一、金川矿区原岩应力测量和构造应力场研究（论文文献综述）
孙鹏[1]（2019）在《金川二矿区深部地应力测量及其应力状态分析》文中研究指明随着金川二矿区开采深度的不断增加,巷道变形破坏现象越发明显,甚至呈现出“破坏—返修—再破坏”的非良性循环态势。由此可见,目前关于中浅部的巷道研究成果和支护方法,已不再适用于矿山深部工程。为指导矿山深部高效低成本开采技术研究的开展以及深部采矿工程设计,并服务于矿山安全生产,有必要进行以下研究:提供矿山深部工程所急需的基础地应力数据,分析深部地应力状态,并全面探索、掌握矿山现今地应力分布规律。本论文依托项目“金川矿山深部和贫矿安全高效低成本开采技术研究——深部地应力测试研究”,展开了如下工作:（一）系统整理、分析以往原岩应力实测工作和岩石力学研究成果,尽可能通过本次研究弥补前人工作的空白和不足;（二）调查矿区的工程地质概况,明确地质条件,选取对矿区影响较大的断层作为重点研究对象,认识各工程地质岩组的基本特征;（三）通过空心包体应力解除法和水压致裂法进行地应力实测工作,弥补二矿区深部1000m-850m中段地应力数据的短缺,以及850m-700m中段地应力资料的空白,分析现今深部应力状态和作用特征;（四）结合中、浅部的研究成果,与深部地应力特征对比分析,通晓矿山应力变化规律;（五）利用ANSYS有限元模拟软件,选用新的岩石力学参数,反演出矿区1000m、850m、700m三个中段的应力分布状态,全面掌握中段各类岩石、断层、交界带等的地应力现状,以指导矿区下一步工作。本次研究结果表明:（一）在金川二矿区深部,矿区深部最大主应力方向仍为NNE—NE向;（二）随着深度增加,最大主应力的增速已远大于最大水平主应力增速,最大主应力倾角较中、浅部明显增大,多在25°左右,个别高达48°,水平应力逐渐失去主导作用,取而代之的是垂直应力,1000m-700m深度段正处于此过渡带上,文中给出了各类应力随深度变化的拟合公式;（三）结合模拟结果可知,各类岩石内应力分布均匀,但剪切应力增大明显,这已成为影响矿区稳定的重要因素之一;（四）Fc断层对矿区影响有限,F16断层的影响则较为显着,且随开采深度的增加而愈发明显;（五）对各测点应力状态的分析结果表明,巷道需要新的支护方案,而本研究为后续对巷道的重新设计提供了理论依据和技术支持。
马宇[2]（2006）在《金川二矿区地应力场研究与地下工程稳定性》文中研究表明近年来,金川主力矿山二矿区随着采掘深度的不断加深以及双中段回采,水平矿柱与垂直矿柱已经形成,其地压显现明显,巷道工程变形破坏严重,个别严重地段经多次返修都无法正常使用,地表裂缝出现并加速扩展,采场与充填体时有冒顶发生。面对越来越严峻的实际情况,有必要对深部工程区域进行岩石力学问题深入细致的研究,对于地下工程来讲地应力是最为主要的影响因素,工程开挖致使围岩的应力重新分布。因此对于深部应力状态的研究以及应力环境与地下工程的关系的探讨显得尤为重要。本论文以金川公司科技攻关项目“金川矿区应力场与岩石力学研究”为依托,主要针对二矿区开展工作,通过对二矿区深部地质构造、岩石力学特性、构造应力场的现场调查和测试,以及室内试验和数字仿真模拟,研究了矿区应力分布,在此基础上结合地下实际工程,分析了重点工程的稳定性。主要进行了以下分析和研究工作:1.系统的收集、整理、分析前人原岩应力实测工作和岩石力学研究的成果;2.矿区深部的工程地质特征调查与分析研究;3.矿区深部地应力测量,矿区深部的应力作用特征及变化规律研究,矿区浅部与深部地应力特征的对比、分析;4.对矿区地应力场的有限元模拟分析研究;5.对重点工程稳定性的三维有限元模拟分析研究。获得了以下主要成果:1.根据本次地应力实测结果,结合前人所做的工作,并与数值模拟相结合,基本上构建了矿区深部应力作用平台,取得了良好的效果;2.通过综合分析研究,基本上了解了二矿区深部应力作用特征,并指出深部应力作用特征与浅部应力分布规律的不同之处,这种应力作用方式与工程实际变形破坏情况较好吻合,被实践所验证,本结果为地下工程的设计与施工提供了可靠的科学依据;3.在本文建立的地应力场的基础上,通过对重点巷道的变形破坏调查和监测,结合现场工程地质调查研究,利用ANSYS软件对所选取地段进行了三维模拟分析,进而分析巷道变形破坏的特征及原因,对于深部巷道工程的设计与建设有借鉴意义;4.在本文建立的地应力场的基础上,结合工程地质条件,利用有限元三维模拟分析,对水平矿柱与垂直矿柱的稳定性问题进行了初步研究。模拟分析制定了六种采掘比选方案,通过对六种方案的模拟及结果的研究对比,确定了优选方案,明确了矿柱开采过程中的应力变化情况,对矿柱在开采过程中的稳定性做出了初步判断,提出了现阶段进行矿柱开采的建设性意见。
张亦海[3]（2020）在《考虑岩体非线弹性的深部地应力测量方法研究》文中提出地应力是地下岩体工程的基本荷载条件,也是地下岩体工程稳定安全分析中必须考虑的重要因素,对地下工程建设的设计和施工具有指导意义。目前基于岩体线弹性假设为前提的地应力测量理论在深部岩体地应力测量中产生了较大偏差,本文在研究了现有空心包体应力解除法测量理论基础上,分析了深部岩体在高应力状态下非线弹性变形特性,改进标定了适用于深部解除法试验方法与技术,提出了一种考虑应力解除过程的原岩应力分段叠加算法,同时对现有空心包体应变计在探头结构、胶结材料、采集方式等方面进行了优化,提高了测量的精确性、便捷性、稳定性。主要研究内容如下:（1）对山东黄金集团莱州三山岛金矿及甘肃金川集团镍矿二矿区埋深800m和1000m深部花岗岩进行花岗岩单轴、三轴静态力学加载试验。针对深部花岗岩试件结晶颗粒大,节理裂隙发育,不同试件之间差异较大等特性,设计了同一试件在多个围压下的三轴阶梯加载试验,通过分析同一岩样在围压1OMPa、30MPa、50MPa下弹性变形段应力-应变数据,建立了体应力与变形模量之间的非线弹性模型,模型中包含三个物理参量a、b、K0（c、d、Go）,并具有明确的物理含义。（2）针对现行围压率定试验装置最大压力值无法满足模拟深部岩体所受原岩应力大小的现状,研发了基于液压油自密封原理的多尺寸岩芯通用型高围压率定装置和高压长效加载率定系统,该装置由加载系统、高压舱体、多口径适用型盖板、高强度自密封皮套等部分组成,实现了最大径向压力达100MPa和60MPa下长期保载2个月的性能。（3）应用高围压加卸载试验技术,进行了深部解除岩芯高压率定试验研究,将提出的非线性模型引入到原岩应力计算参数的增量公式中,推导出解除岩芯所受平均应力与应变之间的关系公式,提出了非线性岩体地应力测量的围压率定修正方法。（4）在岩芯解除过程中温度变化对应变测量结果引起的误差是不可忽略的,在蔡美峰院士发明的温度补偿空心包体应变计研究的基础上,提出了对测量应变片和采集电路进行双温度补偿修正解除应变值,尽可能的减小应变片和采集电路因温度变化而产生的测量误差。三山岛金矿-795水平深部花岗岩无线式空心包体应变计解除岩芯,采用温度补偿算法计算的热敏通道（T1）数据从424με修正为359με,修正量为15%,采用双温度补偿算法后,各测量通道补偿修正值在10～23με。解除过程中测点温度变化约在3℃左右,变化规律符合空心包体解除应变曲线特征。（5）为了消除空心包体应变计与岩壁之间有几毫米左右的环氧树脂胶对所测地应力结果的影响,计算公式中引入四个k系数。讨论了岩芯所受平均应力从0到30MPa时k1、k2、k3、k4系数变化取值,分别为1.021到1.163,0.967到1.140,0.738到0.788,1.944到1.132。若按分段取值方法确定,则对计算时引起的最大误差为8.14%,10.27%,4.06%,11.84%,若采取每段都是按相同值计算引起的最大误差为11.34%,13.01%,5.48%,18.1%,因此采用分段取值方式确定k系数有助于提高地应力计算精度。（6）基于深部岩体非线性特征分析,提出了一种考虑应力解除过程的原岩应力分段叠加算法,消除了传统计算方法中线性拟合计算参数所带来的误差。算法中每个阶段的应变计算值是应变计探头最小时间间隔所采集解除应变值,上一阶段的原岩应力计算值用于下一阶段K和G参数代入计算获取,初始计算参数为完全解除状态时的K0和G0。（7）在三山岛金矿-795水平原位地应力反演计算中,应用分段叠加算法和传统算法分别进行对比计算,结果表明:通过考虑深部岩石高应力加载状态下非线性变形特征,应用双温度补偿技术修正解除应变,采用分段取值方法确定k系数等方面提高了应力分量计算精度,所提出的分段叠加算法计算的原岩应力平均值比传统算法计算值大19%,且两种算法计算的三个主应力方向和倾角基本一致。
