冬瓜山铜矿出矿巷道围岩稳定性分析及控制技术研究

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摘要:深部岩体复杂的物理力学环境大大增加了出矿巷道的围岩稳定性问题,是深部岩体力学研究的重大课题。本文结合冬瓜山铜矿底部结构出矿巷道的围岩稳定性问题,采用室内岩石力学试验、现场地质调查、数值模拟和理论分析等方法,研究了出矿巷道在构造应力以及动力扰动作用下的围岩稳定性。本文主要研究内容和成果如下:1、对影响巷道围岩稳定性的主要因素以及巷道围岩与支护结构的协调作用原理进行归纳总结,并进行了圆形巷道的弹塑性力学分析,得到了巷道周边围岩弹性区和塑性区的位移和应力变化规律,结合FLAC3D软件对应力变化规律进行了验证,并指出直墙拱形巷道弹塑性力学分析的当量折算法。2、进行冬瓜山52线16#、17#、18#采场未支护时的出矿巷道在采场回采以及回填时的稳定性情况进行FLAC3D数值模拟,并对冬瓜山铜矿实际的支护效果进行现场调查,将两者结果进行对比,得到一些有益结论。3、进行了冬瓜山铜矿典型矿岩的现场选取以及室内单轴压缩试验和三轴压缩试验,得到岩石的物理力学材料参数,并对岩石在单轴压缩下的变形规律和破坏模式进行了研究;采用RMR法对冬瓜山铜矿60线以北的围岩情况进行现场地质调查;结合室内岩石力学试验结果和不同岩性岩体的RMR评分值,以此为据对室内岩石力学参数进行折减,折减结果以用于数值分析中去。4、对出矿巷道在不同构造应力系数下的位移、塑性区以及最大拉应力进行了数值分析,得到高地应力条件下水平构造应力对出矿巷道围岩稳定性的影响,揭示出矿巷道围岩的变形破坏特征。5、进行弹性状态下动力扰动作用对巷道围岩影响的理论分析,得到入射面质点峰值振动速度与巷道临空面质点峰值振动速度的关系,并对弹塑性状态时的情况采用FLAC3D软件进行模拟得到;进行动载峰值应力以及动荷载作用时不同构造应力系数下出矿巷道的力学变形规律的研究。6、对锚杆、钢筋网以及喷射混凝土联合支护作用下冬瓜山铜矿出矿巷道的围岩力学响应进行FLAC3D数值分析。
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