一种节理围岩巷道开挖物理模型试验方法及其应用

物理模型试验是研究矿山巷道开挖稳定性问题的重要方法,特别是对于深部节理岩体相似模型的制作,难度高,周期长,工艺复杂.为解决这一技术难题,提出了一套节理围岩巷道开挖的物理模型试验方法,依托金川矿区典型的菱块状围岩巷道进行了试验,详细介绍了模型搭建和开挖过程,并将模型试验与现场调查结果进行了对比,主要得到以下几点结论:(1...     

西藏樟木堆积体结构及其稳定性

樟木口岸是我国与尼泊尔王国之间唯一的陆路通商口岸,也是西藏地区目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸,但该口岸坐落于一大型堆积体之上,长期面临地质灾害的威胁。为进一步论证该堆积体的稳定问题,本文在野外调查基础上,对该堆积体的工程地质结构、岩土类型以及斜坡的变形破坏规律和稳定性进行了初步分析。结果表明：该堆积体并非单一土质结构,尚存在冰水堆积等类型,斜坡发生整体滑坡的可能性小,以地形坡度、人类工程活动等控制的局部滑移为主。     

线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与参数关系的相似方法研究

根据用相似理论导出的、在自重体积力作用下开挖引起围岩位移的一般关系式,借助于量纲分析,并与数值模拟结果比较,给出了在线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与岩石材料的单位体重、弹性模量及开挖几何条件的定量关系,并讨论了这种定量关系成立的条件及使用方法。所得到的一个重要结论是,在不完全满足几何相似律和所给定的其他条件下,巷道围岩中一点的位移与其横断面尺寸和几何中心（或形心）到地表的距离的乘积成正比。     

镜儿泉矿区地裂缝分布特征与形成机制研究

金属矿山地下开采引起的地裂缝问题已成为一种严重的矿山地质环境灾害,受到越来越多的关注。镜儿泉矿区经过前期的浅孔留矿法开采产生了大范围的地面塌陷和地表裂缝,后又采用充填法开采以保障地表建筑物的安全。本文以现场调查和地表GPS监测数据为依据,从地表裂缝的形成和发展探讨了地裂缝的分布特征、变化规律和形成机制。研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。     

基于GIS的矿山地表移动信息管理与分析系统

以金川矿区为例,介绍了应用GIS进行二次开发来构建矿山地表移动信息管理与分析系统的方法、过程以及该系统的主要功能。该系统包括地表移动信息管理、地表移动分析与评价、地表移动预测3个模块,充分利用了GIS强大的空间数据管理与分析能力,实现了GIS与Surfer结合进行矿山地表移动分析与评价,GIS与Matlab结合进行监测数据的非线性神经网络时序预测。该系统不但有助于提高金川矿山地表移动信息的检索和分析效率,对其他矿山地表移动信息系统的建立也具有借鉴意义。     

基于最优加权组合的甘肃金川矿14行风井变形预测

金川14行风井直接关系到矿山的安全生产。本文建立了3种单一预测模型,并根据最优加权组合原理得到了最优加权组合预测模型。最优加权组合预测模型包含了单一模型的有效信息,提高了变形的预测精度。最优加权组合预测模型的模型精度与权重分配与单一模型的选取有关。作为一种短期预测模型,得出金川14行风井在近两个半年会保持稳态变形,不会出现大的突变。     

煤层气产出过程中气—水两相流与煤岩变形耦合数学模型研究

气－水二相流和煤岩变形耦合作用是煤层气产出过程中一种复杂的物理现象，为准确描述这一现象，本文建立了气－水二相流和煤岩变形的微分方程，并用有限元分别将它们进行离散化，然后讨论了煤岩变形模型和气－水二相流模型进行耦合数值求解的方法。     

不同尺度岩体结构面对页岩气储层水力压裂裂缝扩展的影响

储层岩体中的天然结构面对水力压裂缝网改造具有重要的影响。本文采用真实破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,在考虑岩体非均质性和岩体渗流-应力-损伤破裂特性的基础上,对不同尺度天然结构面影响的水力压裂裂缝扩展与演化行为进行了模拟分析和讨论,研究结果表明:（1）当水力裂缝遇天然非闭合裂隙时,在水力裂缝靠近非闭合裂隙区间形成拉张应力区,水力裂缝与区间非闭合裂隙间微元体累进性张拉破坏是导致水力裂缝与非闭合裂隙贯通的主要机制;（2）层理等优势结构对水力压裂裂缝扩展及缝网形态影响十分显著,当最大主应力方向与层理面走向小角度相交时,层理结构面对水力裂隙的扩展起主要作用,当最大主应力方向与层理面走向大角度相交时,最大主压应力与层理面共同对缝网扩展起主导作用,随着优势结构面的增多和差应力的增大,水力压裂形成的缝网范围和复杂性程度随之增大;（3）储层水力压裂是一种局部范围内的短暂动力扰动过程,尽管断层的存在可以极大地影响水力裂缝的扩展模式,增大水力裂隙扩展高度,但相比于储层埋深,水力压裂对断层封闭性的破坏范围和断层活动性的扰动程度十分有限。     

金川二矿区大体积充填体变形的三维数值模拟

充填法采矿是维护矿山稳定、控制地压变化以及限制围岩变形的最有效的手段方法,这种方法被大量地应用于金属矿山的开采工程当中。充填体作为矿体采出后的替代物,充入地下采空区后经过相变-固结-承压-提供反力-与围岩相互作用等阶段,与上覆岩层、下部矿体以及周围围岩形成了一个共同抵抗外部压力又相互作用的系统。这个系统在矿山开采状态下如何维护自身稳定以及相互作用所产生的变形破坏等都是需要进行研究的问题。金川镍矿二矿区已经进行了几十年的充填开采作业,逐渐形成了体积非常巨大的充填体,而进入深部开采工程后,上覆巨大充填体的受力稳定问题直接关系到矿山的安全生产。本文结合金川二矿区开采实际,在精确刻画充填体三维形态特征的基础上,采用数值模拟方法分析了大型充填矿山充填体的力学行为。模拟结果表明:充填体在开采时会出现整体受压变形,最大剪应力是导致充填体与围岩发生局部破坏的主要因素,对此根据充填体整体塑性屈服区域的分布和剪应力分布情况,确定了破坏失稳的危险区域。     

金川二矿区14行风井返修支护效果分析

针对金川二矿区14行风井的返修支护方案,本文根据金川矿区高应力破碎岩体的条件,从锚杆、喷射混凝土、钢筋网三方面,分析了该方案中喷锚网支护的作用机理,并通过数值方法分析了该返修支护方案的效果。研究结果表明:14行风井的返修支护措施对竖井围岩移动、变形有一定的限制作用,但效果不是很好;随着开采深度和规模的扩大,井筒围岩还将产生较大的位移,并有可能重新发生破坏。