西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究
两次采动影响下底板巷道围岩控制技术研究的开题报告
两次采动影响下底板巷道围岩控制技术研究的开题报告一、研究背景和意义在矿井开采过程中，底板巷道的围岩控制是一个重要的问题。
底板巷道的围岩稳定性对于保障矿井生产和安全有着至关重要的作用。
然而，底板巷道的围岩变形和破坏往往难以控制，因此需要研究控制底板巷道围岩的方法和技术，以提高矿井生产效率和安全性。
近年来，随着煤矿采煤深度加深和采动规模的扩大，底板巷道的围岩控制面临更加严峻的挑战。
采动影响是围岩变形和破坏的重要原因之一。
底板巷道的围岩受到多次采动影响后，其稳定性更加差，控制难度也更大。
因此，研究两次采动影响下底板巷道围岩控制技术，对于解决底板巷道围岩控制难题，提高矿井生产效率和安全性都有着重要的意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是研究两次采动影响下底板巷道围岩控制技术。
具体研究内容包括以下几个方面：1.分析两次采动对底板巷道围岩的影响机理，研究其变形和破坏规律。
2.探究采用支护结构控制底板巷道围岩的方法，提出合适的支护结构设计方案。
同时，结合岩体力学和数值模拟方法，对支护结构的稳定性进行评估。
3.针对底板巷道围岩的变形和破坏特点，研究新型的围岩加固技术和控制方法。
本研究采用实验研究和数值模拟相结合的方法。
通过实验研究和数值模拟，分析底板巷道围岩在两次采动下的变形和破坏规律，探究支护结构的有效性和稳定性。
同时，通过对现有围岩加固技术的研究，提出新型的围岩加固技术和控制方法，以应对底板巷道围岩的变形和破坏。
三、研究预期结果和意义本研究的预期结果包括：1.深入分析两次采动影响下底板巷道围岩的变形和破坏规律，为后续的支护设计和围岩加固提供科学依据。
2.探究多种支护结构的设计方案和评估方法，为不同条件下底板巷道围岩的支护设计提供指导和参考。
3.提出新型的围岩加固技术和控制方法，为底板巷道围岩的长期稳定性提供保障。
本研究对于解决底板巷道围岩控制难题，提高矿井生产效率和安全性具有重要的意义。
同时，本研究所提出的支护设计方案和围岩加固技术，还可以为其他类似工程的设计和施工提供指导和参考。
西石门铁矿采矿工艺安全性分析研究
、
在西石 门铁矿用 到 了三种不 同的采 矿方 法 ： 有底 柱崩 落采 矿法 ， 无底 柱崩落采矿法 和房柱法 。南区 的开采 曾用到房柱法 ； 但结果表明房柱法在南 区的适 用范 围缩小 至 ３ ５ 且 多在边沿 ． ％， 部位 。从 １８ ９８年起 ， 区开始采用“ 南 垂直平行密集柬状孔落矿有 底柱崩落采矿法” 扇形 中深 孔落 矿的普通有底柱崩落法 ” 和“ 。中 区主要 用到了“ 无底柱分段崩 落采矿 法” 。下 面针对 西石 门铁矿 的具体情况 ， 分别分 析三种 不 同的采 矿方 法 的优 缺点及 相应 的
邯郸西石 门铁矿是 国内大型地下铁矿 山之一 ， １ ７ 开 于 ９ ０年 始施工建设 ，９ ５年由基建 交付 生产 。１７ １８ ９ ３年勘探得 出的地质
储 量为 １ ６８ ９ ０ｔ ０ １． ×１ 。矿体走 向 Ｎ３ 。 沿走向长 ５ ２ ｍ， 体 ０Ｅ， ０５ 矿 厚 度为 １ ￣２ ｍ， ０ ０ 最大厚度 １ ３ ４ ｍ， ０ ． ２ 倾角 Ｏ～４ 。矿体埋深 ４ 。 Ｏ， ～
一
部分本来是坚硬完整的岩体 ， 在工程揭露 后 ， 易受风化 侵 但 极
３ １ 无底 柱 分 段 崩 落 采 矿 法 ．
