基于摄影测量的岩体结构面数字识别及采场稳定性分级

采场岩体结构面的分布特征是评价采场及其围岩稳定的重要指标之一。为此,借助三维数字摄影测量系统(ShapeMetrix 3D)对新城金矿-630 m中段采场岩体进行现场原位节理扫描,获取采场岩体结构产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上,结合地应力量测及岩石力学实验数据信息,采用巴顿岩体质量(Q)分类和岩体地质力学分类(RMR)方法对新城金矿的采场稳定性进行分级,并对2种分类方法的结果进行对比分析,得出新城金矿采场上盘、矿体以及下盘的岩体稳定等级为Ⅱ~Ⅲ级,采场总体稳定性均一般或者较差。该方法有效地对新城金矿采场稳定性进行分级,为合理选择采场结构参数及采场顶板支护形式提供可靠的基础数据。     

九仗沟金矿采场岩体稳定性分析及参数优化

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对嵩县山金矿业有限公司九仗沟金矿试验采场进行了工程地质调查、数字摄影、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。利用三维数字摄影测量系统（ShapeMetrix3D）对九仗沟金矿100中段进路采场岩体进行现场节理信息采集,分析得到采场岩体结构面产状、节理间距、节理组数、结构面体密度等参数。在此基础上,结合钻孔窥视及岩石力学试验数据信息,采用岩体地质力学分类（RMR）和巴顿岩体质量（Q）分类方法对采场岩体稳定性进行分级。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场的跨度进行优化设计,分析认为实际生产中应严格将进路采场跨度控制在7.5 m以下,以保证进路采场稳定性。     

基于OED-GRA评价模型的采场岩体参数敏感性分析

针对岩体参数对采场稳定性的敏感性问题,提出一种正交—灰色关联评价模型(OED-GRA),可分析相互影响的多种岩体参数与采场稳定性之间的关联度。选取Hoek-Brown准则岩体参数中的地质强度指标GSI、岩石单轴抗压强度σci、岩石软硬程度常数mi、岩体扰动系数D等4个因素,采用正交试验方法和数值模拟方法进行16次典型的试验。取顶板沉降位移、顶板水平应力、矿柱水平位移、矿柱竖直应力4个指标进行指标满意度的敏感性分析。基于灰色关联理论,求得各评价指标与岩体性质参数的灰色关联系数,并获得Hoek-Brown准则岩体性质参数与Mohr-Coulumb准则岩体力学参数之间的关联系数。研究结果表明,GSI对采场稳定的敏感性最大,D的敏感度明显最小,σci、mi参数敏感性较GSI次之。采用正交灰色关联评价模型,避免了单因素分析敏感性的局限,同时可分析不同量纲的多因素关联度,结论更为客观、可靠,为多因素关联的敏感性分析提供一种新的思路。     

基于岩体质量评价的充填采场稳定性分析

针对金属矿山采场遗留矿柱回采中的采场稳定性问题,利用点荷载强度试验得到单轴抗拉和抗压强度,基于非接触扫描方法对节理化岩体进行结构面信息统计,综合现场点荷载强度、结构面参数信息结果,采用工程岩体质量评价的BQ分级方法对采场围岩进行岩体分级,最终确定了岩体按质量分级主要为Ⅲ级,局部岩体为Ⅳ级。该方法能够实现非接触式扫描节理岩体获取结构面信息与岩石力学实验相结合的岩体质量评价,从而为类似矿柱回采工程提供参考。     

某铁矿岩体力学参数工程化处理

矿山开采方法优选、采场结构优化、采空区及矿柱的稳定性分析、爆破参数优化等一系列工程都需要以岩石力学参数作为基础,岩石力学参数的准确程度直接影响工程设计及施工的质量。某铁矿采用室内岩石力学实验,简要分析几种常用的岩体力学参数的工程处理方法的特点、适用条件及范围。综合考虑几种工程处理化方法的取值结果,得出矿区3组岩体的力学参数。     

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。     

基于GSI的深部节理化岩体工作面稳定性分析

针对节理岩体力学参数选取困难问题，基于地质强度指标GSI，结合损伤力学原理和广义Hoek-Brown准则构建考虑节理强度的节理岩体力学模型，对深部节理化岩体工作面进行了稳定性分析。结果表明：所给出的节理等效系数能较好地描述节理间距与GSI之间的关系，节理岩体的破碎程度对工作面的稳定性产生了影响，随着岩体破碎程度的提高，工作面易发生顶板冒落、煤壁片帮等现象；当岩体较为破碎时，顶板失稳主要由节理的发育、贯通引起；岩体的完整性较好时，顶板的稳定性受采空区悬臂段顶板的影响较大。     