周小龙[4]（2020）在《高阶段两步回采采场地压动态演化规律及其结构优化研究》文中认为李楼-吴集铁矿生产能力为750万t/a,是国内大型的地下金属矿山之一,大结构采场、高效率无轨开采成为支撑矿山规模化开采的基本手段。李楼-吴集矿山采用两步骤嗣后充填采矿法,阶段高度100 m,矿房和矿柱宽度均为20 m,侧向暴露面积达到4000 m2～6000 m2。随着李楼-吴集铁矿在-400 m阶段大规模开采过程中,沿脉巷顶板冒落、围岩片帮、支护脱落等地压灾害严重制约矿山安全高效开采。因此,本文以矿山-400 m阶段采场为工程背景,通过原位地应力测量、采场围岩地压监测、充填体内部应力监测、FLAC 3D数值模拟等多种方法综合研究高阶段两步回采地压活动规律,重点解决矿山大结构采场的稳定性和结构参数优化等技术问题。主要研究内容如下:（1）采用前端数字化空心包体应变计对李楼-吴集矿区-300m分段、-350 m分段和-400 m分段水平的12个测点进行现场地应力实测,获得了矿区地应力场的空间分布规律,同时利用多元回归拟合方法,对矿区进行了地应力场拟合反演,建立了地应力场回归模型,并结合矿区地质构造,确定矿区属于逆断型转呈平移型应力状态。（2）结合李楼矿区-400m阶段的地压调查,确定了高阶段大结构采场的地压监测位置。通过对一步骤12-1#和二步骤10-4#矿柱采场四个分段水平采场围岩地压监测,揭示了采场围岩地压在同一水平有逐渐上升阶段、承压稳定阶段、卸压阶段三个阶段,在空间上两步骤采场围岩呈现相反的“分层阶梯式”传递规律:一步骤采场“自上而下”、二步骤采场“自下而上”。基于自主研发的在线应力监测装置,对26-1#采场4个不同分段胶结充填体中的三向应力进行全时段监测,揭示了胶结充填体的三向应力时空演化规律。（3）揭示了两步骤采场回采过程中地压活动规律随采矿作业工序的关系:一步骤矿房回采,采区应力场第一次重分布,主要由矿柱承力;二步骤矿柱一次回采,采区应力场第二次应力重分布,预留矿石矿柱、上下盘围岩为采区主要承力对象,胶结充填体承力不高,但胶结充填体起到了为采场围岩提供侧限压力、提高围岩自承能力的作用;二步骤矿柱二次回采过程中,采区应力场第三次应力重分布,上下盘围岩和南北端围岩为采区主要承力对象,弱胶结充填体和胶结充填体承力不高,但弱胶结充填体联系了两个胶结充填体采场,使得胶结充填体两向受力变为三向受力,改善了胶结充填体受力状态,使整个使得整个二步骤回采较为安全稳定。（4）通过Mathews稳定图法确定了高阶段大结构采场的合理暴露面积,结合FLAC 3D数值模拟,对大结构采场的回采顺序和结构参数进行了优化,确定了在保持原“隔一采一”采矿方法,在矿房和矿柱长度50 m、高度100 m不变的情况下,宽度均改为22 m。
刘高[5]（2002）在《高地应力区结构性流变围岩稳定性研究》文中研究表明复杂条件下地下硐室及其围岩的稳定性历来受到关注，尤其是高地应力区、较为破碎的围岩，在高强度采动作用下的地下巷道，如金川矿区，巷道变形破坏非常严重且持续时间长，巷道挖掘、支护和维护难度大。由于这类围岩显示出显着的流变性，以前的研究者多基于岩石流变观点，用连续介质流变理论来研究围岩的流变性及巷道变形破坏的时间相关性；而对其岩体结构，则认为是确定的和固定不变的。工程实践表明，这些研究尚未能揭示围岩变形破坏本质，基于这些研究而采取的支护措施，效果不甚理想。 本文主要针对金川地下巷道，根据大量的现场调研以及丰富的试验、测试和监测资料，同时查阅并参考了国内较多类似地下工程的资料，发现这类高应力区较破碎的坚硬或较坚硬围岩的流变性及其它相关特征，不是由岩石变形引起，而是由结构面的时间相关性变形所致。据此，提出围岩结构性流变的观点。结构性流变（structural rheology）是指在高应力区完整性差的坚硬或较坚硬岩体内，由于工程开挖，结构面依应力状态而发生一系列复杂的时间相关性力学行为和力学响应，使工程岩体表现出显着流变的现象或过程，文中，利用多种实测资料，从围岩应力、围岩位移、围岩压力和巷道变形破坏的时间和空间分布特征以及弹性波速度的变化特征，论证了围岩动态过程中，结构面随时间而发生变化，导致围岩产生强烈的流变和其它相关特征。并用这些资料，讨论了围岩的结构性流变的动态特征、机制和模式，也给出了结构性流变的理论解析解和数值计算结果。基于围岩结构性流变的认识，在金川二矿区1198分段，选择了变形破坏严重、支护难度较大的巷道作为试验巷道（50m），以进一步研究高应力区结构流变围岩及其工程对策。试验巷道的成功，证明本文对围岩结构性流变及其本质的认识是正确的，也说明基于围岩动态本质及结构性流变观点，找到彻底解决金川（型）地下巷道支护难题的工程措施是可能的。 结构性流变观点从动态上和本质上认识岩体及其变形破坏，突破了关于岩体结构及其特征的静态认识，研究结果也可为同类型复杂条件下的地下工程研究及支护所借鉴和参考。
刘卫东[6]（2013）在《金川镍矿Ⅱ号矿体深部地应力场及工程稳定性研究》文中研究说明金川镍矿区由于受到过多次地质历史时期构造运动影响,矿区范围内断裂、节理、裂隙十分发育,加之目前金川镍矿区仍处于构造活动期,给地面和地下工程的稳定带来极为不利的影响。矿区内的Ⅱ号矿体进入深部开采后,随着多中段同时开采以及扩能改造工程的逐步实施,采动影响越来越剧烈,巷道围岩碎胀蠕变明显,岩体整体性、稳定性极差,地表裂缝扩展,地面沉降加剧,应力值增大,深部巷道和采场稳定性控制问题日愈突出。及时掌握采场及周边的应力分布变化规律和变形规律,适时地提出保障矿山安全生产的合理化建议,为矿山工程的设计和巷道支护方法的选择以及充填体强度选择提供科学依据,是迫在眉睫的问题。本论文以金川集团公司重大科研项目《金川矿区应力场与岩石力学研究》及科技攻关项目《金川矿山深部高强度采掘条件下的岩石力学研究》为依托,针对金川镍矿Ⅱ号矿体深部开采过程中遇到的岩石力学及工程问题而开展工作。首先对金川镍矿区地质条件及岩体深部变形特征进行系统的调查分析及研究；其次系统的收集、整理、分析了金川镍矿区近几十年来地应力测量工作及取得的成果,在此基础上选取具有代表性的工作区域进行地应力实测,获得矿区深部地应力重要数据,开展矿区浅部与深部地应力特征的对比分析研究；然后,根据金川镍矿Ⅱ号矿体深部开采情况,选取Ⅱ号矿体F17断层以西的1000m、1150m和F17断层以东的1200m中段进行地应力现场实际测量；最后结合Ⅱ号矿体深部应力分布及变形特征,通过FLAC3D软件对Ⅱ号矿体深部大面积连续开采矿柱及深部巷道稳定性进行分析。通过上述工作获得以下主要成果：1、提出最大主地应力值随深度的变化是非线性的,浅部变化曲线的斜率较小,最大主应力随深度增加而增大的较快,深部变化曲线的斜率较大,最大主应力随深度增加而增大的较慢,深浅部应力变化的拐点大致在埋深400m的位置。2、研究发现矿区深部地应力分布与地质构造密切相关,而且明显受开采扰动的影响,造成深浅部最大主应力方向有所不同,浅部最大主应力方向以NNE-NE向为主；深部最大主应力方向以SSW-SW向为主,更加趋于复杂化；3、Ⅱ号矿体深部最大主应力倾角和中浅部相比明显不同。中浅部测点最大主应力倾角较小,最大主应力基本为近水平状态,矿体深部最大主应力倾角明显增大。本次测量深部多数最大主应力为倾斜状态,倾角已接近或超过40。,说明水平应力的主导性在深部采区中在逐渐减弱；矿体深部最大主应力量值与最小主应力量值的差值增大,剪应力增大,剪切破坏强度加大,这对矿山深部工程稳定具有十分不利的影响；4、在矿体深部地应力测量基础上,采用FLAC3D软件对Ⅱ号矿体深部大面积连续开采时,双中段开采水平矿柱及垂直矿柱稳定性进行了对比分析研究。5、对高地应力条件下深部巷道破坏及巷道支护机理分析探讨表明：随着巷道埋深的增加、围岩压力逐渐增大,巷道水平压力大于垂直压力；巷道不对称变形破坏严重,巷道一帮侧压内挤变形量常常大于另一帮；垂直压力为主的地段,巷道两侧形成剪切滑移体,侧墙易于产生不规则开裂及拱顶压坏现象；巷道底鼓现象显着。由于金川镍矿区地应力较高,矿岩破碎,单纯采用巷道支护的方式来控制巷道地压具有明显的局限性,因此,提出采用人工卸压和巷道支护相结合的巷道地压控制措施,对于控制巷道变形、维护巷道的稳定具有重要的指导借鉴意义。
