内容简介
深井采矿已经成为我国矿产资源开发的重要组成部分。深部开采是处于高井深、高原岩应力、高采动应力、高岩温等特殊条件下的采矿活动,研究重点已从浅部岩体结构控制型稳定性研究,转变为深部采动作用下岩体结构失稳与控制研究。
《深部硬岩矿床采动地压与控制》概述了深部硬岩矿床采矿发展现状,系统介绍了工程地质、岩体质量分级与岩体力学参数、采动应力原理与分析方法,针对采动作用下岩体破坏特征,详细阐述了深部井巷围岩稳定性分析、深部采场设计方法与稳定性分析,以及深部采动地压调控理论与方法。
《深部硬岩矿床采动地压与控制》可作为高等院校、科研院所采矿工程及其相关专业高年级本科生、研究生的教学用书或教学参考书,也可作为隧道工程、铁路工程、地下工程、水电工程、核废料处置等领域研究人员、技术人员的工作参考用书。
目录
1 深部硬岩矿床采矿发展现状
1.1 深部硬岩矿床开采现状
1.2 深部采矿技术发展现状
1.3 深部复杂应力环境下硬岩开采地压研究进展
1.3.1 地应力测试及分析
1.3.2 深部硬岩采场围岩变形破坏特征
1.4 深部硬岩矿床采动应力作用
1.5 深部采动地压调控方法
1.6 岩爆诱发岩体动力响应特征
1.7 矿山释能支护系统
1.8 研究内容和方法
参考文献
2 工程地质
2.1 调查内容与方法
2.1.1 调查内容
2.1.2 调查方法
2.2 岩体质量指标(RQD)
2.2.1 RQD定义
2.2.2 测线法确定RQD值
2.2.3 RQD值的其他确定方法
2.2.4 RQD的局限性
2.3 岩石物理力学性质
2.3.1 物理性质
2.3.2 力学性质
2.4 地应力
2.4.1 理论解析法
2.4.2 统计回归法
2.4.3 地应力现场测量
2.5 结构面
2.5.1 结构面定义
2.5.2 结构面状态
2.6 地下水
参考文献
附表2.1 工程岩体地质调查表
3 岩体质量分级与岩体力学参数
3.1 岩体地质力学(RMR)分级
3.2 修正的采矿岩体地质力学(MRMR)分级
3.3 巴顿岩体质量分类(Q)
3.4 地质强度指标GSI
3.5 BQ工程岩体分级
3.5.1 分级因素的定性划分
3.5.2 分级因素的定量指标
3.6 岩体结构分级(RSR)
3.7 RMi岩体分级
3.8 岩体力学参数
3.8.1 Hoek-Brown强度准则
3.8.2 基于岩体质量评价的强度估算
参考文献
4 采动应力原理与分析方法
4.1 采动应力定义
4.2 采动应力状态分析
4.3 理论解析法计算采动应力
4.3.1 圆形开挖结构应力解析
4.3.2 椭圆形开挖结构应力解析
4.3.3 矩形开挖结构应力解析
4.3.4 其他形状开挖形状应力解析
4.4 采动应力数值计算方法
参考文献
……
前言/序言
随着浅部资源的减少和枯竭,我国金属矿产资源的开采正处于向深部全面推进的阶段。深部矿岩的地质构造、赋存条件以及地应力环境等均与浅部有所不同,深部开采面临高地应力、岩性恶化、高温环境,开采技术条件更加复杂。深部采矿与地压管理必须对已有采矿模式及其工艺技术进行根本变革,优化采矿方法与开采顺序,精准监测开采过程中岩体能量聚集、演化、岩体破裂、损伤和能量动力释放的过程,特别是精准捕捉能量释放的前兆和过程,减少和控制开采开挖引起的扰动能量的聚集,采取能吸收能量的支护措施,阻止和减弱岩爆的冲击破坏作用,减轻和控制岩爆的发生。
作者多年来一直从事采矿地压与控制研究工作,通过对南非、加拿大等国家深井矿山考察、交流,结合我国深井矿山特点,编著了《深部硬岩矿床采动地压与控制》一书。该书针对深部复杂应力环境下采动灾害防控关键问题,从矿山整体含地质构造和岩体质量信息的真实三维建模出发,叠加区域构造应力场,研究深部采动应力理论解算方法;突破传统依据矿床地质与技术经济条件为基础的采矿设计思维,提出采动应力与工程尺度岩体交互作用的采矿设计理论,动态正反演分析包括采动应力的矿山采动岩体多参数响应特征;重点研究局域高采动应力集中致灾机理、发生条件及其影响因素,形成深部采场结构失稳评判准则,分析不同采动条件下深部采场响应特征与表征方法;构建矿山采动灾害风险评估定量矩阵模型,将采动灾害时空位置叠加到三维地质模型中,从矿山整体掌控采动灾害发生时空位置与概率。基于采动地压与采动灾害时空分布特征,提出采动灾害序次预调控理论,借助宏观采区分布、区域采动顺序、细观采场结构等动态调控并降低深部开采地压集中程度,确保深部采矿活动处于低应力区。针对岩爆等动载作用下采场结构稳定性控制,提出释能支护系统,有效抵抗和控制往复动载作用造成的破坏,为深部采矿设计与灾害防控提供理论与技术支撑。