大断面软弱围岩巷道开挖变形机制研究

以贵州黔西南贞丰地区烂泥沟金矿巷道变形为研究对象,结合现场勘测资料和数值模拟软件,分析该大断面巷道失稳机制和变形原理。结果表明:该金矿巷道围岩自身岩性相对较弱,在垂直及水平高应力的共同作用下,岩体破碎、岩体产状复杂多样;加之采动爆破的影响,围岩的变形更严重。通过FLAC3D软件模拟分析大断面软弱围岩巷道的变形,表明在该类型巷道开挖施工过程中,应注意顶板和两帮的维护及巷道失稳的变形机制,并提出复杂地质条件下大断面软弱围岩巷道变形破坏的支护建议,为减小复杂地质环境下施工引起的巷道变形提供参考依据。

软弱破碎带巷道开挖围岩破裂演化规律及支护技术研究

软弱破碎带是矿山井巷工程中一种典型的地质构造,对巷道开挖施工及长期稳定性具有重要影响。针对穿过软弱破碎带的矿山平巷,软弱破碎带的倾角是巷道能否保持稳定的关键影响因素。以某矿山平巷工程为背景,采用岩石真实破裂过程分析软件RFPA,对不同倾角软弱破碎带下平巷动态开挖过程中围岩破裂演化进行数值模拟,研究不同倾角软弱破碎带对巷道稳定性的影响。研究结果表明:软弱破碎带对工程围岩破裂演化方式具有显著作用;不同倾角的软弱破碎带对工程围岩稳定性的影响程度不同;随着软弱破碎带倾角的减小,井巷工程围岩稳定性逐渐降低。并根据软弱破碎带区段的地质条件,提出对应的支护措施,以实现安全高效开挖的目的。

自然崩落法断层作用下巷道开挖稳定性分析

普朗铜矿采用自然崩落法开采,在三条断层带相互交织影响下,其底部结构发生了变形破坏。探孔数据表明断层下开挖巷道围岩已被破坏,破坏位置一般存在于巷道表面2.5 m、8 m;通过数值模拟可知,巷道应力集中发生在断层与巷道交汇处,而该处也是变形破坏主要区域。根据应力集中及巷道破坏特点,对聚矿道采用单层锚网喷支护,出矿进路采用双层锚网喷+长锚索支护,眉线位置增加钢拱架支护;对应的拉底穿脉断层位置进行支护试验,取得一定效果。该支护方式对地压治理效果显著,研究结果可为同类矿山提供参考。

地下水封洞库施工巷道开挖对仰坡稳定性的影响规律

巷道或隧道开挖对洞口仰坡稳定性有重要影响,处理不慎极易酿成工程事故。以山东某地下水封洞库施工巷道洞口风化花岗岩仰坡为研究对象,基于离散元模拟和监测数据,选取仰坡最大位移、塑性区体积及稳定系数作为评价指标,研究了巷道开挖进尺、断面尺寸及W值(上覆地层厚度与巷道跨度之比)对仰坡稳定性的影响。结果表明:随着开挖进尺的增加,坡面最大位移增长速率呈匀速—加速—稳定的变化规律,塑性区体积不断增大,且开挖断面越大,位移、塑性区增长速率越大;仰坡稳定系数随进尺的增加先降低后趋于稳定,且断面尺寸越大其降低速率和幅度越大,最终降低幅度为6.9%~27.6%;随着W值增大,仰坡稳定系数先降低后趋于稳定,降低速率随断面尺寸增大而增大,根据特定断面下稳定系数降低速率不同,将关系曲线划分为骤降区、缓降区、陡降区和平稳区。研究结论可为类似工程洞口段划分、施工及稳定性评价提供参考。

深部节理化岩体巷道开挖稳定性分析

为了研究深部节理化岩体巷道分步开挖的稳定性问题,以新城金矿−1080 m中段巷道为工程背景,建立离散元三维数值模型,分析了巷道开挖对节理化岩体塑性区和位移的影响情况。结果表明:开挖会造成节理化岩体超前2.0 m处产生塑性区,与非节理化岩体相比,节理化岩体掘进巷道时,受扰动岩体的超前影响范围大于2.0 m;巷道各处岩体的位移随开挖的推进逐渐增长,其增长幅度在掘进工作面刚开挖通过时最大,通过之后次之,通过之前最小。

