深部矿山高承压应急防水闸门设计计算与数值模拟研究——以滇东北毛坪铅锌矿为例

作     者：袁世冲 李强 杭远 孙帮涛 李东立 YUAN Shichong;LI Qiang;HANG Yuan;SUN Bangtao;LI Dongli

作者机构：中国矿业大学资源与地球科学学院徐州221116 彝良驰宏矿业有限公司昭通657600 

出 版 物：《工程地质学报》 (Journal of Engineering Geology)

年 卷 期：2024年第32卷第2期

页      面：632-644页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(资助号:42130706) 

主　　题：深部矿山 应急水闸门 围岩渗流 硐室结构 

摘      要：应急防水闸门及其配套工程在水害发生时,能够在短时间内有效控制水害的影响范围和程度,保障机械设备和人员安全。随着矿山开采深度的逐年增加,应急防水闸门及闸门硐室所需要承受的水压也在不断增加,地质条件更加复杂,施工环境也更加恶劣。本文以滇东北大水矿山毛坪铅锌矿为例,在系统评价其310 m中段局部注浆改造前后突水风险的基础上,分析了深部高承压应急防水闸门设计和建造过程中的多项关键技术问题,主要包括防水闸门设计承压值计算、硐室选址、结构类型、关键结构参数、开挖围岩扰动、围岩与结构的水压响应、闸门选型与远程控制系统等。设计计算结果表明,毛坪铅锌矿310 m中段应采用倒截锥形硐室结构,对开型防水闸门,设计承压6.4 MPa。数值模拟结果表明,防水闸门硐室开挖及浇筑后,竖直和水平方向的压应力和拉应力均增大,围岩塑性破坏的范围约为0.38 m,第1个倒截锥形塞的迎水侧承担了超过80%的总水压。最后,探讨了深部高承压应急防水闸门系统的发展趋势,包括防水闸门及硐室结构长期服役的稳定性监测与评价、深部复杂地质条件下的设计与建造技术、配套智能化的水害信息辨识与预警平台等。研究结果可以为深部矿山设计和建造应急防水闸门系统提供参考和借鉴。