白牛厂矿节理化岩体力学参数与采场安全跨度评价

白牛厂矿岩体节理发育、质量差,直接影响采场的稳定性。为了较真实地获得矿区岩体的力学参数,并准确评价采场安全跨度,先对扩展后的Hoek-Brown准则进行了部分修正。然后引入岩体节理间距Js,对传统的GSI确定方法进行了改进,以使节理化岩体结构的描述定量化;再结合Hoek-Brown准则的经典公式,对各种岩体力学参数进行处理。最后,推导了地质强度指标GSI与RMR、Q之间的数学关系,利用Barton提出的工程跨度经验公式,对矿区6种主要岩体采场安全跨度进行了评价,得出了井下无支护采场安全跨度应不大于10m的结论。所用的方法为节理化岩体力学参数的估计提供了一种简单、易行的途径,对采场安全跨度的评价也与生产实际相符,适合在同类矿山中应用。     

石材矿山地下采场结构参数正交数值模拟试验研究

采用露天开采的石材矿山存在一系列问题,如破坏植被、污染环境、高陡边坡潜在地质灾害危险、剥离量大、经济合理剥离比接近境界剥采比而迫使矿山关闭等。为有效开发石材矿产资源,开展石材矿山地下开采技术研究,尤其是地下采场结构参数的研究是十分必要的。以某地下大理石矿山为工程背景,采用多指标综合评价、数值模拟与正交试验相结合的方法,对地下采场稳定性影响因素进行了综合指标评价与敏感度分析,并在此基础上优化了采场结构参数;结果表明:(1)采场跨度对采场稳定性的影响最大,顶板厚度和采场高度的影响次之,矿柱宽度的影响最小;(2)地下采场结构参数为跨度8m,顶板厚度6m,高度16m,矿柱宽度6m。研究成果可为类似石材矿山地下采场结构参数设计提供参考。     

大洞金矿采矿工艺与采场稳定性分析研究

大洞金矿+65 m以上标高矿体属于急倾斜极薄矿体,该矿体原采用浅孔留矿法开采,安全性差且损失贫化率较高,为保证采场生产安全和提高生产能力,提出采用削壁充填采矿法开采.对矿岩体开展岩石力学参数测试、岩体工程地质条件分析与质量评价,并结合Mathews图解方法对采场、采场顶板、采场上盘围岩稳定性进行分析研究,研究结果表明:...     

青龙沟金矿露天转地下采场稳定性分析及控制

以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景,采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查,获取矿岩结构面信息,并结合室内岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用 Mathews 稳定性图法,分别计算出在未支护情况下,采场顶板、上盘和下盘保持稳定的最大长度分别为 52.5 m、35.84 m 和 12.11 m。综合考虑现场工程地质与施工条件,确定采场的最大可能暴露长度 34 m。应用 FLAC3D 对所确定的采场结构参数进行数值模拟,数值模拟结果表明在采场下盘出现较大范围的塑性破坏,这与稳定图法分析结果相一致。运用经验图表法进行采场锚索支护设计,提出了采场下盘锚索支护结构参数。通过对锚索支护采场进行数值分析结果表明,当在矿体下盘采用锚索支护后,支护后下盘围岩的最大水平位移以及塑性区范围均显著减小,设计的锚索支护参数能够确保下盘稳定。该研究为类似矿山采场结构参数确定及其支护形式选择提供参考。     

巴鲁巴铜矿节理裂隙调查及岩体质量评价

为了掌握巴鲁巴铜矿矿岩节理裂隙分布情况及矿岩稳定性,为采场结构参数与支护技术优化提供依据,采用详细测线法进行节理裂隙调查统计。借助CSIR地质力学分类方法,依据调查结果、矿区地应力测量和矿岩岩石力学性质试验结果对节理裂隙的统计及其与地下巷道、采场围岩稳定性的关系进行了分析。对矿区分布的主要岩组进行岩体质量分级评价,结果表明巴鲁巴铜矿节理裂隙十分发育,岩体质量中-良,井巷工程需要加强支护。     

岩体声发射量化指标在采场稳定性监测中的应用

基于岩体破裂过程中的岩体声发射事件率和能率等测试参数,研究评价地下采场岩体稳定性的声发射相对强弱量化指标,以更有效地进行围岩稳定性评价.岩体声发射相对强弱指标可消除声发射测试参数受工程布置和地质构造等环境因素的影响,综合考虑事件率及其变化率和相对强弱指标,可以更准确地预测采场围岩的稳定性.利用声发射相对强弱指标评价岩体稳定性,结果与实际情况具有较好的一致性.     