鲁岩[7]（2008）在《构造应力场影响下的巷道围岩稳定性原理及其控制研究》文中进行了进一步梳理构造应力是地壳构造运动在岩体中形成的应力,包括地质历史时期的残余构造应力和现今构造应力;构造应力场是具有成生联系的各种构造形迹在不同部位应力状态的总和。构造应力场以水平应力为主,最大、最小水平构造应力一般随深度呈线性变化。构造应力在煤矿开采深度范围内大小分布较为分散,但是其方向性明显,向地壳深部发展,趋向于静水压力状态。应用广义平面应变问题的理论模型,FLAC3d三维数值模拟,结合大量现场实测资料,对构造应力场中巷道布置进行了研究。研究表明巷道的稳定性与巷道布置方向关系密切,围岩破碎区范围随巷道轴向与最大构造应力方向夹角α的增大而增大,围岩应力与位移随sin 2α变化。α对巷道的稳定性影响为:在α=0～15°范围内为影响轻微区;在α=15°～75°范围内为影响增长区;在α=75°～90°范围内为影响剧烈区;α=0时对巷道的稳定最有利,α=90°时对巷道的稳定最不利。在兖州与神火矿区的实测证实构造应力方向对巷道布置的影响是明显的。应用弹塑性理论,FLAC2d数值模拟,结合现场实测对构造应力场中巷道失稳规律进行研究。研究表明构造应力对巷道围岩稳定性影响是非均称的,随水平构造应力的增加,巷道顶底部的塑性区范围逐渐增大,尤其在巷道的肩角增加更为明显;当侧压系数λ大于极限值后,巷道围岩塑性区迅速扩大,此极限值随巷道围岩强度增加而增加,随埋深增加而减小。采用真三轴巷道模拟实验对构造应力场中煤巷锚杆支护进行了模拟研究。研究表明,水平构造应力导致巷道顶底板岩层之间相互滑移并产生离层,降低岩层抗剪能力而使顶底板剪切破坏,使顶板锚杆失去支护作用,顶板岩层逐渐冒落成拱形;两帮煤体向巷道空间呈总体移动趋势,与煤层顶底板岩层间产生明显的相对位移;帮锚杆主要受拉伸作用,控制煤岩体的塑性变形;顶锚杆主要受到剪切作用,控制顶部岩层的滑移、离层,顶板岩层破坏后顶锚杆提供约束力,提高岩体的残余强度。现场实践证明了构造应力作用下巷道顶板岩层的离层滑动,导致顶板岩层与锚杆、锚索的剪切破坏。应用弹性理论,结合现场实测对构造应力场内采动巷道研究表明,在构造应力影响下,回采工作面附近采动巷道围岩存在水平、垂直拉应力区。拉应力范围随冒落带高度与周期来压步距的比值的增大而增大,随水平构造应力与垂直应力的比值的增大而增大。处于卸荷区的采动巷道表面位移显着增大,应采用卸荷岩体加固方法对围岩进行控制,以提高其稳定性。上述研究成果在现场生产实践得到检验,对高构造应力区巷道布置与围岩控制具有重要的指导意义。该论文有图89幅,表19个,参考文献147篇,其中外文文献26篇。
王丽娟[8]（2008）在《金川二矿区地下采场和采准工程力学稳定性研究》文中指出金川镍矿规模巨大,在国民经济建设中处于战略地位。在金川二矿区,近年来深部的双中段回采形成了水平矿柱和保安矿柱。地压显现明显,巷道工程变形破坏严重,支护困难,特别是1178分段的巷道,变形量大,速度快。面对越来越严峻的采矿形势,急需开展对矿区地下工程的力学研究和稳定性评价。本论文以金川公司委托给兰州大学的重大科技攻关项目“金川二矿区1150中段水平矿柱回采前后应力场分布规律及安全评估”为依托,在调研矿区地应力场测量数据、区域地质构造背景、主要活动断裂的分布、矿岩和围岩力学性质、二矿区采矿过程和未来采矿计划、采准工程建设与布置、以及地下巷道和支护变形破坏状况的基础上,应用弹塑性力学和岩石力学的基本理论,借助于有限元模拟,研究了采矿过程中围岩、水平矿柱和保安矿柱的受力状态及其相互作用,评价了1150中段水平矿柱上盘围岩中巷道工程的稳定性,对矿区下一步的回采安排提供了建议。成果已被矿区采用,成为保证安全生产和持续发展的重要决策依据之一。主要成果包括以下几方面:1、建立了真三维有限元模型,将金川矿山力学稳定性分析的有限元模拟精确到了逐年模拟开采的水平。2、利用ANSYS软件结合自编程序代码,准确模拟了矿区保持竖向梯度的原岩三维地应力场。3、利用三维有限元计算,结合弹塑性力学原理,对水平矿柱、保安矿柱的稳定性和采矿安全性进行了分析评价,认为水平矿柱、保安矿柱2004年已开始进入塑性变形阶段,可在适当时候回采。4、用有限元模拟了矿区提供的多个回采预案,认为调整已进入塑性状态的水平矿柱之上各盘区的回采顺序不能明显改变水平矿柱、保安矿柱和工程布置区的受力状态,建议二矿区不必改变现有采矿方案。5、揭示了断层和岩体节理面的产状、地应力场局域性变化规律和巷道走向等对巷道稳定性的影响。6、发现了采空区与巷道间相互影响的临界距离现象,提出了考虑孔间耦合作用的巷道设计理念。
马宇,吴满路,廖椿庭[9]（2014）在《金川二矿区地应力测量及研究新进展》文中提出金川镍矿是我国着名的有色金属矿山,工程地质条件复杂,矿山开采难度大。近年来由于矿山开发的深入,开采强度、深度、广度的增加,导致了各类工程地质问题恶化。地应力的测量与研究是进行工程地质问题研究的基础,本文总结了主力矿区二矿区地应力研究的历史,根据最新的实地测量数据,对于二矿区的地应力进行了系统研究与分析,总结了最新的矿区地应力分布规律,更新了应力与深度的计算公式,通过分析,1 000m水平为垂直应力逐渐占据主导地位的过渡带,主应力与最大水平应力增加的幅度变缓,带内的应力状况将变得十分复杂,同一深度,不同工程区域可能会出现不同的应力状态,并且随着最大主应力与最小主应力差值的增加,其剪应力将逐渐加大,这对于地下工程施工和采矿都是十分不利的。
郭延辉[10]（2015）在《高应力区陡倾矿体崩落开采岩移规律、变形机理与预测研究》文中研究说明在地下开采引起的岩体移动和变形问题的研究中,有关高应力区陡倾斜金属矿体崩落法开采引起的岩体移动规律和机理问题,是前人研究较少的一个重要的问题。对这一问题,至今国内外尚没有成熟的理论成果和便于应用的预计方法,极大地影响了矿山的安全生产。本文研究对象——狮子山铜矿,为典型的高应力区陡倾斜金属矿体崩落法开采,该矿山地应力较高,地质条件复杂,构造发育,矿岩破碎,开采难度极大,工程岩体稳定性问题非常突出。通过资料搜集、工程地质调查、现场岩移监测、理论分析、数值模拟及非线性算法等手段和方法,探讨了高应力区陡倾斜金属矿体开采岩体移动规律,变形、破坏机理与变形预测相关问题。（1）通过现场三维地应力实测,研究了矿区地应力场分布规律,结果表明：矿区以水平高构造应力场为主导,最大主应力方向为近NNW-SSE向。分别采用有限差分法FLAC3D和离散单元法3DEC对高水平构造应力的数值模拟反演方法进行了探讨,结果表明：基于初始应变能理论的初始地应力场的反演,即在位移边界条件下,计算域内所有单元体采用梯形应力分布初值设置,即设定初始弹性应变能状态,使满足或拟合应力随深度变化的实测值,模拟效果与实际吻合最好,是模拟水平高构造应力场的首选。并采用该方法,通过FLAC3D与3DEC对矿区的高地应力场进行了反演分析,反演结果与实际吻合较好,为后续高地应力条件下开采岩移的计算分析提供基础。