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第1章 绪论1

1.1 研究背景和意义1

1.2 国内外研究现状3

1.2.1 矿山水害防治技术研究现状3

1.2.2 围岩稳定性研究现状5

1.2.3 围岩稳定性监测技术研究现状8

1.3 存在问题10

1.4 主要研究内容及技术路线10

第2章 近矿体顶板帷幕注浆堵水工艺研究12

2.1 概述12

2.2 矿区地质12

2.2.1 矿区地层12

2.2.2 矿区构造13

2.2.3 围岩蚀变14

2.3 矿区水文地质14

2.3.1 矿区水文地质特征14

2.3.2 矿区主要充水因素15

2.3.3 矿区“天窗”特征16

2.3.4 矿区地下水的补给、径流、排泄17

2.4 近矿体顶板帷幕注浆可行性研究17

2.4.1 近矿体顶板帷幕注浆条件17

2.4.2 注浆方案技术比较18

2.4.3 注浆材料19

2.5 注浆帷幕安全厚度研究19

2.5.1 按抗压强度计算帷幕厚度20

2.5.2 按“三带理论”计算帷幕厚度24

2.6 近矿体顶板帷幕注浆堵水施工研究25

2.6.1 注浆参数25

2.6.2 帷幕注浆施工设计28

2.6.3 注浆堵水效果检测32

2.7 小结35

第3章 堵水隔障带力学特性试验研究36

3.1 试验仪器和试验原理36

3.1.1 岩石密度试验36

3.1.2 岩石抗拉强度试验36

3.1.3 岩石单轴抗压强度及变形试验36

3.1.4 岩石三轴压缩及变形试验37

3.1.5 岩石抗剪试验38

3.2 岩石力学试验结果39

3.2.1 岩石密度试验结果39

3.2.2 岩石抗拉强度试验结果40

3.2.3 岩石单轴抗压强度及变形试验结果41

3.2.4 岩石三轴压缩及变形试验结果44

3.2.5 岩石抗剪试验结果44

3.2.6 试验结果汇总45

3.3 近矿体顶板帷幕注浆堵水机理研究46

3.3.1 注浆对岩石孔隙的影响46

3.3.2 注浆堵水隔障带水理性质47

3.3.3 堵水隔障带岩石密度48

3.3.4 注浆体岩石力学性质48

3.4 小结49

第4章 堵水隔障带稳定性评价50

4.1 非确定性评价方法及其比较50

4.2 集对分析53

4.2.1 多元联系数54

4.2.2 系数i的取值55

4.2.3 集对势等级分序56

4.2.4 多元联系数评价模型57

4.3 堵水隔障带稳定性影响因素分析61

4.3.1 区域工程地质因素61

4.3.2 区域水文地质因素63

4.3.3 工程影响因素65

4.4 稳定性集对评价模型建立67

4.4.1 评价对象因素权集计算67

4.4.2 堵水隔障带稳定性集对分析69

4.5 小结71

第5章 堵水隔障带稳定性数值模拟研究73

5.1 FLAC3D基本原理73

5.1.1 有限差分计算方法73

5.1.2 FLAC3D流-固耦合模拟计算76

5.2 矿房开采模型建立77

5.2.1 工程概况77

5.2.2 采矿方法78

5.2.3 矿房模型78

5.2.4 力学参数及地应力场79

5.3 矿房开采步序模拟81

5.4 开采模拟结果及分析82

5.4.1 堵水隔障带覆岩应力特征82

5.4.2 堵水隔障带覆岩变形特征91

5.4.3 点柱稳定性分析93

5.4.4 间柱稳定性分析96

5.5 小结101

第6章 堵水隔障带稳定性监测系统研究103

6.1 帷幕注浆堵水隔障带现有监测方法103

6.2 光纤岩移监测系统研制105

6.2.1 光纤传感技术基本原理105

6.2.2 光纤岩移监测系统研制106

6.3 谷家台铁矿应用实例112

6.3.1 监测系统安装112

6.3.2 监测结果分析116

6.4 小结119

第7章 结论与展望120

7.1 主要研究结论120

7.2 主要创新点121

7.3 展望122

参考文献123

作者简介131