岩体工程安全（通用4篇）
岩体工程安全 篇1
结构面网络模拟是运用概率统计学的原理, 借助于计算机等处理手段, 在野外实测的基础上模拟与实测结构面在统计特征上相同的结构面网络, 进而确定一系列具有普遍意义的岩体物理力学参数。
结构面网络模拟是应用Monte-Carlo随机模拟原理对岩体结构面产状、迹长、间距、密度等随机形态参数进行随机抽样、随机变换、归一化处理等, 获得这些参数的统计规律, 预测区域内岩体的结构特征。
Monte-Carlo随机模拟起源于二战期间, Von Neuman与Ulam在对裂变物质的中子随机扩散进行直接模拟中, 以世界著名的赌城——Monte Carlo (蒙特卡洛) 作为该项研究的秘密称呼而得名。它是一种依据统计抽样理论, 利用电子计算机研究随机变量的数值计算方法。
Monte-Carlo随机模拟根据对于某一随机变量的抽样统计出的具体的概率分布形式, 利用一定的随机数生成方法, 生成其概率分布形式与该随机变量的分布形式相似或平行的随机数序列, 它实际上是抽样统计的逆过程。
目前, 岩体结构面网络模拟已广泛应用于岩体力学研究之中, 徐继先 (1990) 作了岩体结构面三维网络模拟。目前应用较多的还是二维平面网络模拟, 潘别桐等开发的平面网络模拟可得如下结果:岩体结构面平面网络图, 岩体结构面连通网络图, 结构面密度随方位变化图及数据, 岩体质量指标 (RQD) 随方位变化图及数据等, 该成果可用于岩体结构面连通性分析, 结构面密度统计、RQD值的特征值及方向的确定等。可对岩体结构参数进行估算、对岩体结构特征、完整性进行分析。
1 岩体结构面网络模拟方法
岩体结构面网络模拟一般按照以下步骤进行。
(1) 对岩体结构均一区系统统计岩体结构面, 即野外采样。
(2) 对结构面观测数据进行合理分组。
(3) 对每组结构面确定其形态参数的分布形式及特征值, 并用采样偏差进行校正, 建立结构面概率模型。
(4) 对主要结构面确定其位置及形态参数。
(5) 整理数据输入计算机。
(6) 依次读入每组结构面的基本数据, 对每组结构面重复 (7) - (12) 的工作。
(7) 确定该组结构面体密度及模拟区内结构面数目, 重复 (8) - (11) 步的工作, 随机生成如此多数目的结构面。
(8) 结构面中心点 (即圆心) 坐标随机模拟。
(9) 结构面产状随机模拟。
(10) 结构面直径随机模拟。
(11) 结构面隙宽随机模拟。
(12) 对模拟结果进行检验, 若不符合结构面原概率模型, 重新模拟。
(13) 绘制网络图。
(14) 输出图形及结果。
2 岩体结构面网络模拟技术工程应用
为了更好地从不同角度对岩体结构面网络进行研究分析, 充分利用三维网络图来解决岩体力学问题, 经常需要从结构面网络三维图中生成一系列切面图。
根据生成的结构面网络三维图, 在空间直角坐标系中, 可求出任意一条结构面与切面交线的方程与端点坐标。有一对端点坐标就说明有一条结构面与切面图相切, 可以在剖面图中画一条代表该结构面的直线。把所有结构面都计算完, 就可以自动生成岩体结构面网络图的切面图来。
2.1 结构面连通性分析
岩体结构面连通性分析一般针对两种情况进行, 一是考虑裂隙岩体的渗透性, 进行结构面连通性分析;一是考虑工程岩体的稳定性, 搜索可能的滑移、崩塌块体, 进行结构面连通性分析。
2.2 岩体RQD值估算
按照最初的定义, RQD (rock quality designation) 是指钻孔进尺L内长度大于10cm的岩心累积长度与L的百分比, 它是用来描述岩体块度与岩体质量好坏的指标。根据上述定义, 可以在岩体结构面网络图中布置一条测线代表“钻孔”, 它被各条结构面截断成的线段可视作“岩心柱”, 计算RQD值。
式中各符号意义同上。
2.3 结构面密度估算
通常所说的结构面密度一般是指结构面线密度, 它是结构面法线方向上单位测线长度交切的结构面条数。因此, 可以同样参照RQD值的估算方法, 在结构面网络图中布置测线, 统计它所交切的结构面数目再除以测线的长度, 可得结构面密度。当然结构面密度也是随测线布置的方位的变化而不同。
当然, 由于结构面密度与结构面间距成倒数关系, 也可以根据前文中的介绍, 由结构面间距计算结构面密度的平均值。
2.4 其他
利用结构面网络模拟可以进行空间隔离体、潜在滑移面的搜索等。
3 结语
本文介绍了结构面网络模拟的基本原理, 在此基础上讨论了其工程应用, 相关研究结论可为工程实践应用提供一定的借鉴意义。
摘要：结构面网络模拟是应用Monte-Carlo随机模拟原理对岩体结构面产状、迹长、间距、密度等随机形态参数进行随机抽样、随机变换、归一化处理等, 获得这些参数的统计规律, 预测区域内岩体的结构特征, 可对岩体结构参数进行估算、对岩体结构特征、完整性进行分析。本文讨论其基本原理并对其工程应用进行研究。
关键词：结构面,网络模拟,工程应用
参考文献
[1]李智毅, 王智济, 杨裕云等.工程地质学基础[M].中国地质大学出版社, 1990.
