层状围岩巷道模型,分析了4种支护方式对深部巷道层状围岩体承载特性及变形破坏特征的影响。在块体离散元巷道模型基础上,为进一步研究深部矩形巷道层状围岩体承载能力,通过监测模型内部的应力、塑性区分布及顶底板和两帮位移,对不同支护方式的压力拱成拱特性进行了分析。研究结果表明：不同支护方式下深部巷道顶底板及两帮围岩均出现了应力集中区,采用锚杆+锚索+喷射混凝土+工字钢支护后巷道表面收敛程度及围岩的位移均最小,支护效果最明显,对围岩的控制效果最好。研究结果可为实际工程中的矩形巷道层状围岩稳定性控制提供参考。     

深部软岩巷道开挖变形影响因素的数值分析

根据深部软岩巷道变形力学机理,采用不连续变形分析(DDA)软件对影响巷道开挖变形的岩体力学因素,包括地应力、围岩破裂面倾角、围岩块体弹性模量、围岩块体泊松比、围岩破裂面黏结力、围岩破裂面内摩擦角、围岩破裂面抗拉强度变化引起围岩变形位移的规律进行数值模拟研究分析。结果表明地应力是影响围岩变形的最重要因素,影响围岩变形的诸多因素指标存在临界值,得出了影响围岩变形位移的围岩特性因素重要性顺序,提出深部软岩巷道围岩控制的关键在于及时加固围岩以提高其残余强度,优化支护形式,在围岩中形成关键承载结构以阻止变形区的扩展。