基于扩展的Mathews稳定图法的采场稳定性评价及参数优化

为了分析大尺寸采场的稳定性并优化采场参数,对森鑫矿业三道桥铅锌矿试验采场进行了现场地质调查、地质编录、室内岩石力学试验等工作,得到了评价矿山岩体质量的多种基础指标。对试验采场矿岩进行了岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数。根据取得的结果,利用扩展的Mathews稳定图法对试验采场在当前尺寸下的稳定性进行了分析,试验采场上盘的破坏概率较大,需要进行采场结构参数的优化。基于扩展的Mathews稳定图法对试验采场参数进行优化,利用理论法和数值模拟对优化的结果进行验证。验证的结果与利用扩展的Mathews稳定图法得出的结果一致,最终确定了试验采场需保留顶柱的安全厚度为7 m。     

大型复杂群空区下采场稳定性分析

绍兴铜都矿业有限公司由于长期采用分段空场法回采,导致在-385 m水平以上存在52万m3的复杂采空区群,出现了采场垮塌、地表塌陷等严重地压现象,对深部开采安全已造成严重威胁。为此,在矿山岩体工程地质条件研究的基础上,综合运用三维弹塑性有限元正交试验方法、极限分析法和弹性力学小变形薄板理论等多种岩石力学理论方法,分析计算分段空场法采场的稳定性,评价和预测了分段空场法采场和矿柱的力学行为和破坏特征,为深部采场提供了合理的采场结构参数,有效指导了试验采场6.4万t矿量的安全回采。     

采场稳定性分类

本文根据Bieniawski的地质力学岩体分类法的基本原理,基于岩石的单轴抗压强度、RQD、节理间距、节理状态和地下水条件等五个参数,定出一种采场稳定性分类方法。文中分别给出五个参数的评分,并根据顶板、矿柱及底板岩体的各自评分,分别乘以系数0.6,0.25,0.15,然后相加得出采场稳定性评分R_v,再根据是否有结构面穿过进行修正,最后得出最终评分。将其分为五级,分别给出了采场不同跨度和相应的稳定时间和围岩处理措施。     

采动岩体工程分类及力学参数估算方法研究

为解决采动岩体数值计算中力学参数问题,基于覆岩三带理论及工程实践,提出了以现场可直接测量的采动岩体完整性指数、三带发育高度为分类指标的采动岩体工程分类法,建立了岩体纵波波速与地质质量指标的关系,推导了Hoke-Brown准则中关键参数的计算公式,实现了采动岩体力学性质的定量评价,总结了采动岩体力学参数取值的一般规律。工程实践表明,该分类方法及力学参数估算方法简便实用,符合工程实际。     

节理岩体的边界元模型及其应用

边界元法广泛应用于岩石力学问题的最大障碍是岩体的非均质及其包含的大量节理断层，本文采用多子域思想结合节理断层的非线性模型较好地解决了这一难题。该法在老厂锡矿的应用较好地解释了该矿采场顶板的冒落机理。     

南尧金矿采矿工艺与采场稳定性分析研究

南尧金矿+20 m以上标高矿体属于倾斜薄矿体,该矿体原采用浅孔留矿法开采,安全性差且损失贫化率较高,为保证采场生产安全和提高生产能力,提出采用上向水平分层充填采矿法进行开采。对该矿岩体开展岩石力学参数测试、岩体工程地质条件分析与岩体质量评价,并结合Mathews图解方法对采场、采场顶板、采场上盘围岩稳定性进行计算分析,结果表明：南尧金矿石英岩和粉砂质板岩均属于差岩体,采用浅孔留矿法开采矿体无法保证采场上盘围岩的稳定性,而选取上向水平分层充填采矿法作为采矿方案可行,能有效保证采场安全,提高矿石回收率,从而增加矿山经济效益。     

用于采矿设计的岩石力学可行性研究方法

诺兰达技术中心（NTC）最近利用金刚石钻孔及地下测绘获得的岩石力学资料对采矿设计进行可行性研究。所采用的主要参数为岩体质量，岩体应力状态及矿体的儿体形态。地质资料和经验的设计技术融合在一起，形成对勘探工程或生产矿山内新矿点进行岩石力学评价的方法。采用岩石力学资料对采矿进行设计的基础为修正的岩体分类NGI（Q）系统（Barton等，1974）和修正的稳定性图形（Potvin等，1989），Q系统岩体分类根据以下6个参数进行描述：式中：Q-岩体质量；SRF-应力折减系数；RQD-岩石质量指标；Jn-节理组数；Jr-节理粗糙度；Ja-节理蚀…