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沙吉海矿区中生代砂砾层特性及其支护对策
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摘要
为了解决西部矿区中生代砂砾层巷道围岩控制的难题,以新疆沙吉海矿为工程背景,通过现场工程地质调查,结合室内物理力学试验及现场测试,掌握了中生代砂砾层巷道围岩的力学特性及工程特性,采用理论分析、数值计算的方法分别对无水及渗水条件下巷道的变形特征、应力场、位移场、渗流场的时空演化规律进行了对比分析,进而揭示了中生代砂砾层巷道的变形机理,结合工程实际,确定了影响巷道围岩稳定的主导因素。在此基础上,提出了中生代砂砾层巷道围岩稳定性的控制原则及相应的支护对策。采用理论与实践相结合的方法,通过支护方案设计、施工过程设计进行了现场工业试验,并通过现场矿压监测,及时掌握巷道围岩与支护结构的适应情况,验证了支护方案的有效性和适应性。
In order to solve the problem of roadway surrounding rock control for sandy-gravelbed in Mesozoic, taking Shajihai mine in XinJiang province as the engineeringbackground, engineering geological investigation in the field is conducted. Combingwith indoor physicomechanical and field tests, the mechanical and engineeringcharacteristics of roadway surrounding rock for sandy-gravel bed in Mesozoic areobtained. Theoretical analysis and numerical calculation are used to research thespace-time evolution of deformation characteristics, stress field, displacement field,and penetration field under different penetration conditions, and the deformationmechanism of roadway for sandy-gravel bed in Mesozoic is revealed. Combining withpractical engineering, the dominant factors influencing the stability of roadwaysurrounding rock are determined. On this basis, the control principles for the stabilityof roadway surrounding rock for sandy-gravel bed in Mesozoic and correspondingsupporting measures are put forward. By combining theory with practice, industrialtests are done through supporting plan design and construction process design. And bysetting mine pressure monitoring points, the adaptation condition of supportingstructure and roadway surrounding rock is timely grasped, thus the effectiveness andadaptability of the supporting scheme are verified.
引文
1.孙礼文.东北地区南部中生代含煤地层及其特征[J].东北煤炭技术,1995,(3):19-25
    2.陈传诗,苏现波.河南省中生代含煤地层中的洪水流沉积[J].岩相古地理,1992,(1):26-32
    3.苗宗瑶,刘茂强,李云通,王建平.粤北中生代含煤地层划分及时代讨论[J].矿床地质研究所所刊,1986:44
    4.李宇昌.论新疆中生代聚煤规律[J].新疆地质,1984,2(2):1-19
    5.陈宪,李宇昌,廖有炜.准噶尔盆地及其周边地区中生代成煤及大地构造梗概[J].新疆大学学报(自然科学版),2004,21(3):312-316
    6.苗河根.第三系富水高压砂砾层人造围岩法凿井工艺的研究与实践[J].建井技术,2009,29(4):24-26.
    7.张占松,张超谟.测井资料沉积相分析在砂砾岩体中的应用[J].石油天然气学报,2007,29(4):91~94
    8.吕复苏,黄小平,任涛.地震属性信息在砂砾岩油藏开发中的应用[J].新疆石油地质,2003,24(4):310~312
    9.马丽娟,何新彭,孙明江,等.东营凹陷北部砂砾岩储层描述方法[J].石油物探,2002,44(3):534~358
    10.黄仁祥,张超.鸡西中生代砾岩岩相几组构特征[J].石油物探,2001,46(12):54~38
    11.王宝言,隋风贵.济阳坳陷断陷湖盆陡坡带砂砾岩体分类及展布[J].特种油气藏,2003,10(3):37~41
    12.彭传圣,王永诗,林会喜.陆相湖盆砂砾岩体层序地层学研究[J].油气地质与采收率,2006,13(1):41~26.
    13.申本科,胡永乐,田昌炳.陆相砂砾岩油藏裂缝发育特征分析[J].石油勘探与开发,2005,32(3):41~44.
    14.张守伟,孙建孟,苏俊磊.砂砾岩弹性试验研究[J].中国石油大学学报,2010,34(5):63~69.