（2）分析了断层面与断层带对岩体移动的屏障效应与发生机制,阐述了采动引起断层活化的滑动准则,并对采动影响下断层活化及其屏障效应的影响因素进行了分析,结果表明：随着开采区距断层距离的减小,断层上界埋深的增加,开采区尺寸的增大,断层越容易活化,断层活化后对位移场和应力场传播的阻隔作用越强烈；当断层切入空区中,断层倾角越大,断层越容易失稳活化,断层两侧岩移的差异性越大；断层破碎带的厚度越大,它所具有的屏障强度越高。在此基础上,研究了矿区深部持续采动诱发断层的活化规律与机理,矿区断层活化的本质是开挖卸荷引起的断层面上产生的附加张应力引起的,率先提出了主矿体下盘的雁列式陡倾角断层群的活化具有一定的“多米诺效应”。（3）开展了井下断层活化滑移和地表岩移的综合监测。针对井下断层活化错动的实际情况,设计了断层活化滑移的监测系统,并基于监测结果分析了F2，F3及F4断层的活化滑移规律,结果表明F2断层,F3断层正处于稳滑状态,F4断层还未发生活化,验证了断层活化的多米诺效应。通过地表GPS监测,研究了矿区崩落法开采引起的地表移动变形规律。研究发现,地表移动变形正在往上盘方向发展,且各测点地表沉降和水平移动速率正在急剧增加,地表沉陷正处于活跃发展期。（4）分析了自重应力场与构造应力场对陡倾矿体开采岩体移动规律的影响问题。对不同应力条件下,矿体倾角和矿体厚度对陡倾矿体岩移规律的影响进行了分析。在此基础上分别采用大变形有限差分法和离散单元法对矿区深部持续开采地表移动与覆岩冒落的规律与机理进行了分析,并提出了矿区陡倾矿体崩落法深部持续开采条件下地表沉陷与覆岩冒落动态演化过程可分为6个阶段,即①开采初始阶段；②覆岩初始冒落阶段；③覆岩大量冒落阶段；④地表塌陷阶段；⑤深部持续开采塌陷坑扩展放缓阶段；⑥开采结束地表沉陷衰减阶段。根据矿区实际开采情况、地表岩移监测结果以及地表岩移特征,可以得出,目前的地表岩移正处于第三阶段,即覆岩大量冒落阶段。预计未来深部17中段至18中段矿体回采过程中将会逐步向地表塌陷阶段转化。（5）分析了地表岩移灾害成因与危害性,通过地表岩移监测结果与地表地裂缝发展演化的分析,对地表岩移灾害的现状进行了评估；并通过数值分析,考虑实际地表地形,对地表岩移危害区域的发展演化过程进行了分析。根据现场断层滑移实测数据,建立了基于GM（1,1）模型的灰色系统预测模型,所建立的模型对于预测断层的滑移具有较高精度,在目前断层连续稳滑的状态下,可对未来一段时间内断层的滑移情况进行较好的预测。运用BP神经网络建立了金属矿崩落开采岩体移动角与移动范围预测的知识库模型,通过检验矿山移动角的预测,表明所建神经网络知识库模型具有较高的精度,并预测了狮子山矿区岩体移动角与移动范围。
二、金川矿区原岩应力测量和构造应力场研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金川矿区原岩应力测量和构造应力场研究（论文提纲范文）
（1）金川二矿区深部地应力测量及其应力状态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国内外地应力测量技术与设备 |
| 1.2.2 国内外地应力测量工作概况 |
| 1.2.3 金川二矿区研究现状 |
| 1.3 研究思路与技术路线 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 金川矿区区域地质概况及基础工程地质条件 |
| 2.1 区域地质背景 |
| 2.2 矿区内矿体特征与构造特征 |
| 2.3 工程地质岩组划分 |
| 2.4 矿区工程地质岩组物理力学性质 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 矿山岩石力学研究总结与地应力测量历史数据归纳 |
| 3.1 矿山岩石力学方面 |
| 3.2 矿山地应力测量方面 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 地应力测量方法及地应力测点布置 |
| 4.1 论文应用地应力测量方法 |
| 4.2 空心包体应力解除法简介 |
| 4.2.1 空心包体应力计的结构 |
| 4.2.2 空心包体元件的制作 |
| 4.2.3 空心包体应力解除测量原理 |
| 4.2.4 空心包体应力解除法现场地应力测量过程 |
| 4.3 水压致裂原地应力测量方法简介 |
| 4.3.1 测量原理 |
| 4.3.2 水压致裂测量方法 |
| 4.3.3 水压致裂裂隙印模定向实验方法 |
| 4.3.4 水压致裂数据分析方法 |
| 4.3.5 水压致裂测试设备及质量保证 |
| 4.4 地应力测点布置 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 金川二矿深部地应力状态研究 |
| 5.1 地应力测量原始数据 |
| 5.1.1 绘制应力解除曲线 |
| 5.1.2 绘制围压率定曲线 |
| 5.1.3 实测解除曲线与围压率定曲线 |
| 5.1.4 空心包体测量计算结果 |
| 5.2 水压致裂应力解除测量原始数据 |
| 5.2.1 二矿850 中段9 行垂直钻孔测量结果 |
| 5.2.2 二矿850 中段17 行垂直钻孔测量结果 |
| 5.2.3 二矿850 中段20 行垂直钻孔测量结果 |
| 5.3 统计分析测量结果 |
| 5.3.1 最大主应力 |
| 5.3.2 水平主应力与垂直应力 |
| 5.4 二矿区深部工程稳定性分析 |
| 第六章 金川二矿深部应力场有限元数值模拟 |
| 6.1 ANSYS软件简介 |
| 6.2 模型的选择 |
| 6.3 岩石力学参数的确定 |
| 6.4 边界及荷载 |
| 6.5 有限元模拟结果及分析与说明 |
| 6.5.1 模拟结果 |
| 6.5.2 相关说明 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论与讨论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）金川二矿区地应力场研究与地下工程稳定性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 出现的问题及引发的思考 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 地应力研究现状 |
| 1.3.2 金川二矿区地应力场的研究现状 |
| 1.3.3 金川二矿区工程地质条件的研究 |
| 1.3.4 金川二矿区地下工程稳定性的研究 |
| 1.3.5 巷道设计与支护 |
| 1.4 研究思路与技术路线 |
| 1.5 论文的主要内容与创新 |
| 第二章 研究区工程概况及基础工程地质条件 |
| 2.1 金川二矿区概况 |
| 2.1.1 矿区系统工程简介 |
| 2.1.2 矿体开采情况 |
| 2.1.3 二矿区地下工程现状 |
| 2.2 金川二矿区工程地质条件 |
| 2.2.1 区域构造地质环境 |
| 2.2.2 工作区的断裂构造情况 |
| 2.2.3 工程地质岩组 |
| 2.2.4 岩体物理力学性质 |
| 2.2.5 金川二矿区工程地质分区及综合评价 |
| 第三章 金川二矿区现今地应力场研究 |
| 3.1 地应力资料收集及整理 |
| 3.1.1 测量数据的收集及整理 |
| 3.1.2 总结分析 |
| 3.2 现场应力测量 |
| 3.2.1 测量方法的选择 |
| 3.2.2 测点的布置 |
| 3.2.3 现场测量工作 |
| 3.2.4 提高测量精度的控制手段 |
| 3.3 测量结果与数据的处理 |
| 3.3.1 原始数据 |
| 3.3.2 计算结果 |
| 3.3.3 利用 SPSS 软件对数据进行统计分析 |
| 3.4 金川二矿区地应力场特征及变化规律 |