[2]刘雄贞.三峡工程岩体结构面刚度特性试验[J].长江科学院院报, 1998, 15 (2) :25～27.
[3]晏鄂川, 唐辉明.工程岩体稳定性评价与利用[M].中国地质大学出版社, 2002.9.
岩体工程安全 篇2
大庙斜长杂岩体为我国唯一的中、晚元古宙形成的杂岩体,主要由斜长岩、苏长岩、纹长二长岩组成。斜长岩杂岩体和密云奥长环斑花岗岩、长城系大红峪组钾质火山岩,以及广泛发育的基性岩墙群一起可能代表华北陆块1 750 Ma~1 650 Ma大陆裂解事件的岩浆作用产物。该岩体沿红石砬—大庙深断裂带北侧产出,总体倾向北,倾角60°~70°。岩体西起滦平哈叭沁,向东经大庙、王营至马营,全长18.0 km,北起韩麻营镇牛蹄子沟,南至大庙—王营一线,宽9.0 km,形态似三角形,面积约88.0 km2,其中斜长岩构成杂岩体的主体,出露面积约74 km2(占85%左右)[1,2]。
斜长岩为中粗粒结构,块状构造,主要由斜长石组成,其他矿物甚少,一般粒径3 mm~5 mm,岩体中心(压青地西)见堆积结构,斜长石巨晶达1.0 m。斜长石普遍受到自变质(气液)作用,即钠黝帘石化,原斜长石牌号为拉长石(An52)。由于受到后期构造及苏长岩和铁矿浆贯入影响,斜长岩碎裂结构较发育,常出现斜长石晶面断裂、弯曲现象。斜长岩经采用40Ar/39Ar中子活化法测定的年龄为1 656.4 Ma;Sm—Nd等时线法的年龄(1 735±293)Ma,分析确定斜长岩生成时代在17亿年左右[3]。杂岩体内铁矿主要为岩浆晚期钒钛磁铁矿床和铁磷矿床,岩浆晚期钒钛磁铁矿,均分布于斜长岩杂岩体内,是本区目前主要的矿床类型,已探明铁矿储量近3亿t;远景资源量20亿t,其中大型矿床3个,中型矿床3个;探明铁矿磷矿资源储量3亿t,大型铁磷矿床2个,中型铁磷矿床1个。
针对大庙斜长岩杂岩体的研究多集中在时代和性质及其中分布的矿床研究,目前随着矿产大规模开采,竖井、平硐的开挖,其工程特性的研究不可避免的成为了一项重要的研究内容。
本研究采用的是RMT-150C岩石力学试验系统,该系统是专为岩石和混凝土一类的工程材料进行力学性能试验而设计的。试验系统采用数字控制式电液伺服试验机,可完成单轴压缩、单轴间接拉伸、三轴压缩和剪切等多种岩石力学试验。试验仪器见图1。
本次研究进行的试验主要参考了《土工试验方法标准》[4]《工程岩体试验方法标准》[5]。
1 斜长岩单轴抗压试验研究及分析
利用钻孔所取岩芯制样,对不同深度的12组新鲜岩芯进行了天然及饱和状态下单轴抗压强度试验,试验结果如图2,图3所示,应力—应变曲线均有明显峰值呈现。
通过对各试样的应力—应变关系图进行分析,得到各组斜长岩天然及饱和状态下各试样的单轴抗压强度,并将不同埋深岩样的单轴抗压强度试验结果绘图,得到斜长岩单轴抗压强度随埋深变化的曲线图(见图4),斜长岩单轴抗压强度随埋深的增大而增加趋势明显。
为了方便研究及经验交流,对其单轴抗压强度进行线性回归,统计过程中从工程安全角度考虑出发,剔除了部分异常数据,回归结果如图5所示。
同时计算各组斜长岩的软化系数并对其进行了统计,得到斜长岩软化系数分布范围为0.772~0.980,平均值为0.912。
2 斜长岩三轴压缩试验研究
岩石三轴压缩实验(简称三轴实验),实质是对处于三向受压环境中的地壳岩体的力学性状的一种模拟。相对于其他一些所谓的常规实验,三轴实验属较复杂的高级实验,它可以获取相应于岩体不同围压条件下(或深度)的抗压强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比以及相对准确的确定凝聚力和内摩擦角。