    15.董云.土石混合料力学特性的试验研究[D].重庆交通学院,2005,3:32-69
    16.黄广龙,周建,龚晓南.矿山排土场散体岩土的强度变形特性[J].浙江大学学报(工学版),2000,34(1):54-58.
    17.武明.土石混合非均质填料力学特性试验研究[J].公路,1997,(1):40-49.
    18.赫建明.三峡库区土石混合体的变形与破坏机理研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2004.
    19.吕天启,刘光廷.砂砾软岩的极限承载力分析[J].岩石力学与工程学报,2005,24(11):1942-1946.
    20.闫汝华.弱膨胀黏土质砂砾岩坝料的工程特性及应用研究[J].南水北调与水利科技,2008,6(4):96~98.
    21.胡胜刚,左永振,饶锡保,等.基于模型试验的河床砂砾石层基本特性研究[J].长江科学院院报,2012,29(11):55~58
    22.韩心海,简洪平.第三系砂砾岩的性质与桩基承载力评价[J].有色冶金设计与研究,2005,25(2):44-48.
    23.宁金成,孙久民.土石混合体的力学性能影响因素研究[J].中外公路,2012,32(2):207~210.
    24.廖秋林,李晓,李守定.土石混合体重塑样制备及其压密特征与力学特性分析[J].工程地质学报,2010,18(3):386~391.
    25.张守伟,孙建孟,苏俊磊,等.砂砾岩弹性试验研究[J].中国石油大学学报(自然科学版),2010,34(5):63~68.
    26. Xiao Li, Qiulin Liao, Jianming He. In-situ Tests and Stochastic Structural Model of Rock andSoil Aggregate in the Three Gorges Reservoir Area [J]. International Journal of RockMechanics and Mining Sciences,2004,41(3):494-495.
    27.李晓,廖秋林,赫建明等.土石混合体力学特性的原位试验研究[J].岩石力学与工程学报,2007,26(12):2377-2384.
    28.徐文杰,胡瑞林,曾如意.水下土石混合体的原位大型水平推剪试验研究[J].岩土工程学报,2006,28(7):814-818.
    29.油新华,汤劲松.土石混合体野外水平推剪试验研究[J].岩石力学与工程学报,2002,21(10):1537-1540.
    30. Hasan Cetin, Mustafa Fener, Osman Gunaydin. Geotechnical properties of tire-cohesiveclayey soil mixturesas a fill material[J]. Engineering Geology,2006,88:110-120.
    31. Tasuoka F,Shibuya S,et al. Diseussion on“The use of hall effect semiconductors ongeotechnicalinstrumentation” by C RⅠClayton, et al[J]. Geotechnical Testing Journal. ASTM,1990,13(l):63-67.
    32. Shibuya,F Tatsuoka,X J Kong. Elastic Deformation Properties of Geomaterials[J].Soil andFoundations,1992,32(3).
    33. Evans M D,Zhou S Liquefaction behavior of sand-gravel composites[J].Journal ofGeotechnicalEngineering,ASCE,1995,121(3):287-298.
    34. Yasuda N,Matsumoto N. Dynamic deformation characteristics of sands and rock fillmaterials[J]. CanadianCeotechnical Journal,1993,30(3):747-757.
    35.邱贤德,阎宗岭,刘立等.堆石体粒径特征对其渗透性的影响[J].岩土力学,2004,25(6):950-954
    36.徐天有,张晓宏,孟向一.堆石体渗透规律的试验研究[J].水利学报,1998(增):80-83.
    37.朱建华,游凡,杨凯虹.宽级配砾石土坝料的防渗性及反渗[J].岩土工程学报,1993,15(6):18-27
    38.张福海,王保田,张文慧等.粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形仪的研制[J].水利水电科技进展,2006,26(4):31-33
    39.姚旭初,张学平,王峰等.地表水体作用下的粗颗粒地层渗透规律研究[J].勘探科学技术,2008,5:21-23
    40.周中,傅鹤林,刘宝琛,等.土石混合体渗透性能的试验研究[J].湖南大学学报(自然科学版),2006,33(6):25-28
    41.周中,傅鹤林,刘宝琛,等.土石混合体渗透性能的正交试验研究[J].岩土工程学报,2006,28(9):1134-1138
    42.王同华,韩选江,钱志华.隧道工程中渗流引起的渗漏问题分析[J].地下空间与工程学报,2008,4(3):420-424
    43.郭海庆,黄海燕,耿妍琼等.箱形渗透试验仪中宽级配砂砾石渗流变形试验[J].2012,30(10).
