对金川矿区不良岩体水平巷道地压活动规律的几点认识

本文着重阐述了对金川矿区不良岩体平巷地压活动规律的几点看法。通过现场调查,特别是根据较大量的现场围岩变形量测的资料,结合进行非线性YPZ-2程序的有限元分析和室内模型试验。采用这些综合方法研究,得出如下规律:1.金川矿区不良岩体具有明显的流变特征,如果支护得当,多数巷道地压基本属于稳定性流变地压。2.金川二矿区Ⅱ-Ⅱ岩组喷锚网支护的双轨巷道围岩移动范围约为8～9米,围岩松动圈一般大于1.5米,小于2.5米。3.巷道围岩内出现两个压缩区,一个膨胀区和一个松动区。压缩区对圃岩起支撑作用,而松动区别为支护所抑制,从而使巷道处于稳定状态。4.金川矿区岩体存在较大的水平构造应力,它对巷道地压活动特点有重要影响:5.金川矿区在以绿泥石片岩为代表的膨胀性岩石中,在风干、遇水后将产生不可忽视的膨胀压力。 最后,本文依据岩石力学原理从巷道布置、巷道形状,支护结构、支护施工程序和排水疏干等方面扼要地提出了金川矿区不良岩体巷道地压控制的主要方法和措施,强调采用监控法施工,使巷道维护既安全又经济。     

金川Ⅲ矿区硐室围岩蠕变特性与支护时机

针对金川Ⅲ矿区硐室围岩蠕变控制问题,通过对破碎工程系统中大件道工程围岩变形的监测发现有明显的流变特性,即包括急剧变形、减速变形以及变形趋于稳定的三个阶段.分析了围岩应力环境、矿物成分和地下水对硐室围岩变形的影响,提出了适合高地应力构造影响带围岩流变模型,并对流变参数作了分析.根据金川岩体流变过程是由弹性、塑性、黏弹性和黏塑性等多种变形共存的一个复杂过程,呈现出高度的非线性的特征,从理论上分析二次支护的最佳时机,即金川Ⅲ矿区深部岩体在开挖并进行一次支护后的第3周内可作为最佳的二次支护时机,允许变形量应控制在50～150 mm.     

金川不良岩体分类及其巷道支护研究

根据岩组类型、岩体结构类型及其工程地质特征，给出了按稳定性划分的金川矿区工程岩体分类表，不良岩层为其中不稳定和极不稳定两类；分析认为，金川不良岩层具有岩体单块强度高等四个特点，不良岩层巷道围岩变形具有围岩变形量大和流变变形显著两个显著特点，据此给出了三条支护设计原则；根据在金川二矿区进行不良岩层支护试验的实践经验和金川不良岩层巷道支护原则，给出了适用于各类不良岩层巷道的支护设计方案。     

巷道围岩变形规律依赖于锚杆支护参数变化的流变分析

针对锚固岩体的细观组构不同于原岩体的特点,分别赋予它们不同的本构模型,采用相应原理,导出了描杆支护圆断面巷道围岩流变的粘弹性解,分析了锚杆密度、长度变化时,巷道围岩的变形规律及其影响程度．对工程岩体的力学参数进行等效处理后,可利用该方法指导支护设计．     

金川高应力碎裂岩体巷道变形与支护技术研究

分析了金川高应力碎裂岩体巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点及其原因 ,给出了一次支护采用强力锚喷网、采用主动支护方法和提高第二次支护强度 3条支护对策 ,指出锚注支护是适合于金川高应力碎裂岩体特点的合理支护形式 ,并在金川二矿区 1 1 98水平修复巷道中成功试验了锚注支护 图 5 ,参 6     

深部巷道围岩松动圈厚度测试及支护体变形机制分析

基于声波测试技术对金川二矿区深部巷道围岩松动圈进行了现场测试,通过对测试结果进行的分析和研究,得到了金川深部巷道围岩松动圈厚度的基本特征.借助FLAC3D数值分析程序建立了随机裂隙网络模型,分析了金川深部矿区巷道围岩塑性区发展规律.结合现场围岩变形收敛规律及支护体变形特征,基于喷锚网支护体与巷道围岩相互作用的力学机理,研究分析了金川深部巷道双层喷锚网支护结构的变形机制.     