2.1 斜长岩抗剪强度指标分析
目前尚无适用于各种材料的力学强度理论,通常根据不同的材料选择不同的强度理论。实践证明,在诸多的强度理论中,摩尔强度理论比较适用于拉伸与压缩强度不相等的岩石之类的脆性物质,因此在工程和岩石力学实验中被广泛应用[6,7]。
一般来说,利用三轴压缩试验不同围压(σ3)对应的强度(σ1)做摩尔应力圆,摩尔应力圆的包络线的坡角为内摩擦角,而包络线与纵坐标(τ)的截距为内聚力。
关于岩石强度包络线的形态,目前尚存在许多看法,一般说,对于软质岩石,压力不大时表现为直线,随压力增大,包络线有下弯趋势,在工程中采用直线段就够了[8,9]。
本次研究试验采用围岩分别为:0.5 MPa,1.0 MPa,2.0 MPa,3.0 MPa,5.0 MPa,7.0 MPa,9.0 MPa进行,利用试验数据绘制摩尔应力圆,利用绘制摩尔圆包络线发现,斜长岩的低围压(0.5 MPa,1.0 MPa,2.0 MPa,3.0 MPa)的应力圆切线与高围压(5.0 MPa,7.0 MPa,9.0 MPa)的应力圆切线不是同一条直线,得到斜长岩强度包络线如图6所示。强度包络线可分为两段,其中小围压条件:切线截距小、斜率大,即小围压条件下三轴压缩试验得到的内聚力小,而内摩擦角大。大围压条件:切线截距大、斜率小,即大围压条件下三轴压缩试验得到的内聚力大,而内摩擦角小。
2.2 斜长岩三轴试验破坏模式分析
岩石三轴试验的围压条件直接影响了岩石的破坏机制,岩石的破坏机理又决定了其力学性质,低围压试件脆性张破坏[10]。
从本次试验岩样破坏图7中可以看到,图7a)高围压斜长岩破坏为剪切破坏,图7b)低围压条件下(0.5 MPa)岩石破坏以脆性张破坏为主。因此,斜长岩在较高围压下的破坏应是剪破坏的机制,可选用摩尔库仑强度理论进行抗剪强度分析。
3 结语
斜长岩天然及饱和单轴抗压强度具有随埋深的增大而增加的规律,可采用线性回归方法对该规律进行描述,本次试验研究得到规律为岩石天然及饱和单轴抗压强度表达式为:
y=15.569x-492.49,y=19.379x-624.12。
统计结果还得到了其软化系数分布范围为0.772~0.980的结论。三轴压缩试验中较小围压条件下得到的内聚力小,而内摩擦角大,较小围压条件下岩石的破坏形式与高围压条件下也不相同,摩尔库仑准则适用于确定高围压条件下岩石的抗剪强度指标。由于本次研究试验样本有限,因此研究结果具有一定随机性。但研究成果可为相关工程及今后进一步的研究工作提供参考和借鉴。
参考文献
[1]杜维河,李国兴.河北省承德市大庙斜长岩杂岩体超大型钒钛磁铁矿床研究[J].河北地质,2007(4):14-17.
[2]解广轰,王俊文.大庙斜长岩杂岩体侵位年龄的初步研究[J].地球化学,1988(1):13-16.
[3]解广轰.大庙斜长岩杂岩体的岩石学特征[J].地球化学,1980(3):263-277.
[4]GB/T50123,土工试验方法标准[S].
[5]GB/T50266,工程岩体试验方法标准[S].
[6]郭中华,朱珍德,余湘娟,等.灰岩强度特性的三轴压缩试验分析[J].河海大学学报,2002,30(3):93-96.
[7]易达,刘洁荣,葛修润.岩石三轴压缩任意围压下应力—应变曲线的预测方法研究[J].岩土工程学报,2008,30(7):1061-1065.
[8]郭志.关于三轴试验的概念[A].中国岩石力学与工程学会第四次学术大会论文集[C].1996:186-189.