    44.樊贵盛,邢日县,张明斌.不同级配砂砾石介质渗透系数的试验研究[J].太原理工大学学报,2012,43(3):373-378.
    45.叶源新,刘光廷.三维应力作用下砂砾岩孔隙型渗流[J].清华大学学报(自然科学版),2007,47(3):335-339.
    46.邵明仁,张春阳,陈建兵等. PDC钻头厚层砾岩钻进技术探索与实践[J].中国海上油气,2008,20(1):44-47.
    47.刘桂松.干钻法在砂砾石层钻进中的成功应用[J].西部探矿工程,2001,71(4).
    48.刘晓阳,段隆臣,姜德英等.金刚石-硬质合金复合齿钻头在卵砾石地层中的应用[J].煤田地质与勘探,2004,32(1):63-64.
    49.周红心.强化耐磨性钻头在卵砾石地层中的应用研究[J].金刚石与磨料磨具工程,2007,158(2):55-57.
    50.许厚材.套管、潜孔锤复合性钻进工艺在河床卵砾石层中的应用[J].吉林地质,2000,19(3):83-86.
    51.袁振中,童立元.卵砾石层中公路隧道设计与施工技术分析[J].公路工程与运输,2006,12:145-148
    52.赵世麒,席丁民.黄土砂砾层中大断面隧道成洞技术[J].施工技术,2006,35(2):57-59
    53.杨玉银,蒋斌,杨贵仲,等.富水泥结碎石斜井隧洞施工技术[J].四川水力发电,2006,25(増2):82-85
    54.陈晓婷.富水砂卵石地层条件下浅埋暗挖法隧道设计与施工对策[D].成都:西南交通大学,2004,6
    55.郑光炎,等.卵砾石层地层中未固结砂岩夹泥岩隧道施工工期开挖破坏模式之案例探讨[J].隧道建设.2007(S1):64-69.
    56.侯建国.永寿梁特长隧道侏罗系豆渣状砂砾岩地层施工[J].铁道勘察,2011,2:43-45
    57.陈夕锁.主斜井过砾石层安全施工技术[J].能源技术与管理,2005,6:37-38
    58.张晓刚.浅谈斜井过砾石层含水层的施工方法[J].黑龙江科技信息.2003(4):56-59
    59.郭成林.厚卵砾石层成井施工问题[J].探矿工程(岩土钻掘工程),1990,(3):46-47
    60.邝健政,月稳,王杰,等.岩土注浆理论与工程实例[M].北京:科学出版社,2001
    61.程晓,张凤祥.土建注浆施工与效果检测[M].上海:同济大学出版社,1998
    62.熊厚金.国际岩土锚固与灌浆新进展[M].北京:中国建筑工业出版社,1996
    63.高大钊.岩土工程的回顾与前瞻[M].北京:人民交通出版社,2001
    64.殷素红,文梓芸.白云质石灰岩-水玻璃灌浆材料的性能及其反应机理[J].岩土工程学报,2002,24(1):76-80
    65.殷素红,文梓芸.低品位石灰岩用作胶凝-灌浆材料的研究[J].矿产综合利用,2002,4:35-40.
    66.管学茂,胡曙光,丁庆军.超细水泥基注浆材料性能研究[J].煤矿设计,2001,(3):28~31.
