爆破动载作用下金山店铁矿松软破碎矿岩稳定性研究

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作者钱立
来源武汉科技大学
出版年2015
摘要
松软破碎岩体具有松、散、软、弱等力学特性,在爆破振动作用下损伤破坏较为严重,因此对爆破荷载下软岩的损伤及爆破振动对软岩巷道的稳定性影响进行研究具有非常重要的现实意义。论文通过对金山店铁矿东区软岩区域进行调查取样,掌握了软岩区域分布情况及岩石特征。对岩样进行岩石力学实验并进行岩体质量分级,结果表明东区的高岭土、高岭土化花岗岩、矽卡化大理岩、粉状磁铁矿等大部分矿岩处于松软、破碎等级。通过东区中深孔爆破振动监测,得到东区中深孔爆破下地震波衰减规律。在此基础上,采用爆破振动动态应力比评价方法建立爆破地震波安全评价判据,并对软岩巷道进行稳定性评价,研究表明邻近巷道受爆破振动的危害较大。采用裂纹扩展理论建立软岩区域爆破累积损伤计算模型。结合实测数据对爆破作用下东区软岩累积损伤计算分析,结果表明软岩地段的矽卡化大理岩、高岭土化花岗岩等岩体受爆破振动的影响最大,受爆破振动作用产生的损伤度增长最快,需要加强支护。通过三维数值计算和分析,研究了对软岩巷道在爆破地震波作用下的动态响应情况,结果显示爆破振动对巷道围岩产生了一定的损伤,损伤程度会随着爆破次数的增加而增大。根据软岩巷道失稳变化规律及支护机理,确定了中深孔爆破最大单次起爆药量为154Kg,设计了当总装药量大于850Kg时的起爆方式,并提出了改善原有软岩巷道支护系统的U型钢棚壁后充填注浆支护方式。通过上述研究及采取的技术方案,综合分析了金山店铁矿松软破碎矿岩在爆破动荷载作用下的稳定性,为该矿软岩区域的支护提供了依据,对同类矿山也有一定借鉴作用。

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