无底柱分段崩落法采场稳定性分析

无底柱分段崩落法是国内外地下矿山广泛采用的采矿方法。长期以来由于受凿岩、装药以及出矿设备的制约,国内矿山大多采用小结构参数的无底柱分段崩落法,所产生的地压问题十分严重,开采效率低。近年来无底柱分段崩落法朝着增大采场结构参数的方向发展,不但有利于改善采场稳定性,同时还降低了生产成本。因此,开展采场稳定性分析有利于实现安全、高效开采。采用三维有限元方法对10 m×10 m、15 m×15 m、15 m×20 m共3种不同结构参数的崩落法采场进行了数值模拟,对进路开挖与矿石回采两个不同过程的巷道顶板竖直位移、主应力进行分析。数值计算结果表明：进路开挖时15 m× 20 m 与10 m×10 m的结构参数相比较,巷道顶板的竖直位移降低了20.1%,最小主应力下降了约18.8%;开采过程中顶板的竖直位移、主应力值都比进路开挖时小,采场地压得到改善;进路开挖与矿石回采过程巷道顶板的竖直位移和主应力值都随着结构参数的增大而降低。因此,大结构参数能更好地改善采场地压,增强采场稳定性,采用大结构参数的无底柱分段崩落法是安全可行的     

安徽繁昌地区古构造应力场及其演化特征研究

安徽繁昌地区是长江中下游铜-铁-金多金属成矿带的重要组成部分,区内构造控矿作用明显。对区内的褶皱、断裂和节理进行了野外调研和实地测量,并通过变形特征观察和构造配套分析,确定了繁昌地区多期次构造活动的主应力方向,即主压应力方向依次为:前印支期的EW向和SN向、印支期的NNW向、燕山早期的EW向、燕山晚期的NWW向以及喜山期的NE向和EW向。在此基础上,初步分析了该地区的构造演化特征,并指出从印支期到燕山晚期为主要的构造演化阶段。     

无底柱崩落采矿大断面结构参数的数值模拟研究

针对金山店铁矿亟需确定的大断面结构参数问题,采用东北大学研制的SLS崩落放矿模拟系统和ITASCA公司的岩土工程软件FLAC3D,对该矿三期的采场结构参数进行了模拟分析和研究。数值放矿试验表明,崩矿步距对矿石回收指标影响较大,崩矿步距3.5～4.5 m更有利于指标回收,兼顾爆破参数因素时推荐为3.5 m。通过进路群开挖的数值模拟,并对开挖过程围岩的位移、应力和塑性区进行分析,发现开挖后塑性区范围不大,巷道具有良好的稳定性。因此,拟采用的进路参数从矿石回收指标和巷道稳定性方面看是较合理的方案。     

胶东西北部早白垩世区域应力场演化及构造控矿规律研究

胶东西北部是我国重要的金矿集区,其所在的华北克拉通在古生代末-早中生代,经南(大别-苏鲁)北(兴蒙)两条东西向碰撞造山带的焊接成为欧亚大陆东缘的一部分,随后强烈卷入到北北东向的滨太平洋构造域,使区内大陆地壳的演化进入了一个崭新的陆内造山阶段。这一剧烈的构造体制转折,标志着前中生代盆山系统演化的终结,并奠定了晚中生代至今的华北克拉通基本     

哈达门沟金矿床构造应力场演化及控矿规律分析

以矿区构造节理统计分析为基础,结合矿区地质特征及区域构造演化,分析了哈达门沟金矿区构造控矿特征及应力场演化。认为山前"钾化带"与矿体就位直接相关,它沟通了复式褶皱核部的隐伏岩体与浅部节理,并成为流体运移的主要通道。与成矿控矿有关的构造应力场可分为四期:第一期变形在新太古代的乌拉山旋回,最大主应力σ1方位15°～195°,共轭节理为NNW和NE向;在成岩、变质作用同时进行下除形成了区内透入性的强塑性叠加小褶皱外还有整体上的大型复背斜。第二期构造应力场作用时间在晚古生代,σ1方位约在160°～340°,形成近SN和NE向共轭节理和西侧的大桦背岩体,这一期有局部的矿化现象;前两期应力场形成了轴向近EW向的叠加褶皱、断裂和两期共轭剪节理等成矿前主要构造。第三期应力场处于主成矿期,变形为燕山运动中、晚期构造,σ1在290°方位近水平扭压,形成EW和NW向共轭剪节理;张扭性应力场使近EW向的节理弯曲变形,并形成追踪张节理,这两类裂隙成为主要的矿液通道及容矿空间。第四期构造应力场应在晚燕山运动及以后,为成矿后构造变形,σ1近直立,整体抬升使矿脉遭受剥蚀而出露地表。     

