思山岭矿深竖井施工方法及井壁围岩稳定性分析

深竖井施工论文 竖井围岩稳定性论文 FLAC~3D论文
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近年来,我国对金属矿产资源的需求持续增长,国内铁矿石等主要资源自给率不足,浅部矿产资源逐渐枯竭,需向深部埋藏的矿床开采。竖井是矿山的咽喉,虽然其只占全矿井巷工程量的10%左右,但工期往往占矿山建设总工期的40%以上。竖井围岩稳定性是影响安全高效施工的关键因素。为此,本文围绕思山岭1500m副井围岩稳定性分析的关键问题,采用现场调查、室内试验、理论分析及数值模拟相结合的方法开展如下研究。首先,根据思山岭铁矿1500m超深井的施工工艺,结合实际施工中遇到的问题,探讨深竖井凿井设备和工艺的发展方向。其次,运用弹塑性理论,推导出有无衬砌两种情况下的竖井围岩应力位移理论公式,并运用FLAC3D对理论公式进行验证。然后,通过室内实验确定了井深750m处岩石的基本力学参数,并利用单轴条件下岩石储存能量、脆性系数、弹性应变能的判别方法,确定出岩石试样的岩爆倾向性。从而预测1000~1500m段混合花岗岩的岩爆倾向性。根据《副井岩土工程勘察报告》,用Q系统分级法对围岩质量进行评价。最后,采用数值模拟方法对1000~1550m井筒段的井壁稳定性进行了研究,以位移为判据确定出井筒相对不稳定段。然后对不稳定段进行详细建模分析,得出塑性区、应力和位移的分布规律。最后利用安全系数法和岩爆倾向性应力分析法对开挖后的围岩稳定性进行量化模拟研究,确定出围岩破坏区域和岩爆倾向性分布情况。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第1章 绪论第11-19页
    1.1 课题的提出及研究意义第11页
    1.2 深竖井施工的研究现状第11-15页
        1.2.1 深竖井施工的国外现状第11-13页
        1.2.2 深竖井施工的国内现状第13-15页
    1.3 井筒围岩稳定性的研究现状第15-17页
        1.3.1 井筒围岩稳定性的国外现状第15-16页
        1.3.2 井筒围岩稳定性的国内现状第16-17页
    1.4 研究内容及方法第17-19页
        1.4.1 研究内容第17页
        1.4.2 研究方法第17-19页
第2章 思山岭矿副井概况及施工工法研究第19-33页
    2.1 工程概况第19-22页
        2.1.1 矿区概况第19页
        2.1.2 副井工程设计概况第19-20页
        2.1.3 副井地质概况第20-22页
    2.2 思山岭矿副井的施工概况第22-30页
        2.2.1 工程布置第22-23页
        2.2.2 凿井提升悬吊系统第23-24页
        2.2.3 凿井工艺流程第24-29页
        2.2.4 马头门施工第29-30页
    2.3 普通法施工工法研究第30-33页
第3章 围岩岩爆倾向性分析及稳定性分级第33-45页
    3.1 试件制作和试验准备第33-34页
        3.1.1 试件制作第33-34页
        3.1.2 实验设备第34页
    3.2 抗拉试验、单轴抗压及加卸载试验第34-40页
        3.2.1 巴西劈裂试验第34-36页
        3.2.2 单轴压缩试验第36-38页
        3.2.3 加卸载试验第38-40页
    3.3 试验结果分析第40-42页
        3.3.1 弹性能量法岩爆倾向分析第40-41页
        3.3.2 脆性系数法岩爆倾向分析第41页
        3.3.3 弹性指数法岩爆倾向分析第41-42页
    3.4 1000~1500m段岩爆倾向性预测第42-43页
    3.5 思山岭副井围岩稳定性分级第43-44页
    3.6 结论第44-45页
第4章 立井围岩稳定性理论研究第45-59页
    4.1 围岩应力位移分析第45-51页
        4.1.1 弹塑性分析第45-51页
    4.2 理论分析公式的验证第51-57页
        4.2.1 弹塑性分析的理论公式第52-54页
        4.2.2 相同条件下模拟结果的对比分析第54-57页
    4.3 本章小结第57-59页
第5章 井壁围岩稳定性的数值分析第59-79页
    5.1 思山岭矿副井整体开挖过程数值分析第59-65页
        5.1.1 FLAC~(3D)简介第59-60页
        5.1.2 相关参数的确定第60-61页
        5.1.3 模型的建立及初始地应力场的生成第61-63页
        5.1.4 开挖后整体模型的稳定性分析第63-65页
    5.2 1000~1200段围岩稳定性数值分析第65-77页
        5.2.1 塑性区分析第65-66页
        5.2.2 围岩主应力分析第66-68页
        5.2.3 围岩各向应力分析第68-72页
        5.2.4 围岩位移分析第72-73页
        5.2.5 安全系数分析第73-76页
        5.2.6 岩爆倾向性应力分析法第76-77页
    5.3 本章小结第77-79页
第6章 结论与展望第79-81页
    6.1 结论第79页
    6.2 展望第79-81页
参考文献第81-85页
致谢第85-87页
作者简介第87页
攻读硕士期间参与科研项目第87页
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