深部隧道岩爆倾向性预测与开挖优化数值模拟

岩爆是深部隧道施工阶段不可避免的地质灾害之一,为了确保施工正常进行,准确预测岩爆的发生对深部工程安全建设具有重要工程意义。以米仓山隧道为工程依托,依据隧道岩爆段现场工程概况,基于三维离散元数值仿真平台对隧道风险区域进行岩爆倾向性预测,分析开挖后隧道掌子面附近围岩截面的二次应力场与能量场分布;对隧道风险区域采取优化开挖进尺的方法,并分析不同进尺开挖下围岩应力场与能量场的变化规律。结果表明,基于能量准则能够有效预测岩爆发生的具体位置与等级,具有良好的可行性与准确性,且控制开挖进尺可以有效分散围岩内储存的弹性应变能,削弱因开挖导致的围岩局部应力集中现象。     

深部开采矿山岩爆倾向性研究

岩爆是深部开采中最为常见和严重的岩体破坏现象。针对湖北某矿深部开采过程中遇到的岩爆问题,分别采用脆性系数判别法、弹性变形能指数判别法、冲击能指标判别法、岩体结构判别法对该矿3种岩石的岩爆倾向性强度等级和顺序进行了判别,并据此提出了相关建议,以减小该矿深部开采岩爆灾害的发生。     

基于模糊数学法的阿舍勒铜矿深部岩体岩爆倾向性预测

在地应力测试和岩石力学参数试验的基础上,首先采用单指标评价法,如:岩石脆性系数法、能量冲击性指数法、岩石弹性能量指数法等,对阿舍勒铜矿深部岩体的岩爆倾向性和烈度大小进行了预测,发现采用不同的岩爆倾向评价方法,其结果会存在一定的离散性.基于单指标评价结果,采用模糊数学评判法,建立数学模型,对阿舍勒铜矿深部围岩体岩爆倾向性...     

东海煤矿深部岩爆倾向性评价

在矿井深部开采过程中,遇到的主要地压灾害之一是岩爆。通过岩石力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法。利用RMT-150B岩石力学实验系统对东海煤矿深部的岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、应力—应变测试用脆性系数(R法和Ku法)、能量判据法、动态(DT)法等方法评价了东海煤矿深部岩石的岩爆倾向性。实验结果表明,该矿岩石均具有明显的岩爆倾向性。     

玲珑金矿深部开采岩爆倾向性评价

根据室内岩石力学试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法。通过对玲珑金矿深部岩石进行单轴压缩试验、巴西劈裂试验、单轴循环加载试验和单轴与三轴刚性试验,采用脆性系数法、弹性变形能指数法、线弹性能法和冲击能量指数法评价了玲珑金矿深部开采岩爆倾向性。结果表明,该金矿深部开采具有强岩爆倾向性。     

阿舍勒铜矿深部岩爆倾向性综合分析应用研究

通过现场调查、地质钻探、地应力测试, 初步判断阿舍勒铜矿深部岩爆倾向性。依据室内试验结果运用6种不同岩爆评价方法对凝灰岩、铜硫矿、黄铁矿3种深部主要岩性进行了评价, 并基于模糊数学多因素综合评价其岩爆倾向性分别为弱、强、强。该研究对其他深井矿山岩爆倾向性分析具有一定的指导意义。     

裂隙岩体巷道围岩稳定性模拟研究

首先分析了某矿山的工程地质条件及构造裂隙分布情况,并对关键区域岩体结构进行研究。采用数值模拟手段研究了裂隙岩体在开挖及回采条件下的应力变化及围岩变形规律,分析得到不同采掘阶段无底柱分段崩落法对裂隙岩体围岩稳定性的影响。     

马路坪矿深部开采岩爆倾向性评价与防治对策

贵州开磷集团马路坪矿进入深部开采后,岩爆是其面临的一个突出的问题。根据现场工程地质调查和实验室岩石力学性能测试,在考虑岩爆发生机制的基础上,选用弹性应变能指数、线弹性能准则、能量储耗指数以及岩体完整性系数4个指标对马路坪矿深部岩体的岩爆倾向性进行模糊综合评价,获得该矿4种典型岩样的岩爆倾向性,并据此提出了该矿深部开采岩爆防治的建议措施。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体的裂隙常常会影响爆破效果。为探明竖直裂隙对岩体爆破效果的影响,采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA分别模拟了无裂隙岩体、竖直闭合裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm)、张开度为0.5单元竖直充填裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm),对其有效应力等值线图、有效应力时间历程曲线、损伤范围进行分析。结果表明：相比于完整岩体,无论是闭合裂隙还是充填裂隙,在同时刻的有效应力作用范围均有显著的下降;相对于无裂隙岩体充填裂隙爆破损伤范围减小了40 cm,损伤范围降低了20％;闭合裂隙相对于充填裂隙应力减少的慢些,爆破损伤范围相对无裂隙岩体减小了0~40 cm,损伤范围降低了0％~20％。     

深部矿山巷道岩爆倾向性预测及防治技术研究

在深部矿山开采过程中,由于高地应力及复杂地质条件,岩爆时有发生。利用多种岩爆判别标准,并结合层次分析-模糊综合评判深部岩体的岩爆倾向性,结合矿山实际情况,提出岩爆防治措施,并根据岩爆支护设计原则,设计了两种可行支护方案,分析应力集中部位、大小等参数以及破坏特征,与矿山原方案作对比,进行支护优化。结果可为矿山开采岩爆防治提供参考。     