| 第四章 金川二矿区地应力场的有限元模拟分析 |
| 4.1 ANSYS 软件简介 |
| 4.2 模型的选择 |
| 4.3 岩石力学参数的确定 |
| 4.4 边界及载荷 |
| 4.5 有限元模拟结果及分析与说明 |
| 4.5.1 模拟结果 |
| 4.5.2 有限元模拟分析小结 |
| 第五章 金川二矿区地下工程稳定性分析 |
| 5.1 金川二矿区地下工程稳定性现状 |
| 5.1.1 巷道的收敛变形与破坏 |
| 5.1.2 地下工程变形在地表的表现 |
| 5.1.3 水平矿柱与垂直矿柱 |
| 5.1.4 其它问题 |
| 5.2 巷道工程的稳定性分析 |
| 5.2.1 1178 分段巷道工程简介 |
| 5.2.2 1178 分段巷道工程稳定性三维模拟分析 |
| 5.2.3 对于巷道稳定性的一些意见 |
| 5.3 水平矿柱与垂直矿柱的工程稳定性分析 |
| 5.3.1 水平矿柱与垂直矿柱的基本情况 |
| 5.3.2 水平矿柱与垂直矿柱工程稳定性三维有限元分析 |
| 5.3.3 对于水平矿柱与垂直矿柱工程稳定性的一些建议 |
| 第六章 结语 |
| 6.1 主要认识 |
| 6.1.1 矿区应力场 |
| 6.1.2 地下工程的稳定性 |
| 6.2 有待进一步研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附图 |
| 个人简历、攻读博士学位期间参加的科研课题与发表的论文 |
（3）考虑岩体非线弹性的深部地应力测量方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 选题背景及研究意义 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 国内外地应力测量理论与技术研究现状 |
| 2.1.1 国外地应力测量理论与技术研究现状 |
| 2.1.2 国内地应力测量理论与技术研究现状 |
| 2.2 地应力测量方法总结及研究进展 |
| 2.3 空心包体应变计研究发展现状 |
| 2.4 岩石非线性特性研究现状 |
| 2.5 本文技术路线 |
| 3 深部花岗岩非线弹性特征试验研究 |
| 3.1 岩石试件径向应变数据处理原理 |
| 3.2 深部花岗岩岩石力学试验研究 |
| 3.2.1 岩石试件获取加工及物理性质 |
| 3.2.2 单轴、三轴抗压强度试验研究 |
| 3.2.3 岩样多围压阶梯加载试验研究 |
| 3.3 花岗岩非线弹性变形模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 深部岩体应力解除法试验标定技术研究 |
| 4.1 岩石试验设备研发改进 |
| 4.1.1 应力解除岩芯高围压率定试验系统 |
| 4.1.2 基于双温度补偿技术无线式空心包体应变计 |
| 4.2 解除岩芯高围压标定试验研究 |
| 4.3 深部解除岩芯非线性应力应变模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 考虑深部岩体非线弹性地应力算法 |
| 5.1 传统原位应力计算公式 |
| 5.1.1 解除应变和原岩应力分量之间的关系式 |
| 5.1.2 修正系数k计算公式 |
| 5.1.3 岩芯参数计算公式 |
| 5.2 考虑岩体非线弹性地应力分段叠加算法 |
| 5.2.1 原岩应力分段叠加算法公式 |
| 5.2.2 k系数取值方法及误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 三山岛金矿地应力测量实例应用 |
| 6.1 三山岛金矿原位空心包体地应力测量 |
| 6.1.1 原岩应力测点情况 |
| 6.1.2 原位测量施工概况 |
| 6.1.3 解除应变采集数据读取 |
| 6.2 解除岩芯温度补偿标定试验 |
| 6.2.1 应变花的温度补偿性能标定试验 |
| 6.2.2 测温传感器补偿标定试验 |
| 6.3 测点原岩应力分量的计算 |
| 6.3.1 最小二乘优化算法 |
| 6.3.2 考虑非线弹性原岩应力分段叠加计算 |
| 6.3.3 两种计算结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要工作及结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）高阶段两步回采采场地压动态演化规律及其结构优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 选题背景与意义 |
| 2.1.1 选题背景 |
| 2.1.2 研究意义 |
| 2.2 文献综述 |
| 2.2.1 地应力测量技术研究 |
| 2.2.2 地压监测技术研究 |
| 2.2.3 两步回采采场地压活动规律研究 |
| 2.2.4 高阶段采场结构参数优化研究 |
| 2.3 问题提出 |
| 2.4 研究内容与技术路线 |
| 2.4.1 研究内容 |
| 2.4.2 技术路线 |
| 3 矿区工程地质及巷道地压调查 |
| 3.1 自然地理条件 |
| 3.2 矿区及矿床地质特征 |
| 3.2.1 矿体特征及赋存条件 |
| 3.2.2 李楼矿区矿岩物理性质 |
| 3.2.3 水文地质条件 |
| 3.2.4 矿区地质构造概况 |
| 3.3 矿区地压调查 |
| 3.4 矿岩-充填体力学参数 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 矿区地应力测量及应力场反演分析 |
| 4.1 数字化空心包体地应力测量技术 |
| 4.2 地应力测量结果分析 |
| 4.2.1 应力解除试验结果 |
| 4.2.2 温度标定试验结果 |
| 4.2.3 围压率定试验结果 |
| 4.2.4 地应力实测结果 |
| 4.3 矿区地应力场数值反演分析 |
| 4.3.1 三维地质模型的建立 |
| 4.3.2 地应力场回归影响因素分析 |
| 4.3.3 各方向单位构造应力场拟合 |
| 4.3.4 影响权重系数计算 |
| 4.3.5 拟合结果分析 |
| 4.4 矿区地应力场分布规律及与地质构造关系研究 |
| 4.4.1 实测地应力分布规律 |
| 4.4.2 矿区地应力场与地质构造关系研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高阶段两步骤采动地压全时程监测及规律研究 |
| 5.1 采动地压全时程监测仪器 |
| 5.1.1 岩体采动应力长期监测系统 |
| 5.1.2 自主设计充填体内部三向应力监测系统 |
| 5.2 两步骤采场采动地压监测步骤 |
| 5.2.1 采场围岩采动地压监测点选定 |
| 5.2.2 采场充填体内部三向应力监测点选定 |
| 5.3 采动地压全时程监测结果分析 |
| 5.3.1 两步骤采场围岩采动地压监测数据分析 |
| 5.3.2 采场充填体全时程三向应力监测数据分析 |
| 5.4 两步骤采场实测应力全时程动态演化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 高阶段两步骤回采数值模拟分析及结构参数优化 |
| 6.1 三维计算模型建立及参数选取 |
| 6.2 -400m阶段两步骤回采数值模拟分析 |
| 6.2.1 -400m阶段一步骤矿房回采数值模拟分析 |
| 6.2.2 -400m阶段二步骤矿柱回采数值模拟分析 |
| 6.3 高阶段两步骤采场地压活动规律及与实测对比分析 |
| 6.4 大结构采场回采顺序及采场结构参数优化 |
| 6.4.1 采场合理暴露面积研究 |
| 6.4.2 采场回采顺序优化设计 |
