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原文传递矽卡岩型软岩巷道变形破坏特征与锚杆支护参数优化研究

论文题名：	矽卡岩型软岩巷道变形破坏特征与锚杆支护参数优化研究
关键词：	软岩巷道变形;地压监测;锚杆支护参数;数值模拟
摘要：	安徽太平矿业公司前常铜铁矿床属于典型的矽卡岩型铜铁矿床，矽卡岩常为矿体的直接顶、底板，岩体强度低，遇水易膨胀，岩体稳固性极差，巷道支护困难，巷道支护率达90％以上，且经常需要返修或二次支护。伴随着浅部资源的逐渐枯竭，太平矿业生产开采向中深部进军，巷道支护更加困难，亟需开展系统的研究，认清巷道变形破坏的特征机理，建立科学合理的巷道支护体系，提高巷道支护的针对性和有效性，保障太平矿业生产开采的安全高效。　　针对安徽太平矿业矽卡岩型软岩巷道支护问题，综合考虑矿山现场复杂的岩体地质条件、施工扰动等因素，运用理论分析、现场监测和数值模拟等手段，开展了巷道围岩变形破坏特征、围岩破坏区测试、矽卡岩岩体力学参数反演和锚杆支护参数优化的研究工作。本论文的主要研究内容如下: 　　（1）开展矿区地质资料搜集总结。进行典型矿岩工程地质、巷道围岩、地压显现及支护现状等基础资料的搜集，分析总结巷道围岩蚀变程度及其空间蚀变变异规律。结合课题组已开展研究工作，总结安徽太平矿业矿区的矿区矽卡岩物理力学特性。根据已有地质资料，建立包含断层的安徽太平矿业矿区三维地质力学模型。　　（2）探究太平矿业-480水平矽卡岩巷道地压时空演化规律。以安徽太平矿业-480水平主运输巷道为研究对象，采用多点位移计和锚杆测力计对巷道围岩位移和锚杆轴力进行监测，结合数学统计分析的方法，研究-480水平主运输巷道围岩变形和荷载在时间上和空间上的演化规律，分析井下生产环境下巷道围岩的渐进变形过程和机制，为巷道支护提供依据。　　（3）明确矽卡岩巷道围岩破坏区范围。采用地质雷达探测巷道围岩破坏区的方法，选用地质雷达中心频率400MHz的天线，测试巷道围岩破坏区边界范围。通过同一段巷道多次测量和边帮不同部位测量结果的对比，结合力学认识和经验，验证地质雷达探测围岩破坏区厚度的可靠性。测试不同测点的巷道围岩破坏区范围并分析巷道围岩破坏区的分布特征。　　（4）进行矽卡岩巷道锚杆支护参数优化。根据已有地质资料，分析原有巷道支护情况。根据破坏区测试结果，对力学性质空间差异大的矽卡岩进行分类，并按照分类结果对锚杆长度进行优化。利用FLAC3D软件建立符合矿区现场的巷道支护三维数值模型，建立基于位移-破坏区的岩体力学参数反分析方法，以矽卡岩巷道现场实际监测位移值和测试破坏区范围为依据，进行岩体力学参数敏感性分析，确定待反演岩体力学参数,采用黄金分割法进行位移-破坏区反分析的优化迭代计算，探究矽卡岩岩体力学参数。以现有锚杆支护参数为参照，对太平矿业矽卡岩软岩巷道锚杆支护间排距参数进行数值模拟优化，进而确定适合安徽太平矿业现场矽卡岩巷道的支护方案。
作者：	蒲江涌
专业：	采矿工程
导师：	于庆磊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2021