甘肃金川矿区构造应力场与构造演化研究

文章统计分析了金川矿区内地层和侵入体中的节理构造,对矿区内的共轭剪节理进行配套、分期,综合区域构造演化史后分析了矿区构造应力场。研究表明,金川矿区从新太古代到古生代至少受到4期古构造应力的作用。第一期构造应力场为NS向的挤压,由阴山陆块与鄂尔多斯陆块碰撞形成华北古陆西部陆块引起。第二期构造应力场为NE-SW向的挤压,与华北克拉通东、西陆块碰撞拼合并参与Columbia超大陆拼合事件有关;其后阿拉善陆块与华南陆块参与Rodinia超大陆拼合事件,应力场持续作用。第三期构造应力场为近NS向的挤压,由祁连洋不断向北俯冲引起。第四期构造应力场为NNE-SSW向的挤压,与祁连造山带发生的强烈造山运动有关。     

海南岛东北部侏罗纪以来应力场演化研究

为了探讨海南岛东北部侏罗纪以来水平主压应力的方向及其演化,对海南岛东北部二叠纪与侏罗纪花岗岩中大量节理的产状进行了野外实测与室内计算分析。节理特征表明,研究区二叠纪与侏罗纪花岗岩均有三组共轭剪节理。这三组共轭剪节理的错动关系及室内计算分析表明,研究区的水平主压应力方向由北北东—南南西(35.8°~215.8°),依次演化为南南东—北北西(143.1°~323.1°)、南东东—北西西(94.4°~274.4°)。区域构造活动期、岩浆作用期、成矿期的对比研究结合节理所在花岗岩的时代、所处的空间位置表明,侏罗纪以来太平洋板块运动事件对本区产生的挤压作用,较好的解释了研究区侏罗纪以来的水平主压应力方向及其演化。南东东—北西西(94.4°~274.4°)的水平主压应力方向及其在本区最为发育,可能是喜山期哀牢山-红河韧性剪切带大规模左行走滑从而产生南东东—北西西向的水平主压应力。之后的板块运动亦可能对研究区的应力场产生影响。     

中国东部海域及其邻区现代构造应力场研究

中国东部海域是指渤海、黄海和东海地区。前人利用震源机制解、井壁崩落和水压致裂等资料,分别对有关海区的现代构造应力场作过不同程度的研究。文中根据前人的工作并结合海陆地区新构造运动及其动力条件分析,对东部海域及邻区的现代构造应力场进行较深入的研究。该区现代构造应力场以水平至近于水平挤压作用为主要特征,压应力方向从北到南由NE逐渐转为NEE、EW、SEE至SE向,总体呈向东发散的扇形分布。构造应力作用强度具有非一致性,北强南弱。海域具有与大陆统一的现代构造应力场,相应可划为东北、华北和华南3个应力区。中国东部大陆和海域在青藏高原东部被印度板块挤出的构造块体往NE-SE方向滑动推挤及东边太平洋和菲律宾海板块向NWW俯冲推挡的共同作用下,形成现代构造应力场,且青藏高原东部被挤出块体东向滑动的推挤是现代构造应力场产生的主要动力。     

