直墙拱形巷(隧)道岩爆破坏模式及能量分析

针对现有岩爆研究的不足,在物理模拟试验的基础上分析了直墙拱形巷(隧)道岩爆破坏机制及模式,得到了考虑破坏模式的岩爆条件并在此基础上进行了因素敏感性分析。研究表明,根据围岩变形和破坏区被约束程度的不同,岩爆破坏将呈现劈裂破坏、劈裂-剪切破坏和剪切破坏,劈裂-剪切破坏和剪切破坏源于围岩变形的不一致;弯曲应变能是围岩卸荷后由于变形不一致产生的并随着卸荷后载荷的增加而增加,正因为存在变形的不一致才呈现出了不同的破坏形式和爆坑;定义了岩爆危险系数,其值可作为衡量岩爆危险性的度量;高应力区围岩岩爆所需的临界a0(开挖卸荷面爆体中部挠度)是很小的;在a0一定的情况下,劈裂岩爆发生时的破坏区高度范围和深度具有一致的发展趋势;开挖卸荷后的a0值对围岩岩爆的发生与否、强度大小的影响明显。

高应力巷道钢管混凝土支架支护围岩稳定性分析

针对高应力巷道围岩控制难度大的问题,对鹤壁三矿高应力巷道的钢管混凝土支架支护后的巷道围岩变形破坏情况进行了理论分析和数值模拟.理论计算表明,Φ219×8mm型钢管混凝土支架极限承载能力是2 595.04kN,可提供极限支护反力为1.8MPa.数值模拟结果显示,支护后巷道最大垂向位移172mm,两帮位移82mm,变形量较小,满足巷道围岩控制要求.现场实测发现两帮和顶底板变形均发生在施工后30d内,最大移近量为40mm和60mm;后期变形量无明显增长,巷道围岩保持稳定.

资源接续紧张局面下残矿回采的研究与实践

黄金作为不可再生资源,随着金矿开采,其资源接续压力日趋紧张,可采资源量亟待突破。针对玲珑金矿某矿区资源接续紧张的形势,在残矿回采与利用上取得突破:针对不同存在形式的残矿,采用下斜坡道、下地井、上天井或者直接挑矿等方式成功地回采了大量残矿,创造了较高的经济效益,有力地缓解了该矿区资源接续紧张的形势,并在集团公司内部得到了推广及应用。

裂隙岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究

针对目前裂隙岩体损伤破裂演化监测及量化预测研究的不足,开展了交叉裂隙岩体损伤破裂演化全程超声波监测试验,研究了裂隙岩体损伤破裂演化过程的超声波特性并进行了量化预测探讨。结果表明,波速可以较好地反映裂隙岩体的损伤破裂演化进程,首波波幅则可以综合反映裂隙岩体的变形损伤破裂演化全过程,将波速、首波波幅二者结合分析可以实现更准确的量化预测;加载初期衰减系数有正有负,加载中后期衰减系数明显增大,尤其在加载后期增大更为明显,其反映了裂隙岩体内部变形、损伤和破裂演化进程,可以通过对衰减系数的分析实现对裂隙岩体演化进程的量化预测;随着加载载荷的增加其波形由密变疏,波幅减小,波峰、波谷数量减少,在加载后期波形稀疏尤为明显,通过对监测波形的对比分析可以预测裂隙岩体演化进程;取加载初期波形中的任意波峰位置的时间点来截断监测期间的所有波形,分析该时间点所对应波幅的变化,同样可以达到通过首波波幅量化预测裂隙岩体演化进程的效果,并非一定是首波波幅;R_s,m_b,s,σ_1均可以作为量化指标用于裂隙岩体损伤破裂演化的预测,这些量化指标均对裂隙岩体的损伤破裂演化进程有很好的敏感性。

