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 Elman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