高应力深井安全开采理论与控制技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 二矿区简介与开采现状 1

1.2 二矿区一期资源开发研究与进展 2

1.2.1 技术储备阶段开展的科学研究 3

1.2.2 理论探索与采矿实践阶段研究 4

1.2.3 一期工程研究成果和重要贡献 8

1.3 二期连续开采面临挑战与技术攻关 9

1.3.1 二矿区深部开采面临问题与抉择 9

1.3.2 二期工程连续开采灾变失稳风险 10

1.3.3 二期工程技术攻关与研究成果 12

1.4 二矿区连续开采支撑理论与关键技术 18

1.4.1 概述 18

1.4.2 金川镍矿资源开发采矿技术条件 19

1.4.3 二矿区深部采矿技术难题与成功经验 20

1.4.4 二矿区深部连续开采的技术攻关 22

1.4.5 金川镍矿深部连续开采的关键技术 24

1.5 本章小结 25

第2章 矿山工程地质深化研究与综合分析 26

2.1 矿山工程地质条件概述 26

2.1.1 工程地质条件复杂多变性 26

2.1.2 矿床开采的工程地质问题 27

2.2 矿山工程地质研究与进展 28

2.2.1 矿山岩体结构效应与岩体分类 28

2.2.2 矿山结构岩体力学特性 28

2.2.3 金川岩石力学试验成果 32

2.2.4 金川岩体力学与变形参数估计 33

2.2.5 金川岩体结构面的力学特性 35

2.2.6 矿区地应力测试与变化规律 36

2.3 矿区深部地应力分布规律回归分析 39

2.3.1 深部矿岩地应力随深度的变化规律 39

2.3.2 深部两个水平主应力之比随深度的变化规律 41

2.3.3 深部原岩平均侧压系数k随深度的变化规律 41

2.3.4 不同岩性和矿区位置地应力分布规律 43

2.4 本章小结 47

第3章 二期工程1000m中段开采效应与方案对比 48

3.1 二矿区1#矿体回采方案数值仿真分析 49

3.1.1 两种回采方案简介 49

3.1.2 回采方案数值模型 50

3.1.3 同时回采分段、转段的时空关系与数值模拟 51

3.2 1000m中段连续开采方案回采水平矿柱分析 52

3.2.1 水平矿柱逐段回采15行剖面上的开采效应 52

3.2.2 水平矿柱双分段同时回采998m水平剖面的开采效应 59

3.3 留间柱两步开采方案1000m中段水平矿柱回采分析 74

3.3.1 水平矿柱逐步分段变薄过程中15行线剖面开采效应 74

3.3.2 水平矿柱逐步分段开采过程998m水平剖面的开采效应 81

3.4 两种回采方案双中段同时开采对比分析与综合比较 97

3.4.1 两种回采方案的15行剖面开采效应对比分析 98

3.4.2 两种回采方案的998m水平剖面开采效应对比分析 102

3.4.3 水平矿柱厚度对采场应力和位移的影响 103

3.4.4 水平矿柱Z方向位移沿倾向变化规律 106

3.4.5 998m水平剖面塑性破坏区分布对比分析 107

3.5 本章小结 109

第4章 二期工程850m中段开采方案对比分析 110

4.1 918m分段开采效应分析 110

4.1.1 垂直剖面的开采效应 110

4.1.2 水平剖面的开采效应 118

4.2 898m分段开采效应分析 130

4.2.1 垂直剖面的开采效应 130

4.2.2 水平剖面的开采效应 138

4.3 858m分段开采效应分析 150

4.3.1 垂直剖面的开采效应 150

4.3.2 水平剖面的开采效应 158

4.4 二矿区850m中段两步回采模式分析 169

4.4.1 一步矿房回采后矿柱位移 169

4.4.2 二步矿柱回收采场效应分析 171

4.5 二矿区850m中段两种开采模式开采效应综合分析 175

4.5.1 850m中段不同采矿模式在水平剖面的开采效应 175

4.5.2 850m中段不同采矿模式在垂直剖面的开采效应 181

4.5.3 最小主应力与收敛位移沿矿体走向的变化规律 185

4.6 本章小结 188

第5章 矿区地表变形GPS监测技术与岩层移动规律 190

5.1 概述 190

5.2 地表变形GPS监测点布设与施测 192

5.2.1 地表岩移测区概况 192

5.2.2 GPS岩移监测网点布设及施测 193

5.3 地表变形GPS监测结果与特征分析 196

5.3.1 二矿区GPS监测位移特征分析 196

5.3.2 龙首矿GPS监测位移特征分析 209

5.3.3 全矿区地表控制网测点的位移特征 219

5.3.4 全矿区地表岩移规律与变形特征 226

5.4 本章小结 262

第6章 采场围岩变形光纤光栅传感监测技术与应用 266

6.1 竖井变形光纤传感监测技术 266

6.1.1 光纤传感变形监测技术简介 266

6.1.2 布里渊OTDR监测技术简介 267

6.1.3 光纤光栅FBG传感监测技术 269

6.1.4 光纤传感器类型与优缺点 271

6.1.5 本节小结 273

6.2 基于梁弯曲变形监测的光纤传感技术试验研究 274

