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急倾斜矿房加固稳定性分析

急倾斜矿房加固稳定性分析

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作者：李君洋中国矿业大学

学位级别：硕士

HBL铁矿急倾斜矿体开采后,对矿房顶板进行锚索加固可以提高作业安全性。由于矿房顶板是侵入矿体,急倾斜,受力情况会受矿体急倾斜和节理层理的影响,目前该矿急倾斜矿房锚索加固缺乏理论支撑和实验依据,缺乏现场监测数据及锚索松弛检测等... 详细信息

HBL铁矿急倾斜矿体开采后,对矿房顶板进行锚索加固可以提高作业安全性。由于矿房顶板是侵入矿体,急倾斜,受力情况会受矿体急倾斜和节理层理的影响,目前该矿急倾斜矿房锚索加固缺乏理论支撑和实验依据,缺乏现场监测数据及锚索松弛检测等基础研究,难以保证锚索加固的效果,使设计、施工、回采存在一定的盲目性和工程风险。故本文通过理论计算、现场监测、数值模拟针对该矿急倾斜矿房顶板的失稳形式进行研究,为锚索设计提供理论依据;探究急倾斜矿房锚索加固机理和锚索加固参数对矿房稳定性的影响,通过急倾斜矿房锚索加固的理论分析和数值模拟分析,优化急倾斜矿房锚索加固参数;利用现场实测对锚索受力规律进行研究,给出锚索施工和补偿张拉依据。论文主要完成一下4个方面研究:1.矿体岩石力学参数实验研究通过矿体岩石静力特征实验(单轴抗压试验、劈裂试验),获得岩石静力学性能特性,为加固设计提供可靠的岩体力学指标,同时对实验结果进行分析得出岩石静力学特性与岩石层理倾角的关系。2.急倾斜矿房锚索加固机理研究利用压力拱理论,对34119N1矿房顶板冒落进行理论计算,研究急倾斜矿房失稳特征,得出冒落拱高度为2.84m,顶板受到最大应力为2.44MPa,矿房顶板较为稳定;首先利用弹塑性力学对急倾斜矿房松动圈厚度推导,利用等效圆法计算急倾斜矿房顶板松动圈厚度为6.89m左右,基于松动圈支护理论对急倾斜矿房顶板锚索支护方案理进行了设计;通过数字钻孔摄像法对矿房松动圈进行实测,通过实测获得孔壁展开图像,统计分析孔中产状、隙宽发现该断面松动圈厚度,初步确定安全范围在8.0m左右。3.急倾斜矿房顶板锚索加固锚索参数优化利用有限元分析软件,以3119N2矿房为例,建立三维模型,通过施工阶段模拟急倾斜矿房开挖应力释放过程,弥补理论结算的简化,结合理论对急倾斜矿房围岩破坏规律和失稳形式。利用二维模型建立多种工况,数值模拟分析锚索主要设计参数对矿房稳定性的影响规律,揭示锚索加固机理,结合理论设计,给出锚索设计方案,提出了锚索加固参数优化方案。4.锚索松弛规律研究对锚索受力进行长期监测及爆破扰动对锚索受力影响数值模拟,二者结合,研究锚索在安装后的拉力损失规律,为锚索理论设计、补偿张拉提供依据。

关键词：急倾斜矿房松动圈理论数值模拟矿房顶板加固锚索参数

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