基于超声波平测的巷(隧)道岩爆破裂演化试验研究

针对岩爆试验及监测研究的不足,基于超声波平测法声波监测,利用真三轴加卸载试验系统开展了直墙拱形巷(隧)道在单面约束情况下的双轴压缩岩爆试验,分析和探讨了岩爆破裂演化与平测波形规律。结果表明,随着垂直载荷的增加,巷(隧)道围岩两帮呈现出起伏、粗糙破裂面和片剥体,整体试样产生沿加载方向发展演化的裂纹;实现了全程的超声波平测法声波监测,经过波形对比分析,可以较好的反映围岩表面附近和内部的破裂演化进程,波形开始畸变可做为围岩岩爆破裂演化的前兆;通过监测分析平测法声波波幅,可以掌握围岩内部的全程发展变化情况,实现对围岩能量聚集、耗散与释放过程的识别;对于巷(隧)道围岩层裂、离层及完整围岩岩爆等可应用超声波平测法进行声波检测与监测。

硬岩层爆及锚杆锚固机制试验研究

针对巷(隧)道岩爆破裂演化及锚杆锚固机制研究的不足,利用自制的真三轴加卸载试验系统开展具有岩爆倾向性的无锚固和树脂锚杆锚固长方体硬岩试样在单面约束情况下的双轴压缩对比试验研究,分析和探讨硬岩层爆、层级破裂演化及锚杆锚固机制。结果表明,在无锚固的情况下,硬岩呈现明显层爆现象,从临空面到深部,爆裂破断面的分形维数主要集中在1.3~1.8范围,随层序由于破断面摩擦作用的增强导致其分形维数随之降低,断裂形态随层序逐渐由张拉断裂为主导向剪切断裂为主导过渡,同时各层面均或多或少伴有次生层断裂;锚杆锚固明显降低了爆裂层数及范围,限制了硬岩逐层爆裂;理论分析得出临空面附近硬岩层爆层数的计算公式;视硬岩层爆部分为层状岩层,提出层爆控制的锚杆组合梁理论;临空面附近以劈裂为主的层爆是受压致拉的结果,通过锚杆锚固显著提高了完整岩体的抗拉强度,使层爆层数及范围大为降低甚至不发生层爆。

基于真三轴加卸载试验的岩爆孕育演化数值模拟

针对现有岩爆研究的不足,采用FLAC3D软件开展了岩爆孕育演化的真三轴加卸载试验模拟,并与室内试验结果进行了对比分析,结果表明,岩爆的发生与卸荷位移有关,破坏形式的不同源于卸荷位移的不一致性,其不一致性导致卸荷区域变形的不协调性。卸荷前所受载荷越大,其卸荷面产生的位移就越大,其变形不协调性就越明显,发生岩爆破坏时所含的剪切成分就越大;对于岩爆倾向性岩石来说,发生岩爆所需的临界卸荷位移是相当小的,卸荷瞬间卸荷面附近区域的位移或应变达到临界,将发生即时型岩爆;卸荷后的围岩内部位移值或围岩变形值直接影响着岩爆发生与否、破坏形式和破坏强度。

硬岩树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化试验研究

针对岩爆巷(隧)道树脂锚杆锚固机制研究的不足,利用真三轴加卸载试验系统,开展了两种加载模式下的具有岩爆倾向性的树脂锚杆锚固硬岩试样在一侧约束情况下的双轴压缩试验。分析和探讨了树脂锚杆锚固体岩爆破裂演化及锚固控制。结果表明,在逐级连续加载模式下,锚固体试样产生了小幅度应力降,没有垫板约束的部分可见明显裂纹并呈现层裂现象,观察锚固体内部断面发现锚固体本身基本完好;在逐级断续加载模式下,试样发生整体成层爆裂,小直径锚杆发生断裂,随着锚杆直径的增大,锚固体在控制层爆方面的效果越明显,可用岩爆控制的锚杆组合梁理论来解释其锚固机理;锚固体呈现出比较小的应力松弛现象,是试样内部能量传递、吸收和耗散变化调整的结果,在加载后期一旦应力松弛过程存在非弹性变形极易诱发岩爆;两种加载模式下树脂锚杆锚固体破裂演化不同,原因在于锚杆锚固体内部能量传递和吸收的程度不同。