泥化膨胀岩体中巷道开挖试验的研究

介绍了在梅山铁矿地压控制研究中，为提高在泥化膨胀岩体中进行巷道开挖与支护的技术水平所做的试验研究工作，内容包括：围岩地质力学特征识别，岩体工程分类与支护设计，巷道开挖与稳定监测。成功开挖的实践为类似岩体中巷道的施工提供了可借鉴的经验。

巷道开挖过程的三维有限元分析

利用Hoek—Brown岩体破坏准则，根据岩石试件的力学参数整合出岩体的力学参数，并建立三维有限元模型，以整合出的参数为依据进行数值计算。计算模型首先根据海姆假说设定原岩应力，而后利用“单元生死”技术较为真实得再现了巷道开挖过程。文章重点分析了无支护条件下，开挖引起的巷道围岩应力场、位移场重新分布的规律，为合理确定巷道支护参数提供了初步的有限元分析依据。

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)提出了一种浇-砌混合搭建方法,在模型内圈采用砌块堆砌的方式,外圈选择浇筑的方式,既能体现出节理围岩的结构特征,又能提高试验效率;(2)自主研制了一种巷道开挖装置,通过螺旋牵引拉出预埋模具的方式完成开挖,巷道成型好,扰动小;(3)以金川矿区巷道为原型进行的物理模型试验,真实还原了工程中巷道的变形破坏特征,证明了该方法的科学性、实用性和高效性,为类似模型试验的设计和制作提供了技术参考。

地下洞库巷道开挖引起的围岩变形特征

结合烟台万华洞库工程资料和现场监控量测数据,应用FLAC3D数值分析软件,对巷道的开挖支护进行模拟分析。通过对比分析模拟计算结果与监测数据,从拱顶下沉值、围岩收敛、围岩内部位移三个方面来分析围岩的变形规律,同时验证所建模型的可靠性。

TBM巷道开挖卡机风险分析

TBM是一种隧洞巷道开挖设备,其在施工中具有挖掘速度快,安全性高等特点,是巷道开挖的主要机械设备。受围岩条件的影响加上设备本身的缺陷容易发生巷道开挖卡机现象,这对工程的施工质量和进度都会造成严重的影响。本文对TBM卡机的现象进行介绍,着重讨论围岩分类对TBM巷道开挖的影响,分析其在开挖过程中发生卡机的风险。

深部巷道开挖应力演化特征分析

深部高地应力赋存条件下,巷道开挖使围岩的应力受到扰动而重新分布,围岩应力的变化会导致岩体破坏和损伤,甚至造成巷道的整体失稳。为研究全断面法、台阶法2种不同开挖方法下,围岩掌子面轴心、顶底板、边墙、拱肩等关键点位的应力演化规律,依托某煤矿巷道,运用FLAC3D软件进行数值模拟,定量分析了2种不同开挖方法下关键点位应力大小及应力方向的演化特征。研究表明:对于2种开挖方法,开挖后各主应力大小趋于稳定时差别较小;对于参考面轴心监测点,全断面法开挖时最小主应力旋转成平行巷道轴线方向,受下台阶的影响,台阶法开挖最小主应力最终旋转成竖直方向;对于边墙、拱肩、拱顶、底板、底角等其他关键监测点,最终的应力状态相差不大,但应力演化路径相差显著,破坏机理也不同;与全断面法开挖相比台阶法开挖下巷道底板位置处塑性区体积明显偏小,下台阶对底板围岩具有一定的保护作用。深入研究应力变化对围岩稳定的影响对理论和工程研究具有重要意义,为开展室内实验以及现场工业实验提供依据。

建筑结构力学在巷道开挖中的应用

引言 唐山三友矿山有限公司隶属唐山三友集团，主要为三友碱业开采碱石．同时为冀东水泥三友公司提供水泥石。随着矿山公司生产的扩大及向西部二、三、四、五采区的延伸，现有生产供水量已不能满足要求。原有供水管路已到使用年限，多处漏水，无法查找漏点及修复。为此，决定重修一条由陡河到矿山公司的引水复线来解决引水问题。

