保国铁蛋山矿区沿脉运输巷道稳定性分析

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作者袁宜信
来源东北大学
出版年2015
摘要
保国铁矿铁蛋山矿区矿体赋存条件复杂,矿体下盘围岩受构造和蚀变作用,结构破碎,岩质松软稳定性差,其下盘围岩具有抗压强度低、变形大、来压快、遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏等特点。导致其矿山沿脉运输巷道的稳定性问题十分突出,易受地压作用影响,巷道施工完毕后不久即产生开裂变形,进而产生片帮、冒落和沉降变形,严重影响了矿山的开采和运输。本文基于现场测试,应用FLAC3D软件对保国铁矿铁蛋山矿区地压活动用数值模拟对巷道稳定性进行验证分析预测,可以预测在—定范围内巷道围岩的破坏形式,通过改变矿山下盘沿脉运输巷的位置以及优化采场回采顺序,最大程度减小地压对巷道造成的影响。对保国铁矿铁蛋山矿区下盘沿脉运输巷道进行布置优化研究,保证矿山高效、稳定、安生的生产。论文的主要研究工作如下:通过巷道收敛监测研究铁蛋山矿区中的地压显现。主要研究水平位于+35m,+20m二个水平,其中+35m水平为主开采面,+20m水平开拓工程基本完毕。现场监测通过对两个水平的地压显现现象现场调查。发现主要有以下几种地压显现现象:混凝土开裂、顶板或边帮片落、顶板冒落(较少)、明显的底鼓现象。建立基于室内实验单轴实验以及现场测试为基础的数值计算模型。包括:利用Hoek-Brown强度准则进行岩体参数的确定,利用ANSYS建立数值计算模型的建立;利用FLAC3D赋予岩体参数并进行数值计算。通过数值模拟和现场监测表明下盘岩脉运输巷道处于应力集中区,且毗邻下盘矿岩接触带,导致运输巷道周围形成大规模的塑性区,围岩稳定性造成极大破坏。建议适当调整下盘沿脉运输巷位置以远离矿岩接触带,减小对下盘沿脉运输巷道的破坏。结合铁蛋山矿的地质条件与开采现状设计4种巷道位置布置优化方案和两种采场开采顺序优化方案,从数值模拟得到的位移场、应力场及塑性区分布三个角度对几种方案进行了系统的比较分析。分析几种优化方案对下盘沿脉运输巷地压分布的影响,通过综合考虑位移场、应力场和塑性区分布情况以及综合经济效益等因素,选出巷道优化方案,优化方案三优化效果明显,开采顺序推荐的是多分段同时开采(中间向两翼),单一分段中间向两翼开采。

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