蚀而产生软化或崩解潮解 。当结构面不利组合遇到临空面时， 极 易沿结构面滑动 冒落 。其性质对 比如表 １ 所示 ：
表 １ 两类矽卡岩性质对比ｃ］ ２
该 种方法是在整个矿 区运用最 为广 泛的采矿 方法 。一般来
４ １ 赋存标 高 ２８ ８ ｍ， ９ ｍ， ７ ￣１ ６ 主要分布在 ０ 以上 ， ｍ 但矿体 的形态
和产状 随空间位置的变化较 大。矿 山的服务年 限计 划为 ４ ９年 ， 年生产规模为 ２ ０ １ 。 ２ Ｘ ｔ ０
邯郸西石门铁矿围岩蚀变与矿化关系浅析
邯郸西石门铁矿围岩蚀变与矿化关系浅析【摘要】对西石门矽卡岩型铁矿的研究发现，其围岩蚀变类型划分为钠长石化作用、矽卡岩化作用和热液蚀变作用三种。
围岩蚀变具有分带现象，发育有蚀变闪长岩带、钠长石岩带、矽卡岩带、矿体、大理岩化碳酸盐带。
其中钠长石化的规模与矿体规模成正比；矿化作用发生在矽卡岩化阶段，透闪石化、金云母化等与矿化作用密切，是找矿的主要蚀变标志。
【关键词】矽卡岩；蚀变；成矿；西石门铁矿1.地质概况西石门铁矿位于武安断陷盆地西北边缘的矿山村矿田中北部[1]，矿区内出露地层简单，主要为古生界中奥陶统马家沟组、磁县组及峰峰组地层，中石炭统地层以及新生界第四系地层。
区内构造主要是一系列呈NNE向的复杂褶皱、高角度断层以及次一级褶皱构造组成的挤压带。
岩浆岩为矿山村岩体的一部分，主要为中性二长-闪长岩类，属燕山期侵入岩[2]，是本区主要的成矿母岩（图1）。
矿床为大型隐伏矿体，已发现规模大小不等的28个矿体，赋存于闪长岩～二长岩与中奥陶统灰岩接触带及附近，矿床类型为矽卡岩型。
矿石矿物主要为磁铁矿，其次为少量赤铁矿等；伴生硫化物主要为黄铁矿，次之为黄铜矿等，脉石矿物主要为透辉石、金云母、方解石、透闪石、阳起石、绿泥石、蛇纹石等。
矿石的结构以半自形～它形粒状结构、交代残余结构为主，构造以块状、浸染状、条带状构造为主。
2.围岩蚀变特征2.1围岩蚀变类型通过野外及室内研究发现，根据蚀变交代产物特征，将围岩蚀变类型划分为钠长石化作用、矽卡岩化作用和热液蚀变作用。
简述如下：2.1.1 钠长石化作用钠长石化是热液交代岩浆岩形成的早期围岩蚀变，形成于岩浆结晶晚期，产于内接触带。
表现为钠长石化普遍发育，暗色矿物减少或消失，是本区最重要的找矿标志。
钠长石化造成岩体内部钠化弱，近接触带钠化强的钠化分带现象，导致钠化岩石与原岩呈过渡状态，越靠近接触带，钠长石化强度越强，乃至出现钠长石岩。
2.1.2矽卡岩化作用矽卡岩化作用主要是热液对碳酸盐岩的交代作用，发育在岩浆岩与碳酸盐围岩接触带及近侧，以及构造破碎带中。
深部巷道围岩破碎区及裂隙区分布及其支护控制
摘 要：深部巷道在高应力作用下不可避免地存在围岩破碎区和裂隙区，分析其形成机理对于巷道围岩控制具有重要 的理论指导意义．首先根据承压平衡理论静力分析了挤压平衡圈形状以及挤压平衡圈形状轮廓轴比与侧压比的关系；然后 分析了不同侧压比下的深部巷道围岩应力弹性解和塑性解，并据此分析了塑性区及延性岩裂隙区的分布；最后进行了围岩 变形分析，并在分析围岩塑性变形基础上提出了深部巷道围岩控制的主要措施．结果表明，深部巷道应合理地设计巷道宽 高轴比，避免围岩破碎区域化和塑性区分布奇异化；围岩强度弱化对围岩塑性区宽度有增大的趋势，在支护控制时应在围 岩破碎区域化和塑性区分布奇异化上针对性选择控制措施，在变形控制上应以控制围岩碎胀变形为主．
第 ３３卷 第 １期 ２０１８年 ３月
ｄｏｉ：１０．１３５８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－５８ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ
Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１８
深部巷道围岩破碎区及裂隙区分布及其 支护控制①
徐向东１，李青锋２ ，唐湘隆３
关键词：深部巷道；破碎区；裂隙区；支护控制 中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－９１０２（２０１８）０１－００１１－０８
ＯｎＳｕｐｐｏｒｔＣｏｎｔｒｏｌｉｎＤｅｅｐＲｏａｄｗａｙａｂｏｕｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ ＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＲｏｃｋＢｒｏｋｅｎＺｏｎｅａｎｄＦｒａｃｔｕｒｅＡｒｅａ
收稿日期：２０１７－０９－２７
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基金项目：湖南省自然科学基金面上资助项目（２０１８ＪＪ２１３０）；国家自然科学基金面上资助项目（５１３７４１０４） 通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｑｉｎｇｆｅｎｇ０７１２＠１６３．ｃｏｍ
浅谈深井节理化围岩巷道破坏机理及控制技术
浅谈深井节理化围岩巷道破坏机理及控制技术发布时间：2022-10-14T06:13:40.552Z 来源：《科学与技术》2022年6月第11期作者：张豪雷[导读] 针对平顶山矿区深井巷道稳定性控制问题,以典型节理化围岩巷道为研究对象,采用离散元数值模拟方法研究了巷道围岩的变形破坏过程,分析了其破坏机理,提出了巷道围岩控制技术。
张豪雷平顶山天安煤业股份有限公司六矿，河南平顶山，467091摘要：针对平顶山矿区深井巷道稳定性控制问题,以典型节理化围岩巷道为研究对象,采用离散元数值模拟方法研究了巷道围岩的变形破坏过程,分析了其破坏机理,提出了巷道围岩控制技术。
研究表明:巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏,拱肩及两侧底角受剪破坏,破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。
现场实测数据表明:在方案实施2 个月后,锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定,充分发挥了支护作用;水平收敛、拱顶下沉和底臌趋于稳定,大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。
关健词：深井；节理化围岩；巷道；破坏机理；控制技术“锚网喷+U 型棚”联合支护方式已成为深部巷道支护的主要形式,但在深部高应力作用下仍不能有效控制围岩变形,巷道围岩的主要破坏特征为[1-2]：两帮收敛变形过大导致锚杆拉断、喷层严重折断破裂或U 形钢支架严重扭曲变形;多数巷道底臌严重。
据统计[3-4] ，由于深部巷道大变形失稳引起的围岩片帮、冒落、底臌和衬砌破坏等安全事故占矿井建设和生产事故总数的40% 以上,煤矿深部巷道支护技术研究已成为我国煤炭深部开采亟需解决的问题之一。
国内外对深井巷道支护进行了大量研究,取得了丰硕成果[5-10] 。
云南恩洪煤矿针对矿区岩性多为粉砂岩、泥岩或砂质泥岩等软弱岩层以及采深较大的高应力软岩石门的支护难题,提出了锚、喷、注加U 型钢支架的联合支护方式;内蒙古大雁矿针对深部软岩石门支护问题采用了“刚柔一体化U 型钢可缩金属支架”与锚网喷联合支护方式。