    67.韩立军,张利民,高明,等.粉煤灰壁后注浆充填材料的试验研究[J].煤炭科学技术,2001,29(7):34-37
    68.阮文军,王文臣,胡安兵.新型水泥复合浆液的研制及其应用[J].岩土工程学报,2001,23(2):212-216。
    69.郭涛,童立元,方磊.水泥粉煤灰注浆材料特性的室内试验研究[J].岩土工程界,2002,5(11):19-22
    70.李爱民,隆威.轻质速凝堵漏注浆材料试验研究[J].混凝土,2003,4:33-35
    71.孙玉超.巷道工作面预注粘土水泥浆施工技术[J].建井技术,2003,24(1):9-12
    72.凌贤长,官宏宇,王成举.粘土浆液固化剂的技术性能与工程中的应用[J].南水北调与水利科技,2005,3:40-41
    73.盛广宏,翟建平,李琴,等.利用循环流化床锅炉脱硫灰制备注浆材料[J].环境工程,2006,24(1):52-56
    74.王凯.大掺量煤研石粉注浆材料的研究[J].建筑石膏与胶凝材料,2005,2:13~15
    75.冀玲芳,李养平.高分子化学灌浆材料及其在混凝土防渗堵漏工程中的应用[J].江苏化工,2002,30(6):42-45
    76.郑颖人.地下工程锚喷支护设计指南[M].北京:中国铁道出版社,1988.
    77.于学馥,郑颖人,刘怀恒,等.地下工程围岩稳定分析[M].北京:煤炭工业出版社,1983
    78.高磊.矿山岩石力学[M].北京:机械工业出版社1987
    79. Fenner R. Glckauf. Vol.74,1938:681-695
    80.高磊.矿山岩石力学[M].北京:机械工业出版社1987
    81.于学馥,郑颖人,刘怀恒,等.地下工程围岩稳定分析[M].北京:煤炭工业出版社,1980.
    82.林银飞,郑颖人.弹塑性有限厚条法及工程应用[J].工程力学,1997,14(2):108-114
    83.梁晓丹,刘刚,赵坚.地下工程压力拱拱体的确定与成拱分析[J],河海大学学报(自然科学版),2005,33(3):314-317
    84. KOVARIK. Erroneous concepts behind the New Austrian Tunnelling Method[J]. Tunnels&Tunnelling,1994,11:38-41
    85. BRADYBHG,BROWN E.T. Rock mechanics for underground mining[M]. London:GeorgeAllen&Unwin,1985:212-213
    86.蔡美峰,何满潮,刘东燕.岩石力学与工程[M].北京:科学出版社,2002,330-333
    87. TERZAGHI K.Theoretical soil mechanics. Newyork:John Wiley&Sons,1947:66-76
    88. Abbott, P. A. Arching for Vertically Buried Prismatic Structures,Journal of the soil MechanicsandFoundations Division,ASCE,1967,93(5):233-255.
    89. Balla.A. Rock Pressure Determined from Shearing Resistance,Pro. Int. Conf. soil Mechanics,Budapest,1963:461
    90. Beek. B. F. Sinkholes: Their Geololgy Engineering and Environmental Impact,Proceedings ofthe FirstMultidisciplinary Conference on Sinkholes, Florida Sinkhole Research Institute,Universityof CentralFlorida,Orlando,1984
    91. Bello.A.A. Simplified Method for Stability Analysis of Underground Openings,Proceedings,First International Symposium on Storage in Excavated Rock Caverns,Rockstore77,Stockholm,Sweden,Vol.2,1978:289-294.
    92. Benson,R.C. and L.J LaFountain. Evaluation of Subsidence or Collapse Potentials Due toSubsurfaceCavities,Proceedings of the First Multidisciplinary Conference on Sinkholes,Florida SinkholeResearchInstitute,University of Central Florida,Orlando,Florida,1984:201-216.
    93. Yoshida. T. F. Tatsuoka. M. S. A. Siddiquee. Y. Kamegai. And C. S. Park. Shear Banding inSands Observed
    94. in Place Strain. Proceedings for the Third International Workshop on Localisation andBifureation for soils and Rocks,Aussois,France,1993:6-9.
    95. HUANG Z. Stabilizing of rock cavern roofs by rockbolts. Norway: Norwegian Univ ofScience andTechnology.2001.
    96. HSIEN-JENSTEPHEN TIEN The arching mechanism on the micro level utilizingPhotoelasticity Modeling[D]. America: Engineering in Civil and environmental engineeringuniversity of MassachusettsLowell,2001.
