思山岭矿深竖井施工方法及井壁围岩稳定性分析

• 作 者: 孙显腾
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 深竖井施工 竖井围岩稳定性 FLAC3D 岩爆倾向性

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。