甘肃金川矿区古构造应力场恢复及演化研究

金川矿区经历了复杂的构造演化历史,目前其成矿期后的构造变形特征和应力场演化阶段仍缺乏精细剖析。文章运用构造解析方法对金川矿区地表基岩中的断层进行了分期和配套,确定了构造变形序列,认为矿区存在4组重要的断层组合,包括北东向逆冲断层和北西向走滑断层、北东向走滑断层和北西向逆冲断层、北西向正断层以及北东东向走滑断层。通过研究断层破裂面及擦痕构造,利用赤平投影法恢复了断层的古构造应力场,结合区域大地构造演化历史,准确限定了金川矿区成矿期后的应力场演化阶段,对认识区域构造演化和开发新远景区具有重要意义。结果显示,金川矿区在成矿期后经历了4期古构造应力场作用,表现为多阶段不同方向的挤压和伸展过程,分别响应了区域中生代以来的一系列构造热事件,Ⅰ期表现为早—中侏罗世的北西—南东向挤压应力场,Ⅱ期为晚侏罗世的北东—南西向挤压应力场,Ⅲ期为早白垩世的北东—南西向伸展应力场,Ⅳ期为晚白垩世以来的北东—南西向挤压应力场。     

越岭隧道地区构造应力场测量方法研究

本文讨论了越岭隧道地区现代构造应力场研究方法和技术,提出了采用微构造法、岩石声发射法、数值模拟等方法,由定性到定量、由点到面地综合研究越岭隧道地区的区域构造应力场特征。为未来越岭隧道地区现代构造应力场的研究和测量提供了一套较为系统的新方法。     

基于损伤理论的圆形巷道围岩应力场分析

由于巷道掘进破坏了原岩地应力场,使围岩应力重新分布,应力集中区的高应力造成巷道变形破坏.特别是布置在高地应力区的巷道变形破坏更加严重.因此必须合理准确地计算巷道围岩应力场,为巷道变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据.岩体内部存在微裂纹,其发生、扩展、并合,决定了岩石材料的宏观力学性能,因此巷道围岩应力场的计算应该考虑岩石材料的损伤特性.本文基于损伤理论计算得到的不同地应力情况下的圆形巷道围岩应力场,计算结果与实际情况符合得较好.     

红庆梁煤矿地应力场特征及巷道稳定性分析

针对红庆梁煤矿回采巷道变形严重问题,采用空心包体地应力测量方法对红庆梁煤矿3-1煤的地应力进行了实测,获得地应力场分布特征。应用地质动力区划法划分红庆梁井田Ⅰ—Ⅴ级断裂构造,应用“岩体应力状态分析系统”,进行应力区划分和巷道稳定性分析。研究表明：红庆梁煤矿地应力场属于以水平压应力为主导的水平构造应力场,地应力场方向对巷道稳定性影响较小;井田范围内共划分4个应力区：低应力区、正常应力区、应力梯度区、高应力区,分别占井田面积的5.9%、55.7%、27.0%、11.4%;应力大小是影响巷道稳定性的主要原因,致使处于应力梯度区和高应力区内的巷道变形严重。地应力场的分布特征分析和应力区的划分对红庆梁煤矿及类似条件矿井的采掘部署和支护设计具有重要作用。移动阅读     

沿空掘巷应力动态变化规律研究

针对沿空掘巷应力动态变化问题,以张双楼煤矿沿空掘巷为例,采用钻屑法得出走向方向煤层应力动态变化特征,并对变化特征进行分析。根据实测和分析得出,受到岩性、地质构造和顶板呈现的“O-X”破断影响,采空侧煤体应力峰值呈现周期性出现,周期距离等于周期来压步距;受到采空侧围岩应力状态、巷道掘进引起的应力重新分布和覆岩运动的共同作用,沿空巷道实体煤中应力变化不一,或降低或增高或转移。沿空掘巷的应力变化特征对于防冲卸压计划安排和冲击矿压防治工作具有重要指导意义。     

基于有限元法的井底应力场随井底压差变化规律研究

岩石破碎是钻头与井底岩石相互作用的结果,井底应力场是决定钻头破岩效果的重要因素。本文利用有限元数值模拟手段探讨了特定地应力条件下井底压差对井底岩石应力的影响规律。研究表明,降低井底压力可以减小井底岩石的等效应力、改变岩石的应力状态,有利于钻头破碎岩石。井底平面上井眼中心附近的岩石最易破碎,越靠近井壁岩石所受的应力越大,在近井壁地带0.8R（R为井眼半径）附近,会出现明显的应力集中现象,这使得该区域的岩石最难破碎。本文的研究成果为研究最经济、最有效的钻井工艺和破岩技术提供理论依据,为破岩工具的优化设计提供参考。     