| 6.4.3 采场结构参数优化设计 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）高地应力区结构性流变围岩稳定性研究（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 地应力场研究 |
| 1.2.2 岩体流变特性及硐室稳定性分析 |
| 1.2.3 裂隙岩体地下硐室稳定性研究 |
| 1.3 研究思路及主要研究内容 |
| 2 研究区概况 |
| 2.1 工程简介 |
| 2.2 金川矿区区域地质环境 |
| 2.2.1 大地构造部位 |
| 2.2.2 地层岩性 |
| 2.2.3 地质构造 |
| 2.2.4 新构造运动 |
| 2.2.5 地形地貌与水文地质条件 |
| 3 天然应力场特征 |
| 3.1 天然应力场的研究意义 |
| 3.2 区域应力场演化 |
| 3.3 应力场特征的地质力学分析 |
| 3.3.1 构造形迹 |
| 3.3.2 显微构造形迹 |
| 3.3.3 震源机制解 |
| 3.3.4 地壳形变场 |
| 3.4 地应力测量及地应力场特征 |
| 3.4.1 原岩应力测量 |
| 3.4.2 地应力场特征 |
| 4 岩体的工程地质特征 |
| 4.1 岩石的基本力学性质 |
| 4.1.1 岩石的物理性质 |
| 4.1.2 岩石的强度特性 |
| 4.2 岩体结构特征 |
| 4.2.1 结构面特征 |
| 4.2.2 岩体结构类型 |
| 4.3 岩体质量评价 |
| 4.3.1 岩体质量 |
| 4.3.2 工程地质岩组 |
| 4.4 岩体的力学特性 |
| 4.4.1 结构面的力学性质 |
| 4.4.2 岩体的力学性质 |
| 4.5 岩体的流变性 |
| 4.5.1 岩石的流变性 |
| 4.5.2 断层泥的流变性 |
| 4.5.3 岩体的流变性 |
| 4.6 结构性流变及结构性流变围岩 |
| 4.6.1 对金川岩体的认识 |
| 4.6.2 对金川岩体的再认识——结构性流变 |
| 4.6.3 围岩结构性流变的形成条件及特征 |
| 5 围岩应力特征 |
| 5.1 围岩应力的时间变化特征 |
| 5.2 围岩应力的空间分布特征 |
| 5.2.1 不同空间位置的围岩应力 |
| 5.2.2 硐周不同位置的围岩应力 |
| 5.2.3 围岩应力随围岩深度的分布特征 |
| 5.3 围岩压力 |
| 5.3.1 锚杆轴力及喷层内的应力 |
| 5.3.2 钢架上的荷载 |
| 5.3.3 混凝土衬砌上的围岩压力 |
| 6 围岩变形特征 |
| 6.1 围岩位移的空间分布特征 |
| 6.1.1 围岩位移随围岩深度的变化 |
| 6.1.2 围岩位移沿硐周方向的变化 |
| 6.1.3 不同空间位置的围岩位移 |
| 6.2 围岩位移的时间效应 |
| 6.2.1 阶段性 |
| 6.2.2 波动性 |
| 6.3 围岩应变的时空分布特征 |
| 6.4 巷道变形破坏特征 |
| 6.4.1 巷道收敛变形 |
| 6.4.2 巷道的变形破坏 |
| 7 弹性波及渗流场变化特征 |
| 7.1 声波速度变化特征 |
| 7.2 地震波传播特征 |
| 7.3 渗流场变化特征 |
| 8 围岩结构性流变机制探讨 |
| 8.1 围岩动态研究 |
| 8.1.1 围岩动态规律 |
| 8.1.2 围岩变形破坏机制 |
| 8.2 国内外工程实例 |
| 8.2.1 西平矿区 |
| 8.2.2 下坑隧道 |
| 8.2.3 木城涧煤矿 |
| 8.2.4 其它地下硐室 |
| 8.3 围岩结构性流变 |
| 8.3.1 多样性 |
| 8.3.2 复合性 |
| 8.3.3 转化性 |
| 8.3.4 重复性—结构性流变 |
| 8.4 高应力区结构性流变围岩的动态模式 |
| 8.4.1 动态模式 |
| 8.4.2 动态模式的理论解答 |
| 8.4.3 动态模式的数值模拟 |
| 8.5 小结——高应力区结构性流变围岩的基本动态特征 |
| 8.5.1 结构性流变围岩动态的时间特征 |
| 8.5.2 结构性流变围岩动态的空间特征 |
| 9 围岩结构性流变的工程对策 |
| 9.1 地下工程的支护理论 |
| 9.1.1 支护理论 |
| 9.1.2 支护方法 |
| 9.2 高应力区结构性流变围岩的支护对策 |
| 9.2.1 金川镍矿地下巷道的支护研究 |
| 9.2.2 高应力区结构性流变围岩的支护原则 |
| 9.2.3 防止围岩结构性流变的工程对策 |
| 9.3 工程实践 |
| 9.3.1 试验巷道选择依据 |
| 9.3.2 基本指导思想 |
| 9.3.3 支护设计与实施 |
| 9.3.4 支护效果 |
| 10 结语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）金川镍矿Ⅱ号矿体深部地应力场及工程稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的选择 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.4 金川镍矿床深部开采存在问题 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 1.6 研究内容及创新点 |
| 1.7 本次研究工作完成的工作量 |
| 第二章 研究区地质条件 |
| 2.1 矿区概况 |
| 2.2 区域构造及区域应力场特征 |
| 2.3 矿区水文地质 |
| 2.4 矿区地层及其工程地质条件 |
| 第三章 金川镍矿Ⅱ号矿体地应力状态 |
| 3.1 应力测量方法简介 |
| 3.2 第一阶段地应力测量 |
| 3.3 第二阶段地应力测量 |
| 3.4 第三阶段地应力测量 |
| 3.5 Ⅱ号矿体深部应力作用特征及其分布规律 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Ⅱ号矿体深部大面积连续开采矿柱稳定性研究 |
| 4.1 Ⅱ号矿体大面积连续开采概况 |
| 4.2 矿柱稳定性数值模拟 |
| 4.2.1 FLAC~(3D)软件简介 |
| 4.2.2 FLAC~(3D)软件原理 |
| 4.2.3 FLAC~(3D)数值分析模型的建立 |
| 4.2.4 水平矿柱稳定性研究 |
| 4.2.5 垂直矿柱稳定性研究 |
| 4.3 矿柱稳定性监测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Ⅱ号矿体深部巷道稳定性研究 |
| 5.1 深部巷道地压显现特征 |
| 5.2 巷道破坏原因分析 |
| 5.3 巷道稳定性数值分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论及存在的问题 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 存在的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间参加的课题与发表的文章 |
（7）构造应力场影响下的巷道围岩稳定性原理及其控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出及选题的意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 构造应力场研究现状 |
| 1.2.2 构造应力场中巷道布置研究现状 |
| 1.2.3 巷道破坏规律研究现状 |
| 1.2.4 锚杆支护研究现状 |
| 1.2.5 采动巷道矿压显现规律研究现状 |
| 1.3 研究的内容与方法 |
| 1.3.1 构造应力场的分布特点与实测技术 |