巷道开挖围岩应力时空效应研究

围岩应力状态是巷道开挖支护的控制因素,具有显著的应力松弛效应与开挖面空间效应。围绕巷道开挖围岩应力演化过程,采用Burgers黏弹性流变模型,初步解析了围岩环向、轴向与径向应力分布的时空效应问题,并探讨了时间、空间以及蠕变参数相关性。结果表明:采用Burgers模型能充分反映围岩应力松弛效应,三向应力均随时间推移而迅速降低直至稳定于某一平衡状态;围岩力学松弛行为是时间和空间的函数,环向应力随开挖面后方距离增大而增大,径向应力刚好相反,而轴向应力保持不变;在应力松弛初期,环向应力下降的速度明显大于轴向应力与径向应力。该研究可为岩体巷道工程稳定性预测以及加固分析提供理论基础。

等煤柱巷道开挖时间差异性的围岩破坏数值分析

巷道围岩塑性区与其变形破坏具有直接相关关系,基于此,本文首先通过理论分析获得了采空区覆岩垮落程度,在此基础上建立数值模拟模型,基于采空区应力传递的力学机制分别研究了留巷和掘巷两种不同模式下工作面采动对区域应力场和巷道围岩塑性破坏的分布规律。研究表明:不同模式下的巷道区域应力场与围岩强度相关,且最大主应力值差异较小,但是通道应力场下围岩塑性区差异巨大,具有明显的时间差异性下的围岩劣化程度差异。该研究结果对于巷道布置方式具有一定参考价值。

矿山平行巷道开挖顺序数值模拟研究

以某煤矿地下车场3条主要巷道的开挖设计工作为工程背景,采用有限差分FLAC2D软件,对3条平行巷道的开挖顺序进行了数值模拟研究。通过对比分析不同开挖方案塑性区云图、巷道净变形量和最终变形量,表明采用左、中、右开挖顺序为最优方案。

巷道开挖过程的有限元分析

针对巷道开挖过程中的几个主要影响因素，克服常规平面静态模型的缺点，利用大型有限元分析软件ANSYS建立三维分析模型，通过单元生死技术模拟了巷道的开挖过程，并在此基础上讨论掘进过程中巷道顶底板及两帮位移变化情况，应力场及位移场的演化，为支护设计提供理论分析依据．

我国水平巷道开挖和处置试验规划研究

我国拟采用水平处置作为传统竖向处置的替代方案,即将一系列容器处置在长水平巷道中,替代在竖直处置孔中处置单个容器的传统方法。与传统竖直钻孔处置方式相比,水平处置可以减少岩石开挖体积,对环境的影响较小,减少建造和运营期间对围岩地下水的影响,减少对回填材料的需求,节省经费。结合我国某高放地下实验室候选场址的地质条件,提出与水平开挖和处置试验相关的建议及试验规划。

采准巷道开挖中的超前探水设计及问题对策探讨

本次研究主要是针对铜绿山矿I2号矿体的两条采准巷道的开挖过程进行分析探究.该工程中常常出现涌水涌泥的情况,这就需要加强超前探水方面的预警机制,对开挖过程中出现的断层、破碎带、民采空区进行安全措施上的防护,对巷道内的含水含泥情况进行统计分析,以减少该作业的淹井隐患为初衷,提高工程的安全性和经济性.

-790m水平近距离后开挖巷道应力场分布规律研究

文章详细分析了轨道大巷破坏原因,认为胶带大巷开挖引起的应力扰动、转移、积聚是造成轨道大巷破坏的主要原因,由此提出了研究胶带大巷围岩应力分布规律的重要性,并采用水压致裂法重点进行了胶带大巷两帮围岩应力测试,测试结果显示:后开挖胶带大巷周边围岩应力状态明显受到了先开挖轨道大巷的影响,同时,测试结果也为后续巷道稳定研究分析奠定了基础。

深部巷道爆破卸压围岩稳定控制技术研究

为解决深部巷道应力集中造成变形大的问题,本文利用数值模拟软件对深部巷道卸压爆破技术进行研究,发现在进行开挖后此时的地应力重分布,巷道开挖面的附近出现明显的应力集中现象,在巷道顶板及底角位置有岩爆破坏的倾向,同时对不同爆破卸压孔深度对巷道围岩应力状态及顶底板移近量进行分析,随着炮孔深度的加大,在巷道开挖面上围岩的应力大小逐渐增加,同样的巷道围岩的变形位移同样呈现增长增长趋势。