软岩开挖卸荷变形及支护效果的数值模拟

金川Ⅱ矿区岩体属于高应力软岩,文章研究了深部软岩巷道开挖卸载过程中围岩变形及支护效果等问题,通过建立3D有限元模型对巷道开挖进行动态模拟,并对巷道不同支护情形下的围岩变形进行对比分析。结果表明:巷道开挖卸载引起周围岩体应力释放,致使围岩向巷道径向挤压,产生的最大位移达到13.1cm,影响巷道的安全使用;采用U型钢+底部反拱共同支护后,对巷道两帮及顶板的支护效果比较明显,巷道两帮围岩的水平位移减少6.1cm,顶板围岩的沉降范围减少,且围岩应力释放速度减缓,但对巷道底板围岩的支护未达到要求,底板隆起值增加1.5cm;采用全断面喷锚支护后,巷道顶、底板处围岩的竖向位移显著减小,同时巷道两帮围岩水平位移也相应减小,但围岩应力释放的速度加快。     

高地应力作用下巷道围岩蠕变的ANSYS仿真计算

为了研究高地应力作用下巷道围岩的蠕变规律,利用ANSYS强大的非线性蠕变计算功能,对深部围岩巷道进行模拟,建立几何模型以及蠕变模型,并利用实验测得的岩石力学参数,通过ANSYS软件计算,一方面验证非线性流变理论,另一方面找出深部蠕变的一些规律,与试验结果进行比较分析。结果表明:用ANSYS进行土力学、基础工程学和岩体力学领域的计算、分析,精度非常高,对于实际深部开采有一定的指导意义。     

软岩巷道耦合支护最优化设计粘弹性分析

在地下岩体工程中,无论是软岩还是硬岩,只要岩体受力后的应力水平达到或超过该岩体的流变下限,都将随着时间的增长而发生流变变形。针对深部矿井开采中的巷道支护问题,根据粘弹性理论,在考虑开挖面空间效应的基础上,建立巷道围岩与支护体的耦合作用模型;在此基础上,根据非线性最优化设计原理,建立巷道耦合支护的最优化设计模型。通过算例分析了支护时间、支护体厚度等因素对巷道围岩和支护体稳定性的影响以及对支护设计方案的影响。结果表明,巷道围岩的稳定性与支护时间、支护体厚度等因素密切相关。巷道位移随着支护时间的增大以及支护体厚度的减小而增大;支护体受力随着支护时间的增大以及支护体厚度的增大而减小。当支护体不发生破坏且巷道位移小于某一临界值时,支护体厚度随着支护时间的增大而先减小后增大。     

金川二矿区不良岩层巷道地压活动规律及控制方法的研究

本文从理论和实践的结合上阐述了不良岩层巷道维护问题。其要点是:①找出了1978年以前金川在不良岩层中采用多种支护型式都难以维护的根本原因是:把流变体围岩稳定问题视为单纯的传统支护结构问题;②确定了不良岩层的基本属性为易发展为松散体的流变体,从理论上阐明了不良岩层巷道必须分次支护的理由;③查明了不良岩层巷道地压类型,以流变体变形地压为主;④总结了地压活动基本规律,分析了在围岩纵深12米范围内,最终出现的二个压密区、一个松驰区、一个松动区,压密区实际上是承载环,在围岩稳定过程中起着关键作用,从理论上解释了金川不良岩层巷道围岩稳定过程;⑤采用了信息化设计——现场监控设计法;⑥提出了金川不良岩层巷道支护原理和设计方法,即根据岩层不同属性,不同地压来源,从分析地压活动规律入手,运用信息化设计法,使支护特性和施工工艺过程不断适应围岩变形的活动状态,以达到抑制围岩变形、维护巷道稳定的目的。