低地应力区地下洞室围岩压力计算方法及应用

以西北某市水利工程地下洞室泄洪洞等为例,对低地应力区地下洞室围岩压力计算方法与应用进行了研究.研究认为,低地应力区地下洞室围岩压力可分为拱顶横向拉张塌落型、侧壁切向挤压滑落型和洞周自重掉落石块型三种破坏类型产生的围岩压力,并讨论了低地应力区地下洞室围岩压力的计算公式.以研究区引水洞为例,分别计算了拱顶围岩整体滑落和侧壁围岩整体滑落型围岩压力.该项研究成果,它将有利于进一步研究低地应力区洞室围岩稳定性与相应稳定性措施的实施,有助于工程的顺利进行.     

大断面锚杆锚索支护巷道强制放顶方法研究应用

本文分析了刨煤机工作面进、回风巷切顶线以里采空区顶板大面积不垮落对上隅角瓦斯治理造成的危害,并对几种强制放顶方法进行了研究,提出了实用、高效的放顶方法。     

深部开采圆形巷道围岩破损区与支护压力的确定

应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层残余强度与支护压力关系方面的研究,取得了如下成果:(1)破损区随开采深度的增加而增大,它们基本呈线性关系。(2)建立了支护压力与巷道埋深、围岩强度、围岩破坏后残余强度、围岩泊松比和重度之间的关系。研究成果可为支护设计提供重要参考。     

考虑三向地应力差时不同钻井条件下井底应力场研究

井底压差和三向地应力是钻井过程中影响井底岩石应力分布的主要因素,从而影响钻井机械钻速。主要针对欠平衡、平衡、过平衡和气体钻井4种钻井条件下三向地应力对井底应力分布进行定量研究。在井底岩石力学分析的基础上,建立了考虑正断层模型下的三向地应力、液柱压力和孔隙压力因素时的井底岩石流-固耦合模型,采用数值计算方法进行求解。结果表明,三向地应力差相同时,井底面岩石最大主应力与井底压差无关,井底面岩石最小主应力随井底压差增大而增大;不同钻井条件下井底面最小主应力与水平最小地应力无关,且随水平最大地应力增大而减小;不同钻井条件下井底面最大主应力与水平最大地应力无关,当井底压差存在时,其随水平最小主应力增加而减小后逐渐趋于稳定;当气体钻井时,其与水平最小主应力也无关。针对走滑断层和逆断层模型时的井底应力场尚需进一步研究。不同井底压差和三向地应力时井底岩石应力分布的定量化研究为实际钻井条件下钻头破岩机制研究和快速高效破岩提供理论基础。     

矩形巷道孔边应力的弹性分析

对已有的矩形巷道孔边应力研究成果进行了归纳,并提出其存在的问题。在此基础上,利用隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数通式和单位圆外域-洞室外域共形映射函数计算方法,计算了不同跨高比和侧压力系数下的矩形巷道孔边应力,分析并获得了其对孔边应力分布的影响规律。给出了原岩垂直应力分量 和水平分量 单独作用下矩形巷道顶板和侧帮中点的应力集中系数,并与相关研究结果进行了比较分析,结果表明,矩形巷道的计算断面与理论断面边界线间的误差对孔边应力计算值有较大的影响。采用共形映射函数计算方法获得的计算断面更逼近理论断面,采用解析函数通式进行围岩应力计算时不产生精度损失,研究成果更接近于矩形巷道理论值,可供巷道设计及围岩稳定性分析作理论参考。     

基于湿度应力场理论的膨胀岩弹塑性本构关系

由于含水率的变化使膨胀岩的弹性模量、泊松比和屈服极限等力学性能都将发生变化,从而引起膨胀应力、塑性流动和随湿度场而变化的屈服准则等都相互耦合在一起,因此,提出了基于湿度应力场理论的膨胀岩的弹塑性本构模型,并运用参变量变分原理建立了处理这一类问题的数值变分原理及其相应的有限元形式。