地下铁矿床灰岩顶板突水机理及注浆堵水效果实验与模拟研究

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本文以古家台铁矿深部开采和注浆帷幕堵水为工程背景,在对古家台铁矿大量地质资料调查和分析的基础上,进行了室内岩石力学试验、岩石渗透性试验、压汞仪岩石空隙率试验、充填体土工试验,得到了各类岩石以及充填体的物理力学参数以及渗透性参数。然后利用SURPAC软件建立的真实三维地质模型,运用大型岩土有限差分数值模拟软件FLAC3D,模拟了真实矿体开挖、填充对顶板的扰动,分析了顶板的应力、位移、塑性区,判断了注浆顶板是否会发生透水事故。本文的主要研究工作如下:(1)对矿山水文地质条件进行调查和分析后得知,矿体顶板灰岩的岩溶裂隙较发育,且富水性强,对采矿构成很大威胁,因此确定顶板为研究的对像,数值模拟分析的目标。(2)通过FLAC3D软件的学习,熟悉流固耦合理论,明确数值模拟需要的材料参数。(3)通过对现场取得岩样进行的各类试验,得到了各类岩石的物理力学、渗透性参数,为数值模拟提供了可靠的材料参数。(4)利用FLAC3D软件提供的开挖以及填充功能,凭借FLAC3D的强大的流固耦合计算功能对真实的开挖填充过程进行模拟。(5)基于对流固耦合模型计算结果的分析,矿房顶板和注浆灰岩顶板在扰动下的塑性区都还没有贯通,注浆灰岩的隔水性能够得到保证。得出结论:不会发生突水。(6)与不考虑渗流的情况作了简单的比较。
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