| 1.3.2 构造应力场中巷道布置研究 |
| 1.3.3 构造应力场中巷道失稳规律研究 |
| 1.3.4 构造应力场中煤巷锚杆支护相似模拟研究 |
| 1.3.5 构造应力场中采动巷道矿压显现规律研究 |
| 1.4 预计创新点 |
| 1.5 论文工作计划 |
| 2 构造应力场的分布特点与实测技术 |
| 2.1 构造应力的成因 |
| 2.2 构造应力场的影响因素及分布特点 |
| 2.2.1 构造应力场的影响因素 |
| 2.2.2 全球构造应力场的分布特点 |
| 2.2.3 中国构造应力场的分布特点 |
| 2.3 国内煤炭系统构造应力的实测分析 |
| 2.3.1 兖州矿区构造应力场的实测 |
| 2.3.2 神火矿区构造应力场的实测 |
| 2.3.3 其他矿区构造应力场的实测 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 构造应力场中的巷道布置研究 |
| 3.1 广义平面问题 |
| 3.2 弹性模型理论分析 |
| 3.2.1 模型建立及公式推导 |
| 3.2.2 围岩应力与位移分析 |
| 3.2.3 计算实例 |
| 3.3 数值模拟分析 |
| 3.3.1 模型的建立及参数的选取 |
| 3.3.2 数值计算结果及分析 |
| 3.4 现场实测 |
| 3.4.1 兖州兴隆庄煤矿 |
| 3.4.2 兖州南屯煤矿 |
| 3.4.3 神火新庄矿 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 构造应力场中巷道失稳规律研究 |
| 4.1 构造应力场中巷道失稳规律理论分析 |
| 4.1.1 理论模型的建立 |
| 4.1.2 塑性区的理论范围 |
| 4.1.3 塑性区范围的影响因素 |
| 4.2 构造应力场中巷道失稳规律数值模拟分析 |
| 4.2.1 模型的建立及参数的选取 |
| 4.2.2 围岩塑性区范围分析 |
| 4.2.3 围岩应力分析 |
| 4.3 现场实测分析 |
| 4.3.1 原始地质技术条件 |
| 4.3.2 实测技术及措施 |
| 4.3.3 实测结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 构造应力场中煤巷锚杆支护相似模拟研究 |
| 5.1 主要研究内容及方案 |
| 5.2 实验模型的建立 |
| 5.2.1 实验系统 |
| 5.2.2 实验参数分析 |
| 5.2.3 实验数据监测 |
| 5.2.4 实验模型制作 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 煤巷围岩破坏规律 |
| 5.3.2 煤巷锚杆作用机理 |
| 5.3.3 巷道表面位移 |
| 5.3.4 巷道围岩应力 |
| 5.4 现场实例分析 |
| 5.4.1 构造应力作用下巷道顶板的破坏形式 |
| 5.4.2 构造应力作用下锚杆支护作用 |
| 5.4.3 构造应力作用下锚索的剪切破坏 |
| 5.5 构造应力场中锚杆支护措施 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 构造应力场中采动巷道矿压规律研究 |
| 6.1 回采空间围岩应力理论分析 |
| 6.1.1 理论模型的建立 |
| 6.1.2 回采空间围岩应力分布规律 |
| 6.1.3 算例 |
| 6.2 采动巷道矿压显现规律实测分析 |
| 6.2.1 原始地质技术条件 |
| 6.2.2 监测结果及分析 |
| 6.3 采动巷道卸荷区围岩控制分析 |
| 6.3.1 采动巷道卸荷区围岩损伤分析 |
| 6.3.2 采动巷道卸荷区围岩锚固技术 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 主要结论及研究展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）金川二矿区地下采场和采准工程力学稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金川二矿区开采中遇到的问题及引发的思考 |
| 1.2 研究的目的及意义 |
| 1.3 围岩稳定性与地下工程 |
| 1.4 金川矿区的研究现状 |
| 1.4.1 金川矿区的地应力场 |
| 1.4.2 金川矿区的工程地质条件 |
| 1.4.3 金川二矿区地下工程稳定性的研究 |
| 1.4.4 矿区的巷道与支护工程 |
| 1.5 研究思路与技术路线 |
| 1.6 论文的主要内容与创新 |
| 第二章 金川二矿区工程概况与工程地质条件 |
| 2.1 金川二矿区简介 |
| 2.1.1 矿区系统工程概况 |
| 2.1.2 矿区开采情况 |
| 2.1.3 巷道与支护情况 |
| 2.2 二矿区工程地质条件 |
| 2.2.1 区域构造地质环境 |
| 2.2.2 矿区的断裂构造情况 |
| 2.2.3 矿区的工程地质岩组 |
| 2.2.4 矿区岩石力学性质参数 |
| 第三章 矿体应力状态的三维数值模拟 |
| 3.1 ANSYS软件简介 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.2.1 有限元模型假设 |
| 3.2.2 矿体的几何方位和坐标系的选取 |
| 3.2.3 计算参数与破坏准则 |
| 3.3 三维有限元模型的几何范围 |
| 3.4 单元选取与网格划分 |
| 3.5 地应力和初始应力场 |
| 3.6 保持梯度的3D初始应力场的有限元模拟 |
| 第四章 调整开采方案对矿柱及巷道的影响 |
| 4.1 各方案简介 |
| 4.2 各个方案模拟结果 |
| 4.3 数据提取方法 |
| 4.4 各方案结果比较 |
| 4.4.1 采用的剪切滑移破坏判断准则 |
| 4.4.2 第一方案对上盘工程布置区的影响 |
| 4.4.3 第二方案对上盘工程布置区的影响 |
| 4.4.4 第三方案对上盘工程布置区的影响 |
| 4.4.5 第四方案对上盘工程布置区的影响 |
| 4.5 各方案水平矿柱和保安矿柱的应力状态分析 |
| 4.5.1 水平矿柱2004年的应力状态 |
| 4.5.2 保安矿柱2004年的应力状态 |
| 第五章 矿区应力场与地下工程稳定性的关系 |
| 5.1 二矿区地下工程稳定性现状 |
| 5.2 地应力与地下工程稳定性的关系 |
| 5.3 完整岩石的地下工程稳定性 |
| 5.4 结构面发育时的地下工程稳定性 |
| 第六章 1178巷道破坏原因探讨 |
| 6.1 1178分段工程概况 |
| 6.2 1178巷道变形破坏特征 |
| 6.3 变形破坏原因初步分析 |
| 6.4 开采区的塑性范围对1178巷道的影响 |
| 6.4.1 DP材料模型简介 |
| 6.4.2 开采区的二维模型 |
| 6.4.3 结果分析 |
| 6.5 水平矿柱上的应力集中对1178巷道稳定性的影响 |
| 6.6 矿柱形态对1178巷道稳定性的影响 |
| 第七章 考虑孔间耦合效应的巷道设计 |
| 7.1 对模拟方案的验证 |
| 7.1.1 开单孔情况模拟结果与经典解析解的比较 |
| 7.1.2 开等大双孔情况模拟结果与经典解析解的比较 |
| 7.2 开不等大双孔情况 |
| 7.3 对金川矿区1178巷道破坏原因的解释 |
| 7.4 考虑孔间祸合效应的巷道设计理念的提出 |
| 第八章 结语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作及发表的论文 |
（9）金川二矿区地应力测量及研究新进展（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2关于二矿区地应力测量与研究的回顾与总结 |
