学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

不良地层超前探测预报及巷道支护研究

作　者: 宁果果
导　师: 曹平
学　校: 中南大学
专　业: 采矿工程
关键词: 超前地质探测 TRT6000 巷道支护钢纤维喷射混凝土围岩监测
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

软弱破碎不良地层条件下的地下巷道开挖掘进及支护由于其本身固有的工程特殊性,一直以来都是岩体工程力学领域中非常棘手的难题。地下巷道开挖掘进及支护与工程围岩质量有最直接的关系,不同方案的选择可能决定了施工整体进度效率。在目前的矿山施工中,往往只能通过地质钻孔、超前探测孔等相对比较传统的手段进行地质探测,传统的地质探测存在距离短、施工缓慢、安全隐患等缺点,因此导致在巷道掘进施工中,碰到不良地质体如断层、软弱破碎带、积水坑硐时,就会造成大量的经济损失甚至人员伤亡。基于此,本文结合三门峡铝土矿快速掘进技术研究,开展现场调研、岩石室内实验、超前地质探测技术试验、支护方案设计及应用研究,针对存在的软弱破碎围岩条件下的施工中的普遍问题,就如何安全高效加快地下巷道掘进施工技术展开研究,主要包括两个主要部分,分别为超前地质探测预报技术研究和地下巷道支护体系优化研究,取得以下创新性研究成果。1)三门峡铝土矿区主要有五种岩体,分别为铝土矿岩、灰岩、铁质页岩、粘土页岩、炭质页岩,岩体属于软弱破碎岩层,总体特征为矿区构造裂隙发育,情况复杂多变,矿岩稳定性较好,围岩质量较差,工程地质条件较差。2)施工中面临的主要施工难题为支护施工效率非常缓慢,不能满足矿山基建要求,特别遇到大型断层破碎带、积水老窿等地质不良体,施工往往一筹莫展,应从精确可靠的超前地质探测研究和新型高效的巷道支护方案研究两个切入点入手,可有效解决施工进度缓慢这一难题。3)TRT6000超前地质探测预报不需要钻孔和炸药耗材,重复性强、安全可靠,扰动小,地震波信号真实可靠,测量精度和探测灵敏度非常高,提高超前探测距离；TRT6000成像原理是层析扫描成像技术,通过地震波数据中的波速和传播时间等参数叠加计算,推断反射界面位置、规模、形状,最后形成三维立体地质预报图。4)通过超前地质探测工业试验表明,TRT6000超前地质探测预报功能强大,灵活多变,反应良好,预报结果准确无误,对矿山巷道掘进施工有很大的指导意义,TRT6000超前探测技术可以在矿山各类巷道开挖工作推广,避免安全事故,提高效率,加快矿山的生产建设。5)针对矿区实际围岩条件,提出了两种新型的支护方案即钢纤维喷射混凝土支护方案和超前小导管注浆喷锚联合支护方案,对其支护技术及施工工艺进行讨论分析,并进行支护方案工业试验。支护方案的围岩监测结果表明,新型的支护方案在三门峡铝土矿山的巷道掘进施工中效果显著,可广泛推广使用。本文的研究成果可为类似工程施工提供重要指导作用,同时为今后的软弱破碎围岩条件下巷道开挖掘进及支护理论研究提供新的思路和方法。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-21
  1.1 目的和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状分析与发展  12-19
    1.2.1 超前地质探测预报系统现状及发展  12-15
    1.2.2 复杂破碎围岩条件下巷道支护系统现状及发展  15-19
  1.3 研究方法及主要内容  19-21
2 矿区地质条件及岩石力学试验  21-40
  2.1 矿区地理概况  21-22
    2.1.1 矿区地理位置  21-22
    2.1.2 区域自然地理条件  22
  2.2 工程地质条件  22-27
    2.2.1 地质概况  22-23
    2.2.2 地层分布  23-24
    2.2.3 构造体系  24-26
    2.2.4 工程岩体质量分级  26
    2.2.5 矿区水文地质调查  26-27
  2.3 矿区典型岩石室内力学实验与研究  27-34
    2.3.1 岩石取样及加工  28-29
    2.3.2 岩石物理参数测试  29-30
    2.3.3 抗压强度实验  30-32
    2.3.4 抗拉强度实验  32-34
  2.4 矿区工程岩体及支护现场力学试验  34-39
    2.4.1 回弹仪测试原理及技术性能  34-36
    2.4.2 巷道围岩强度测量结果  36-37
    2.4.3 巷道支护喷锚强度测量结果  37-38
    2.4.4 围岩及支护测量参数评价  38-39
  2.5 本章小结  39-40
3 TRT超前地质探测技术  40-48
  3.1 TRT6000超前探测技术  40-46
    3.1.1 TRT6000探测基本原理  41-42
    3.1.2 TRT6000主要结构  42-44
    3.1.3 TRT6000技术特性  44-46
  3.2 TRT6000探测操作施工要求  46-47
    3.2.1 TRT6000探测设计经验规范  46
    3.2.2 TRT6000层析成图关键技术  46-47
  3.3 本章小结  47-48
4 TRT6000超前探测技术的工程试验研究  48-70
  4.1 超前地质预报现场测试  48-53
    4.1.1 超前地质探测工程背景  48
    4.1.2 TRT6000系统安装  48-51
    4.1.3 地震波采集软件参数设置  51-52
    4.1.4 地震波数据采集  52-53
  4.2 地震波数据计算  53-59
    4.2.1 数据输入  53-54
    4.2.2 RV3D地质三维成像  54-58
    4.2.3 TRT6000探测说明  58-59
  4.3 图像成果分析解释  59-69
    4.3.1 段村7号进风井390中段石门段  60-65
    4.3.2 雷沟3号罐笼井330脉外运输巷  65-69
  4.4 本章小结  69-70
5 基于超前地质探测预报的巷道支护技术优化  70-88
  5.1 巷道支护技术研究背景  70-72
    5.1.1 巷道掘进施工面临的主要问题  70-71
    5.1.2 目前巷道支护方案  71-72
  5.2 巷道支护方案优化设计  72-87
    5.2.1 巷道支护方案设计思路  72-73
    5.2.2 巷道支护方案选择  73
    5.2.3 钢纤维喷射混凝土锚杆支护方案  73-79
    5.2.4 超前小导管注浆喷锚联合支护方案  79-83
    5.2.5 支护—围岩变形监测  83-87
  5.3 本章总结  87-88
6 结论与展望  88-90
  6.1 结论  88-89
  6.2 展望  89-90
参考文献  90-95
附录  95-99
攻读硕士学位期间的研究成果及获奖  99-100
致谢  100-101

不良地层超前探测预报及巷道支护研究

内容摘要

全文目录

相似论文