6.2.1 第一次试验研究 274

6.2.2 第二次试验研究 278

6.2.3 本节小结 284

6.3 光纤传感变形监测技术在竖井工程变形监测中的应用 284

6.3.1 主副井变形光纤光栅传感器监测方案设计 284

6.3.2 三矿主井变形光纤光栅监测方案实施过程 289

6.3.3 FBG传感器现场初次测试结果 294

6.3.4 本节小结 298

6.4 光纤传感监测技术在破碎站硐室变形监测中的应用 298

6.4.1 分布光纤监测设计与实施情况 298

6.4.2 FBG传感监测技术在破碎站硐室的变形监测 302

6.4.3 现场实施过程 305

6.5 分布式光纤在二矿区14行风井围岩变形监测中的应用 305

6.5.1 二矿区14行风井注浆钻孔光纤监测设计 305

6.5.2 光纤钻孔埋设现场实施 306

6.5.3 二矿区14行风井监测钻孔测试 311

6.5.4 本节小结 312

6.6 分布式光纤在采场围岩与充填体变形监测中的应用 312

6.6.1 连接14行风井水平巷道围岩变形监测方案设计 313

6.6.2 光纤埋设的实施过程 320

6.6.3 本节小结 323

6.7 本章小结 323

第7章 矿区地表岩移信息管理与分析系统开发及应用 325

7.1 地表岩移信息管理及分析系统 325

7.1.1 概述 325

7.1.2 系统总体设计 325

7.1.3 数据库的构建 329

7.1.4 数据库管理功能 330

7.1.5 岩移分析功能的实现 335

7.1.6 岩移信息管理系统 337

7.2 充填法采矿岩移机理与岩移速率分析 344

7.2.1 构造应力场对金属矿山岩层移动影响 344

7.2.2 采动影响下金川矿山岩层移动机理分析 350

7.2.3 采动影响下金川矿山岩层沉降机理分析 351

7.2.4 二矿区GPS监测地表岩移速率分析 353

7.2.5 地表岩移速率折返点分析 355

7.2.6 陡倾矿体开采地表岩移速率的空间分布 357

7.3 等效数值模型建立与深部采矿岩移预测 358

7.3.1 二矿区充填法开采情况简介 358

7.3.2 基于正交数值试验建立等效数值模型 360

7.3.3 基于遗传算法的等效岩体参数识别 371

7.3.4 优化参数的可靠性检验 373

7.3.5 二矿区多中段连续开采地表岩移预测 375

7.4 基于等效数值模型双中段开采分析与风险评价 377

7.4.1 二矿区1#矿体双中段开采模拟 377

7.4.2 双中段开采采场稳定性分析 377

7.5 本章小结 383

第8章 大面积采场围岩变形信息管理与安全分析 384

8.1 系统总体设计 384

8.1.1 系统可利用信息 384

8.1.2 系统主要功能 384

8.1.3 系统开发技术 385

8.1.4 系统总体框架图 386

8.2 系统详细设计 386

8.2.1 数据库设计 386

8.2.2 系统功能设计 387

8.3 信息管理系统的实现 389

8.3.1 数据库功能 389

8.3.2 系统功能 391

8.3.3 系统管理 393

8.3.4 数据管理 393

8.3.5 数据处理 395

8.3.6 三维显示 398

8.3.7 安全预测 399

8.4 地表岩移预测网络设计与实现 401

8.4.1 E1man神经网络简介 401

8.4.2 地表岩移预测网络设计 403

8.4.3 地表岩移预测系统的实现 405

8.5 地表岩移预测系统测试 410

8.5.1 各行线地表岩移预测结果测试 413

8.5.2 地表岩移预测结果测试 416

8.5.3 地表岩移预测系统可靠性测试 419

8.6 本章小结 419

第9章 矿山竖井工程变形机理与稳定性控制 420

9.1 竖井工程变形破坏机理及影响因素 420

9.1.1 竖井工程稳定性调查与分析 420

9.1.2 竖井围岩变形破坏机制 424

9.1.3 金川竖井工程稳定性影响因素 425

9.2 二矿区14行风井破坏机理分析 427

9.2.1 井筒工程地质及水文地质特征 427

9.2.2 回风井破坏过程的数值仿真分析 428

9.2.3 采动影响下竖井破坏机理 436

9.3 二矿区14行风井返修支护方案数值分析 442

9.3.1 矿区竖井稳定状况 442

9.3.2 14行风井返修支护方案 443

9.3.3 喷锚网支护作用分析 443

9.3.4 14行风井返修方案数值分析 446

9.3.5 支护效果评价 451

9.3.6 深部开采对14行风井稳定性影响 451

9.4 深部开采对西主井稳定性影响分析 456

9.4.1 概述 456

9.4.2 西主井工程地质和水文地质条件 457

9.4.3 二矿区西主井数值分析模型 458

9.4.4 二矿区西主井数值分析结果 459

9.4.5 西主井稳定性分析和安全评价 467

9.4.6 本节小结 469

9.5 本章小结 470

第10章 结束语 472

参考文献 473