金属矿地下开采对井巷围岩变形、破坏和稳定性的影响

陡倾金属矿体地下开采对井巷围岩变形、破坏和稳定性的影响是一个日趋被重视的工程地质与矿山岩石力学问题。本项目以金川镍矿为例，根据20多年来对地下开采引起井巷围岩变形、破坏和失稳宏观现象的观察和对围岩断面收敛位移监测数据的积累，在掌握矿区工程地质条件的基础上，将全面、系统、深入研究地下开采作为一种工程动力地质作用对既成井巷围岩变形、破坏和失稳的影响，论证井巷围岩超长期变形、加速变形和突发性破坏- - 失稳现象的发生与地下开采的相关关系。把所论工程状态下的工程地质条件模型简化并抽象为岩体力学模型进行模拟研究，在物理模型和数值模型中再现相关现象，以检验对现象发生条件的把握程度。认识这些现象发生的条件、过程和机理，提出或深化一些相关概念，构建一个具有借鉴意义的关于地下开采对井、巷围岩变形、破坏和失稳影响的理论构架雏形。研究成果将对金川镍矿及类似工程地质条件矿山的安全生产和科学研究均有借鉴意义。

陡倾金属矿体地下开采对井巷围岩变形、破坏和稳定性的影响是一个日趋被重视的工程地质与矿山岩石力学问题，至今未形成公认的成熟理论与方法。本项目旨在研究和论证地下开采作为一种工程动力地质作用对既成井巷围岩变形、破坏和失稳的影响，研究在这种作用下井巷围岩变形、破坏和失稳的特点、规律和一些典型现象发生的条件和机理。.本项目研究以金川镍矿为例，根据多年来对地下开采引起井巷围岩变形、破坏和失稳宏观现象的观察和对巷道断面收敛位移监测数据的积累，在掌握矿区工程地质条件的基础上，综合运用资料搜集、工程地质调查、现场监测、理论分析、物理模拟以及数值模拟等手段，论述了陡倾金属矿体地下开采对井巷围岩变形、破坏和稳定性的影响问题。.首次将地下开采引起的井巷围岩变形分为受迫变形和活化变形，并分别对其定义进行了详细阐述，并提出了实现开采引起围岩活化变形的数值模拟的新思路与构想。.通过对金川巷道变形监测分析，发现巷道围岩收敛变形的不对称性与旁侧开采区相对位置存在良好的相关关系，并在软材料物理模拟实验和数值模拟中再现相关现象，提出了开挖空间尺寸D与开挖处与巷道之间距离d的比值D/d这一指标来反映矿体几何条件对巷道变形方式及变形大小的影响指标。.基于成岩地质体无初始应变能的“记忆”固化压力假说和相似理论，配制超低强度材料并采用竖直注模法，使这种材料制成的模型体中的井巷围岩在自重体积力作用下发生变形破坏，从定性角度揭示地下开采作为一种工程动力地质作用对既成巷道围岩变形破坏的影响。.针对金川矿区双中段开采时中间残留矿体端部的巷道“尖桃形”变形和较其他中段变形剧烈等特征进行了软材料物理模拟研究，得出在高度节理化岩体中巷道出现尖桃形大变形的原因主要是由于自重体积力引起水平取向的侧胀作用从而导致残留矿体与围岩之间地压增高，并用理论分析的方法得到构造应力不能作为巷道大变形的主因。.通过对二矿区14行风井的变形破坏现场调查和分析后认为，竖井围岩的地质构造特征作为影响竖井稳定性的内因和作为外因的地下开采引起的岩体移动、变形和破坏作用是影响竖井稳定性的关键因素。而其特有的“灯笼状破坏”机理是开采引起岩体移动，诱发穿过井筒的断层出现活化，从而表现以井壁发生错动、破裂和冒落为主要形式的断层效应的集中体现。.研究成果将对类似工程地质条件矿山的安全生产和科学研究均有借鉴意义。