基于离散元的动载冲击地压巷道围岩稳定性分析

本文以陈家沟煤矿8514工作面为工程背景,针对目前动载作用下的巷道变形失稳等问题,借助离散元程序UDEC揭示动载作用下巷道围岩的响应特征,分析了不同距离动载对巷道稳定性的影响。数值模拟结果表明:底板变形破坏范围会因动载与巷道顶部距离减小而增加,两者呈正相关关系,但动载与巷道顶部距离对两帮和顶部变形破坏范围影响较小;动载作用下,巷道震动速度类似于正弦波的形式逐渐衰减并且存在峰值。文章研究结果旨在为动载作用下冲击地压巷道围岩稳定性分析提供相应的理论支撑。     

开卸压槽防治岩爆的数值模拟研究

随着岩石工程逐渐向深部发展,高地应力导致的岩爆灾害日益凸显,而开卸压槽或是主动降低围岩高地应力、防治岩爆的有效措施之一。为研究开卸压槽对岩爆的防治效果,本文利用离散元数值模拟方法对巷道中不同开槽卸压方案进行了对比分析。研究结果表明：开挖后的巷道围岩环向应力增大、易发生岩爆,在围岩中开槽可在卸压槽周围形成三角形的应力降低区,并将高应力区转移到卸压槽底部,从而达到防治岩爆的效果。但开槽卸压的效果会受其具体位置影响,且在地应力较高(≥50 MPa)时,单独开卸压槽会造成局部围岩破碎,破坏围岩的完整性,进而诱发岩爆。此外,水平侧压力系数较小时,在不同位置开槽释放的弹性应变能近似相等,水平侧压力系数较大时,在巷道顶板处开槽能量释放效果要优于巷道侧帮开槽。因此,在实际工程中,应根据巷道围岩的地应力条件(地应力大小、侧压力系数等)和围岩稳固性选择合适的开槽方式、开槽位置和支护方式来防治岩爆。     

湖西矿800m深井冲击倾向性试验及防治对策研究

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件。本文对湖西矿主采煤层进行了煤岩冲击倾向性试验研究,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标,以及弯曲能量指数的岩层冲击能量指标进行了试验和分析,获得该矿深部煤岩冲击倾向性评判结果,在此研究基础上,提出了湖西煤矿未来深部开采时冲击灾害防治对策。     

上覆岩层对巷道围岩影响规律 的数值模拟分析

某钨矿+496m水平运输巷道7线与11线之间被F2大断层切割,岩体破碎,同时竖井掘进出来的废石被直接堆放至+496m水平运输巷道地表,加剧了+496m水平运输巷道F2断层破碎带附近区域的岩层移动。用FLAC~(3D)数值软件进行了巷道开挖后的模拟,模拟了巷道上覆岩土动态加载对巷道围岩变形的影响情况。根据不同的地质特征,为数值模拟提供实效的参数,确保数值模拟的准确性,为支护模拟提供数据依据。     

深部巷道围岩分区破裂化数值模拟

采用有限差分数值计算软件FLAC对巷道围岩分区破裂化进行研究,分析了分区破裂的产生及演化过程,即巷道开挖后,随着原岩应力的释放,多条破裂带从巷道表面或临近周边逐步向围岩深处延伸,在延伸过程中,单条破裂带可能会分叉成两条甚至多条破裂带,这些破裂带互相交叉,在巷道浅部围岩形成网状间隔破裂区,在深部围岩形成环带状间隔破裂区。岩体初始应力水平、侧压系数及巷道断面形状等对巷道围岩分区破裂化都有显著影响。数值模拟结果与前人的现场研究成果有很好的一致性。     

深部巷道裂隙围岩危险体判定及应力监测预警

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的稳定性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建离散裂隙网络模型,获得等效岩体参数,并以此建立裂隙岩体工程模型;分析工程巷道裂隙围岩的应力、变形和破坏特征。模拟试验结果表明:斜联巷、釆联巷、水仓与主运输巷交叉等位置是应力集中区,易产生张拉、剪切破坏;根据数值模拟获得的应力集中危险区域分布特点,布设围岩应力监测网络,成功预警位于斜联巷和水仓连接巷的顶板塌落事故,为矿山设备、人员安全提供了可靠的保障。     

深部煤矿巷道群数值模拟与动态监测分析

 为研究临近巷道对既有巷道的扰动影响,对淮南朱集矿巷道群进行数值模拟和巷道变形现场监测。结果表明,受回风巷和胶带机巷开挖扰动影响,轨道巷围岩应力提高、塑性区扩大、巷道变形和锚索拉力增大。现场实测数据表明,相邻巷道扰动影响具有时空效应,且轨道巷发生大变形,围岩具有流变性。研究结果可为类似条件下巷道群稳定性控制提供借鉴和指导。     

Numerical simulation of deep-level rockburst in Fuxin coalfield

On the basis of ANSYS finite element model(FEM) software, the deep-level rockburst in Fuxin coalfield was simulated numerically. Based on Haizhou Mine and Wulong Mine as two typical deep-level rockburst examples in Fuxin coalfield, the rules and characteristics of the deep-level rockburst were analyzed. And the models were established. For Haizhou mine, the relationship between mining distance and rockburst was presented when 100, 300, 600 m were mined in 3313 working face. When 300 m were mined, the rockburst began to emerge. When 600 m were mined, the rockburstwas the most possible to happen and the compression stress of the working face reached to the maximum value. The effect of tectonic stress on synclinal axis is also a key factor to rockburst occurrence. This was verified by the rockburst happened when 496 m were mined. For Wulong mine, based on the 311 working face as an example,the contours of Y stress in the roof and floor were obtained when the mining distance were 100, 200, 300 and 400 m. When 100 and 400 m were mined, the high stress concentration regions occurred in the front of working face. This shows the rockburst is easy to happen. It is confirmed by the rockburst when 91m were mined in 311 working plane.The above indicates that the numerical simulation has instructive rule to study the deep-Ievel rockburst in Fuxin coalfield.