西石门铁矿北区软弱破碎围岩巷道掘支技术
西石门铁矿北区软弱破碎围岩巷道掘支技术苏锡安【期刊名称】《《中国矿业》》【年(卷),期】2019(028)011【总页数】4页(P109-112)【关键词】软破围岩; 矽卡岩巷道; 掘进支护【作者】苏锡安【作者单位】五矿邯邢矿业有限公司西石门铁矿河北武安056303【正文语种】中文【中图分类】TD353关于软弱破碎围岩支护，我国煤矿及金属矿山进行了较多研究并取得众多成功案例。
山西汾西正令煤矿，围岩软弱破碎，胶结性差，巷道两帮收敛和底鼓严重，为此提出了喷锚网、索+O型拱架联合支护方法。
对于这种巷道周围均受较大压力的巷道，采用这种“先柔后刚”支护体系比较合理[1]。
针对粉矿巷道开挖后自稳时间短和难支护的问题，金山店铁矿采用超前支护、简易光爆掘进、以喷锚网和预应力锚索为主钢支架为辅的掘支措施效果显著[2]。
王明龙等[3]试验了超前预切槽喷注混凝土预成拱技术，使预支护、临时支护和永久支护集成一体，效果较好。
和睦山铁矿近矿围岩蚀变矿化强烈，矿石和下盘围岩松软破碎，呈疏松状，矿山在生产实践中，通过增大进路间距、严格实施简易光面爆破、使用超前锚杆+锚网喷支护、适时进行树脂锚杆+钢筋托梁二次支护[4]，有效解决了掘进中易塌冒，拱架支护及小进路间距时巷道变形大的问题。
玉石洼铁矿为冶金矿山难采矿山之一，属于矽卡岩型矿床，接触带部位矽卡岩软弱破碎、矿石粉状，极不稳固，回采进路塌冒严重，掘进困难，矿山掘进采用光面爆破，以管缝锚杆为主的喷锚网支护，在应力集中部位用U型拱架二次支护，保证了回采顺利进行[5]。
张家洼铁矿矿体埋藏深、地压大、围岩皆不稳定，是全国闻名的难采矿体，巷道的垮冒严重，重复支护率高。
矿山通过优化光爆参数、超前锚杆支护、短掘短支等措施确保掘进施工，在破碎部位实行锚喷双网(树脂锚杆、长2 000 mm)或锚网喷+中长锚杆(树脂锚杆、长3 000 mm)补强支护，在高应力区实行拱架支护，形成一套适合该矿的破碎围岩支护体系，使井下各类巷道的变形可控可调，基本满足了回采工艺顺利实施的安全稳定要求[6]。
西石门铁矿残矿回采复杂围岩巷道掘支技术
西石门铁矿残矿回采复杂围岩巷道掘支技术窦梅林【摘要】西石门铁矿采用平底堑沟底部结构的诱导冒落法开采下盘残矿,由于下盘围岩软破且受原采空区的影响,采准工程的掘进与维护均十分困难.为解决该问题,在调查分析残采巷道破坏特点的基础上,将残矿采准工程分为3类:①实体软破围岩,该类围岩多半采动应力大,且应力方向变化复杂,巷道开挖后支护拱架扭曲变形严重,为减缓变形速度和调节应力方向,采用喷锚网+U型可缩性金属拱架联合支护形式;②散体围岩,该类围岩多为矽卡岩+粉矿,虽经过一定的沉实作用,巷道掌子面能够立住,但开挖后顶板易坍塌,为此采用超前锚杆+U型可缩性金属拱架结合支护形式;③巷道穿过冒落空区,此时空区高度多为5～7 m,宽3～5 m,顶板易发生掉块现象,为此设计采用整体拱棚支护技术.上述措施实施后,西石门铁矿残矿回采工程的稳定性得到了有效控制,改善了矿井安全生产条件,实现了复杂残矿的安全回采.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P11-14)【关键词】残矿回采;软破围岩;散体围岩;冒落巷道支护;整体拱棚【作者】窦梅林【作者单位】五矿邯邢矿业有限公司西石门铁矿【正文语种】中文西石门铁矿为接触交代矽卡岩型磁铁矿床，矿体背斜，轴部倾角平缓，矿体两翼倾角一般10°～30°，厚1.2～30 m，平均15.13 m。
矿体不稳定到稳定，顶板围岩为奥陶纪灰岩，中等稳定到不稳定；底板围岩为燕山期闪长岩，稳定到中等稳定。