[9]吴景浓,廖远群.广东国际大厦基础岩石三轴试验[A].高层建筑与桥梁基础工程学术会议论文集[C].1989:1-6.
地震引发某危岩体防治工程设计 篇3
关键词：危岩体,赤平投影,治理措施
1 概述
2008年5月12日14时28分,四川盆地西部龙门山断裂带发生了震级高达Ms8.0级的汶川特大地震。强烈的地震不仅对建筑物和构筑物造成极大破坏,产生重大的人员伤亡和财产损失,而且还触发了大量崩塌、滑坡地质灾害。甘肃省陇南市某危岩体即是由于地震引发的地质灾害之一,该段斜坡分布的危岩体威胁该村38户约180人的生命、财产安全,特别是位于村内一所由银监会投资设立的小学,威胁校内师生约50人。本文在对该危岩体现场考察的基础上,对危岩体中1、2号危岩体做了较为具体的描述,同时,结合危岩体地质结构特征采用赤平投影的方法分析了危岩体变形失稳的模式,最后根据对变形失稳模式的判断,采用定量计算的手段,对危岩体采取了锚杆和主动防护网的防治措施。根据施工后的情况,取得了较好的防治效果。
2 1#、2#危岩体变形特征及稳定性分析
1、2#危岩体位于斜坡左上方的条梁上,两处危岩体性质相近。两处危岩体均由中厚层灰岩组成,1#危岩体面积约495m2,厚度2~3m,危岩体积约1200m3,2#危岩体面积约550m2,厚度约2m,危岩体积约1100m3。两处危岩体产状紊乱,基本产状为30°∠5°,多为已发生移动的岩体,本次选取有代表性的结构面进行统计和描述,薄层灰岩节理裂隙极其发育,局部有粉土或碎石充填。下伏基岩为千枚岩夹板岩,地层产状20°∠5°,产状反倾。坡面岩石在各个结构面作用下极为破碎,岩石崩落、掉块等灾害发生易发,严重威胁坡脚村民安全。
在本次勘查中1、2#危岩体斜坡共统计各类结构面20组,统计内容包括各组结构面的产状(倾向/倾角)、结构面间距、结构面延伸长度、结构面张开度(裂缝宽度),统计结果见表1。
采用赤平投影法对统计的结构面进分析,进而分析1#、2#危岩体变形特征及稳定性。对1、2#危岩体斜坡的上述统计结构面进行赤平投影,生成结构面等密度图(如图1,2所示)。
根据等密度图可以看出,1、2#危岩体一共4组优势结构面,分别为第1组45°∠65°;第2组190°∠80°;第3组220°∠75°;第4组250°∠60°。结合等密度图分析结果,对照危岩体灾害发育现状,主要是已崩落区域结构面情况,说明等密度图分析结果与现场实际吻合较好。
通过上图分析得出如下结果:
1)第1组结构面极点落入倾倒不稳定区,沿该组结构面可能发生倾倒破坏;
2)2/4结构面交线的极点以及第4组结构面极点落入滑动区,说明在各组结构面交线作用下1、2#危岩体会发生楔形体破坏;
3)其余结构面及结构面交线极点未落如倾倒及滑动区。
根据赤平投影分析,1、2#危岩体主要治理对象为1、2、4组结构面发育区域,在1、2、4组结构面的作用下危岩体主要失稳模式为滑动破坏、楔形体破坏以及倾倒破坏。
3 落石运动计算
3.1 落石速度计算
本次斜坡无明显台阶,且相邻段坡角度相差小于5°,落石计算速度按任意形状物体沿坡面滚动理论计算:
式中:V———岩块崩落到地面时的速度;
H———石块坠落高度,本次危岩体取为110m;
g———重力加速度,取为9.81m/s2;
k———石块沿山坡运动所受阻力特征系数,按下列条件取值。
3.2 落石弹跳距离计算
石块在撞击坡脚平台后,其运动轨迹曲线方程为:
ρ———恢复系数,本次勘查按密实岩块堆积层,恢复系数取0.5;
λ———瞬间摩擦系数,本次勘查按密实岩块堆积层取值,瞬间摩擦系数取0.3。
Φ———入射角,通常采用山坡坡脚a为入射角的值,取为45°。
落石第一次弹跳的最远距离X0为:
4 治理工程设计
针对1、2#危岩体治理设计措施为:沿上述三组结构面反倾向布设锚杆、GPS2型主动防护网、危岩清理。
1、2#锚杆工程设计入射角度与结构面倾向相反,锚杆设计入射方向90°,入射角度与水平面夹角20°,2根直径Φ16钢筋,长度4.5m,锚杆在岩坡面上水平间距4.5m,竖向间距4.5m,累计布设80根、88根。
