城门山铜矿帷幕注浆效果评价及坡体稳定性研究

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作者刘浩
来源湖南科技大学
出版年2016
摘要
在矿山开采过程中,地下水不仅会直接抬高开采成本,而且会对作业人员、设备的安全带来威胁。城门山铜矿因其三面环湖的地理位置形成了复杂的地下、地表水网,长时间以来地下水的问题给矿山的开采带来许多困难。而注浆堵水帷幕作为一种有效的治理地下水的手段在国内许多矿山治理地下水问题的工作中扮演着重要的角色,这一治水手段在城门山铜矿二期扩建帷幕注浆工程也得到了有效的运用。本文根据城门山二期扩建帷幕注浆工程的施工和检测,对帷幕注浆效果进行评价。此外,还选取帷幕带中有代表性的区段,运用数值模拟法展开对帷幕施工后矿坑东帮边坡稳定性的研究。主要进行了以下工作:1、对选区内的地质构造、水文地质以及工程地质资料进行深入分析,结合现场踏勘,划分出选区内主要含水岩组以及隔水岩组。并且详细分析了F1断层带的工程地质条件,计算得出了断层带潜水位变化情况。2、运用注浆施工资料分析法对钻孔的单位注浆量进行叠加效应分析、频率曲线分析、离散性分析以及变化曲线分析。在叠加效应分析中发现II序孔单位注浆量较I序孔单位注浆量均有减小的趋势,说明II序孔注浆对I序孔注浆起到了补充作用。在频率曲线分析中发现II序孔的注浆量集中区域较I序孔明显减小,这是注浆效果良好的体现。在离散系数分析中发现同区段的II序孔离散系数均比I序孔小,表明经过I序孔注浆,主要的孔洞、裂隙均已被充填。3、运用天然电场选频法分别在帷幕带的北段、南段进行检验性物探工作,与前期进行的过程控制物探工作结果进行对比,发现帷幕带原有的主要过水通道已被封堵。4、运用检查孔法对施工资料分析和物探结果进行验证。通过分析检查孔的取芯结果发现孔洞浆液结石充填完整,充填率高;检查孔压水试验也表明帷幕堵水效果好。5、在进行注浆效果评价之后,根据前期得出的工程地质条件,运用ANSYS建立矿坑东帮帷幕带施工前、后的坡体模型,并运用FLAC3D软件对两个模型进行数值模拟计算,得出剪应力分布云图、塑性区分布图、极限平衡状态下剪应变增量云图。同时,运用强度折减系数法得出坡体的安全系数,并对比计算结果。发现堵水帷幕施工后,远处于潜水位以上的二级放坡、三级放坡,其坡体应力分布情况以及安全系数均无明显变化,但一级放坡坡脚的塑性区、高应力区面积明显减小,安全系数也由原来的1.52提升至1.67,安全性明显提高。

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