在矿体与底板围岩之间，赋存1层厚0～10 m的矽卡岩，极不稳定。
矿区分南、北、中三区开采，采矿方法经多次优化定型为无底柱分段崩落法，经20多a的开采，开采阶段从230 m水平降至40 m水平。
开采过程中有民采破坏矿体以及有底柱采场的顶柱、底柱、间柱以及部分零星小矿体作为残矿残留于采场中，矿量可观。
起初该类残矿资源多作为生产紧张时的储备矿量进行补充开采，随着开采向深部进行，常规矿体资源消耗过快，现今残矿回采已成为矿山产量的主体组成部分。
西石门铁矿南区软破矿岩支护方法研究
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西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究浅部矿产资源的日渐枯竭,迫使采矿活动快速地迈向地球深部。
深部开采所带来的一系列技术问题正在引起越来越多关注。
本文以西石门铁矿转至深部开采过程中所遇到的巷道变形破坏加剧、防控难度加大为研究背景,采用现场调研、室内试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,通过构建连续-离散耦合计算分析模型,揭示了不同围压条件下水平联巷巷道围岩变形破坏机理;由此对巷道支护参数及爆破参数进行了优化,保证了巷道安全稳定,实现了矿山开采由浅入深的安全过渡。
本文取得了如下研究成果:(1)以室内试验为基础,根据AHP层次分析原理和Fuzzy模糊评价原理,建立了水平联巷围岩岩体质量综合评价层次结构模型,改进了巷道岩体质量综合评价辨识方法,重点研究了北区-100m水平联巷围
岩的稳定性特征。
研究表明,随着矿山开采向深部进展,岩体稳定性会逐渐弱化,至-100m水平,在上部定为按Ⅱ级围岩设防的联巷须按Ⅲ级围岩设防,开采深度与围岩的等级划分有直接和重要的关联。
(2)采用连续-离散耦合分析模型对巷道围岩的稳定性进行了更进一步的研究,研究发现:随着开采深度的加大,巷道围岩力学状态逐渐发生变化,随围压的不同,马蹄形巷道围岩逐渐由弹性变形过渡到塑性变形,不仅如此,破坏的部位亦随之改变,当K大于1时,围岩破坏主要集中在巷道顶板、底板,当K小于1,围岩破坏主要集中在巷道两帮,当K等于1,围岩破坏表现出明显的分区破裂化现象。
随着围压不断增大,破裂总数逐渐增多。
(3)在上述研究的基础上,利用灰色关联度分析法针对相应部位的锚杆长度、网度及安装角度等参数进行优化模拟,发现:随着开采深度的增加,在网度不变的情况下,可适当增加锚杆的长度,而锚杆直径及锚杆角度对支护效果影响较小。
据此对相应部位进行了支护设计。
(4)将优化后的参数应用于北区-100m水平联巷,取得了良好的支护效果。
现场监测结果表明:围岩趋于稳定后,顶板下沉量控制在15.2mm～16.8mm,两帮位移量控制在24.9mm～26.9mm;优化后的周边眼炮孔间距为0.6m、最小抵抗线0.67m、药卷直径为25mm,在半孔率和平整度方面都要优于原先设计方案。
本文在研究过程中,取得了如下创新性研究成果:(1)基于AHP层次分析原理和Fuzzy模糊评价原理,建立了巷道围岩岩体质量综合评价层次结构模型,形成了一套巷道岩体质量综合评价辨识方法。
(2)通过构建连续元与离散元计算数据交换传输算法及函数,建立了一种巷道连续-离散耦合计算分析方法,揭示了深部巷道不同围压条件下围岩变形破坏宏-细观力学机理。
(3)建立一种基于正交试验-灰色关联度理论获取巷道锚网支护最优方案的方法。
本文研究方法及相关成果,可部分弥补现有矿山向深部过渡是相关研究工作的不足,具有一定的理论意义及工程参考价值。