    97.吉小明,王宇会,阳志元.隧道开挖问题中的流固耦合模型及数值模拟[J].岩土力学,2007,28(增刊):379-384.
    98.王建秀,胡力绳,张金,等.高水压隧道围岩渗流-应力耦合作用模式研究[J].岩土力学,2008,28(增刊):237-240.
    99.吉小明,王宇会.隧道开挖问题的水力耦合计算分析[J].地下空间与工程学报,2005,1(6):848-852.
    100.汪优,王星华,刘建华,等.基于流固耦合的海底隧道注浆圈渗流场影响分析[J].铁道学报,2012,34(11):108-114.
    101.梅国栋,王云海.三维流固耦合数值模拟在铜锣山隧道安全性评价中的应用[J].中国安全生产科学技术,2009,5(6):57-61.
    102.张志强,李化云,何川.基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析[J].铁道学报,2011,33(2):86-90.
    103.李地元,李夕兵,张伟,等.基于流固耦合理论的连拱隧道围岩稳定性分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(5):1056-1064.
    104. LiXi-bing,Zhang Wei, Li Di-yuan, et al. Influence of underground water seepage flow onsurrounding rock deformation of multi-arch tunnel [J]. Journal of Central South University ofTechnology.2008.15(1):69-74.
    105. Lee In-Mo,Nam Seok-Woo. The study of seepage forces acting on the tunnel lining andtunnel face in shallow tunnels [J]. Tunnelling and Underground Space Technology.2001,16(1):31-40.
    106.靳晓光,李晓红,张燕琼.越江隧道施工过程的渗流-应力耦合分析[J].水文地质工程地质,2010,37(1):62-67.
    107.马立强,张东升,寥协兴,等. FLAC3D模拟采动岩体渗流规律[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2009,21(3):1-5.
    108.白国良.基于FLAC3D的采动岩体等效连续介质流固耦合模型及应用[J].采矿与安全工程学报,2010,27(1):106-110.
    109.李刚.水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2009.
    110.中华人民共和国水利部编.土工试验规程(SL237-1999)[S].中国水利水电出版社,1999,12.
    111.中华人民共和国建设部编.岩土工程勘察规范(GB50021-94)[S].中国建筑出版社,1995,3.
    112.杨坪,唐益群,彭振斌.砂卵(砾)石层中注浆模拟试验研究[J]岩土工程学报,2006,28(12)::2134~2138
    113.汤米加,陈明雄,贺永年.裂隙岩体注浆模拟实验研究[J].试验力学,2001,16(1):105~112
    114.宋子齐,杨金林,潘玲黎,等.利用粒度分析资料研究砾岩储层有利沉积相带[J].油气地质与采收率,2005,12(6):16-18.
    115.朱大岗,赵希涛,孟宪刚,等.念青唐古拉山主峰地区第四纪砾石层砾组分析[J].地质力学学报,2002,8(14):323-332.
    116.王晓雷,刘治国,吕晓磊.沙吉海煤矿砾岩层砾石粒度及强度特征分析[J].煤矿开采,2012,17(2):26-28.
    117.梅惠,胡道华,陈方明,等.武汉阳逻砾石层砾石统计分析研究[J].地球与环境,2011,39(1):42-47.
    118.中华人民共和国水利部编.土工试验规程(SL237-1999)[S].中国水利水电出版社,1999,12.
    119. GB_T50266-99,工程岩体试验方法标准[S].北京:中国计划出版社,1999,
    120.姜彬,夏帆,杨大明.点荷载试验研究[J].华北科技学院学报,2011,8(4):20~22.
    121.刘曼兰,何昌荣,唐辉.堆石坝砾石土心墙料大型三轴试验研究[J].路基工程,2009,6:132-133.
    122.舒志乐.土石混合体微结构分析及物理力学野性研究[D].成都:西华大学,2006.