| 2.1地应力测量工作回顾 |
| 2.2地应力场规律总结 |
| 3本次工作的现场地应力测量 |
| 3.1测量方法 |
| 3.2测点布置 |
| 3.3应力测量结果 |
| 3.4利用SPSS软件对于地应力测量数据的分析 |
| (1)主应力的统计分析 |
| (2)水平应力与垂直应力的统计分析 |
| 4结论 |
（10）高应力区陡倾矿体崩落开采岩移规律、变形机理与预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 选题依据与研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.3.1 矿山开采岩体移动和变形的研究历史和现状 |
| 1.3.2 高应力区陡倾矿体开采岩体移动和变形的的研究现状 |
| 1.3.3 存在的问题 |
| 1.4 论文拟解决的关键科学问题 |
| 1.5 研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 狮子山铜矿工程地质与采矿概况 |
| 2.1 区域地质 |
| 2.1.1 大地构造位置 |
| 2.1.2 区域地层 |
| 2.1.3 区域构造 |
| 2.2 矿床地质 |
| 2.2.1 地层 |
| 2.2.2 构造 |
| 2.2.3 岩浆活动 |
| 2.2.4 变质作用和围岩蚀变 |
| 2.2.5 成矿特征 |
| 2.3 水文地质 |
| 2.4 矿岩物理力学性质 |
| 2.4.1 岩石物理力学性质 |
| 2.4.2 岩体物理力学性质 |
| 2.5 采矿概况 |
| 2.5.1 采矿方法 |
| 2.5.2 开采情况 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 矿区三维地应力实测及高构造应力场的反演 |
| 3.1 矿区三维地应力实测及结果分析 |
| 3.1.1 测试仪器 |
| 3.1.2 测点布置 |
| 3.1.3 实测过程 |
| 3.1.4 测量结果与分析 |
| 3.2 高构造应力区岩体初始应力场数值模拟与反演方法 |
| 3.2.1 关于模拟边界条件的讨论 |
| 3.2.2 计算工况及模型构建 |
| 3.2.3 高构造应力场模拟与反演 |
| 3.3 狮子山矿区地应力场的反演分析 |
| 3.3.1 基于有限差分法FLAC3D的应力场的反演 |
| 3.3.2 基于离散单元法3DEC的应力场的反演 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 采动影响下岩体移动和变形的断层效应 |
| 4.1 断层对岩移的屏障效应及发生机制 |
| 4.1.1 断层屏障效应的发生机制 |
| 4.1.2 采动影响下断层面对岩移的屏障效应的数值分析 |
| 4.1.3 采动影响下断层带对岩移的屏障效应的数值分析 |
| 4.2 采动引起断层活化及其屏障效应的影响因素分析 |
| 4.2.1 采动诱发断层活化的滑动准则分析 |
| 4.2.2 采动影响下断层活化及其屏障效应的影响因素 |
| 4.3 狮子山矿区深部持续开采诱发断层活化的规律与机理分析 |
| 4.3.1 数值计算模型的建立 |
| 4.3.2 参数选取与计算方案 |
| 4.3.3 计算结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 岩体移动综合监测及变形特征与规律分析 |
| 5.1 井下岩体移动规律的监测及变形特征分析 |
| 5.1.1 断层活化滑移的现场概况 |
| 5.1.2 断层活化滑移监测系统的设计 |
| 5.1.3 断层活化滑移监测结果分析 |
| 5.1.4 基于监测成果的断层活化滑移的规律分析 |
| 5.2 地表岩移规律的监测及变形特征分析 |
| 5.2.1 矿区地表岩移监测GPS设计及施测 |
| 5.2.2 矿区地表岩移监测成果及变形特征分析 |
| 5.2.3 基于监测成果的地表移动变形的机理分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 崩落法开采陡倾矿体地表移动与覆岩冒落的规律与机理 |
| 6.1 陡倾矿体开采岩体移动的构造应力影响问题分析 |
| 6.1.1 模型设计与计算参数 |
| 6.1.2 地表下沉和水平移动特征分析 |
| 6.1.3 上下盘围岩移动特征分析 |
| 6.1.4 陡倾矿体岩移现象的形成机制分析 |
| 6.2 采动影响下矿体倾角与厚度对陡倾矿体岩移规律的影响分析 |
| 6.2.1 数值模型 |
| 6.2.2 矿体倾角对地表岩移规律的影响 |
| 6.2.3 矿体厚度对地表岩移规律的影响 |
| 6.3 矿区地表移动与覆岩冒落规律的大变形有限差分法分析 |
| 6.3.1 数值模型 |
| 6.3.2 地表移动变形规律分析 |
| 6.3.3 采空区覆岩冒落规律分析 |
| 6.4 矿区地表移动与覆岩冒落规律的离散元法分析 |
| 6.4.1 数值模型 |
| 6.4.2 地表沉陷规律分析 |
| 6.4.3 上覆岩层冒落规律分析 |
| 6.5 地表移动与覆岩冒落规律与机理综合分析 |
| 6.5.1 地表沉陷与覆岩冒落过程及其机理分析 |
| 6.5.2 地表沉陷及覆岩冒落动态演化过程的阶段性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 崩落法开采陡倾矿体岩移趋势与范围预测 |
| 7.1 地表岩移灾害危险性评估与趋势预测 |
| 7.1.1 地表岩移灾害成因与危害性 |
| 7.1.2 地表岩移灾害危险性现状评估 |
| 7.1.3 地表岩移危害区域的发展演化分析 |
| 7.2 断层活化滑移的灰色系统预测 |
| 7.2.1 灰色系统模型建模原理 |
| 7.2.2 灰色系统模型精度检验 |
| 7.2.3 求解断层滑移的时间预测模型 |
| 7.3 崩落法开采陡倾矿体岩移范围的神经网络知识库预测 |
| 7.3.1 BP神经网络模型 |
| 7.3.2 岩体移动角预测的神经网络知识库模型的建立 |
| 7.3.3 模型预测精度验证 |
| 7.3.4 狮子山铜矿岩体移动角及移动范围的预测 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 攻读学位期间研究成果 |
四、金川矿区原岩应力测量和构造应力场研究（论文参考文献）
- [1]金川二矿区深部地应力测量及其应力状态分析[D]. 孙鹏. 长安大学, 2019(01)
- [2]金川二矿区地应力场研究与地下工程稳定性[D]. 马宇. 中国地质科学院, 2006(01)
- [3]考虑岩体非线弹性的深部地应力测量方法研究[D]. 张亦海. 北京科技大学, 2020(06)
- [4]高阶段两步回采采场地压动态演化规律及其结构优化研究[D]. 周小龙. 北京科技大学, 2020(06)
- [5]高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D]. 刘高. 成都理工大学, 2002(02)
- [6]金川镍矿Ⅱ号矿体深部地应力场及工程稳定性研究[D]. 刘卫东. 昆明理工大学, 2013(01)
- [7]构造应力场影响下的巷道围岩稳定性原理及其控制研究[D]. 鲁岩. 中国矿业大学, 2008(12)
- [8]金川二矿区地下采场和采准工程力学稳定性研究[D]. 王丽娟. 兰州大学, 2008(12)
- [9]金川二矿区地应力测量及研究新进展[J]. 马宇,吴满路,廖椿庭. 甘肃地质, 2014(01)
- [10]高应力区陡倾矿体崩落开采岩移规律、变形机理与预测研究[D]. 郭延辉. 昆明理工大学, 2015(10)