    123.龙建新.砂砾层渗透灌浆研究[D].长沙:中南工业大学,1994
    124.石海荣,赵庆书,赵国军.浙江省砂砾石层工程地质特征及坝基防渗处理[J].浙江水利水电专科学校学报,2000,4(12):67~70
    125.张许平,张学文.防洪堤砂卵砾石地基工程地质特征及评价[J].山西水利科技,2002,3:70~71
    126.向贤礼.砂卵石地基的勘测方法与承载力研究[D].长沙:中南大学,2005
    127.赵大军. JSL-30型栾砾石地层地震勘探孔钻机、钻具及钻进参数检测系统的研究[D].长春:吉林大学,2005.
    128.于永刚,聂占业.砾岩地层中钻柱损伤机理分析[J].钻采工艺,1999,22(3):23-26.
    129.周天盛,刘祖建.卵砾石地层金刚石钻头的试验研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(11):69-71.
    130.罗武.卵砾石地层钻探施工方法[J].新疆有色金属,2003
    131.付兵,邱太宝.深厚砂卵砾石层金刚石钻探施工技术和工艺[J].四川水力发电,2007,25(1):87-89.
    132.郭鸣黎.西部地区巨厚砾石层钻井难点及对策[J].西南石油学院学报,2006,28(6):49-54.
    133.王立彬,燕乔,毕明亮.砂砾石层可灌性分析与探讨[J].理论研究,2010,3:42-46.
    134.王子明,黄大能,谢尧生.新拌水泥浆体的流变特性及其可灌性的研究[J].中国建筑材料科学研究院学报,1990,2(02):1-6.
    135.黄向春.岩体可灌性分析与评价综述[J].勘察科学技术,2000,4:36-41.
    136.梁润.施工技术[M].北京:中国水利水电出版社,1994.
    137.陈新年,谷拴成.微细或超细水泥类注浆材料及其性能[J].西安矿业学院学报,1999,(9):91-94.
    138. Mitchell,J.K..In-Place Treatment of Foundation Soils[J]. Journ of the Soil Mechanics andFoundations Division,ASCE New York,1970,1:73-109.
    139. King J.C.,Bush,E.G.W..Symposium on grouting;grouting of granular materials[J]. Journal SoilMech. Found.Div.,ASCE,1961,87(SM2):1-31.
    140. Bell,L.A..A cut-off in rock and alluvium at Asprokremmos Dam[C]. Proc. Conf. Grouting inGeotech.Engg.,New Orleans.W.H.Baker(ed.).ASCE,New York,1982:246-263
    141.邝健政,月稳,王杰,等.岩土注浆理论与工程实例[M].北京:科学出版社,2001
    142.夏仲平.水利水电工程施工手册.第1卷:地基与基础工程[M].北京:中国电力出版社,2004
    143.龙建新.砂砾层渗透灌浆研究[D].长沙:中南工业大学,1994
    144.袁越,王晓雷,庞杰文.松散软岩巷道锚注支护注浆材料配比试验研究[J].中国矿业,2012,21(4):100-104.
    145.闫勇,郑秀华.水泥-水玻璃浆液性能试验研究[J].水文地质与工程地质,2004,(1):71-73.
    146.国家发展和改革委员会.JC/T985—2005地面用水泥基自流平砂浆[S].北京:中国标准出版社,2005
    147.刘波,韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南[M].北京:人民交通出版社.2005.9.
    148.陈育民,徐鼎平.FALC/FALC3D基础与工程实例[M].北京:中国水利水电出版社,2008.
    149.何满潮,景海河,孙晓明.软岩工程力学[M].北京:科学出版社,2002.
    150.何满潮,孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京:科学出版社,2004.
    151.何满潮,袁和生,靖洪文,等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京:科学出版社,2004
    152. Yoshida. T. F. Tatsuoka. M. S. A. Siddiquee. Y. Kamegai. And C. S. Park. Shear Banding inSands Observedin Place Strain. Proceedings for the Third International Workshop on Localisation andBifureation for soilsand Rocks,Aussois,France,1993:6-9.
    153. HUANG Z. Stabilizing of rock cavern roofs by rockbolts. Norway: Norwegian Univ ofScience andTechnology.2001.
    154.8HSIEN-JENSTEPHEN TIEN The arching mechanism on the micro level utilizingPhotoelasticityModeling[D]. America: Engineering in Civil and environmental engineering university ofMassachusettsLowell,2001.

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