1、2#危岩体在多组结构面作用下围岩破碎,采用GPS2型主动防护网支护,布设总面积分别为590m2、780m2。网的型号DO/08/300:菱形钢丝绳网,钢丝绳直径为Φ8,网孔尺寸(菱形边长30mm);每块网的尺寸4m×4m,地形变化复杂处可采用4m×2m,采用8mm钢丝缝合线与支撑绳连接。
锚杆:锚杆材料Φ16钢筋;锚孔深度4.5m;孔径50mm;砂浆强度M30;孔口凹槽直径20cm,深20cm;锚杆抗拔力大于50k N。
支撑绳:横向采用φ16钢丝绳,纵向采用φ12钢丝绳,布设尺寸4.5m×4.5m,地形变化复杂处可采用4.5m×2.5m,并进行张拉。
钢丝格栅网:防护较破碎的危岩体,尺寸依据破碎危岩体面积而定,格栅网用直径Φ2.2的钢丝绳制成,并与支撑绳连接。
通过治理工程的实施,取得了较好的防治效果。
5 结论
1)现场调查,详细统计了危岩体节理面的发育情况,利用赤平投影方法合理的确定了危岩体的失稳模式。对于相似类型的危岩体可以通过赤平投影的方法合理确定危岩体失稳模式;
2)通过现场的调查合理确定计算参数,用科学的计算方法计算了落石的速度和距离,计算结果可作为治理设计的依据;
3)通过采用危石清理+锚固+主动防护网+被动防护网的治理措施,取得了较好的防治效果,可以作为类似工程的参考。
参考文献
[1]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,2001.
[2]郑颖人,陈祖煜,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.
银波铅锌矿岩体工程稳定性评价 篇4
银波铅锌矿位于朝鲜民主主义人民共和国黄海北道银波郡光明里, 矿区的气候属大陆性气候。该矿是一个已生产有30多年的老矿山, 原设计生产规模为1 2 0×104t/a, 其外部的交通、供电、供水条件以及地质资源条件都较好, 但由于井下涌水淹没了矿井以及朝方的经济困难等原因, 使矿山停产达10年之久。尽管该矿铅锌的综合平均品位不高, 但按现在的市场经济条件分析与测算, 预计矿山规模为9 0×104t/a时的建设投资约为3～3.5亿元, 平均年产值为1.5亿元, 以精矿产品返还投资的偿还期限为4.9年, 经济效益较好。因此, 为了恢复生产, 对整个矿山进行系统改建, 本文在矿山现状分析的基础上, 根据矿区地质条件, 进行了岩体工程稳定性分析, 为进一步采矿设计提供理论基础。
2 矿山现状
银波铅锌矿床的开发原系采用露天开采, 共有南沙和远东两个露天开采区, 采深约80m (露天盆底标高+25m) , 露天开采已于1985年结束并转入地下开采。
地下开采, 大致分为三个区, 即中央竖井区、远东区以及闪电、石岩区, 中央竖井区主要负责南沙、新村、瓦东矿段的开采;远东区主要负责远东矿段的开采;闪电、石岩区主要负责闪电、石岩矿段的开采。
中央竖井区建有2条竖井和3条斜井, 中段高度为50m, 自地表+110m至-300m有8个水平运输巷道, 分别为海拔+45m、0m、-50m、-100m、-150m、-200m、-250m、-300m水平, 运输巷道为东西方向。矿石通过设在中央竖井 (断面为6.6×4.06m, 从+83～-250m以下, 长约350m, 配有双箕斗和双罐笼) 旁侧的溜矿井放到井下-175m的破碎硐室, 经900×1200mm的颚式破碎机破碎后即通过竖井箕斗提升至+83m水平卸入中间矿仓, 再装入5t矿车, 由10t电机车经平硐及地表运输运往选矿厂选厂竖井, 通过选厂竖井箕斗提升到182.6 m后卸入选矿厂的原矿仓。在中央竖井的-200m以下还有一个溜井矿仓, 但再无井下破碎设施。在中央竖井的东侧北面有一条新村辅助竖井 (从+83～-250m以下, 长约350m, 断面为5.36×2.4m, 配有双箕斗) , 原作为提升废石的辅助井, 因无设备而没有再用。在中央竖井的西侧有3条斜井, 分别为4号、5号、6号斜井。4号斜井 (宽×高为6.1×2.5m, α30°) , 从+105～-65m, 长约353m;5号斜井 (断面6.5×2.5m, α40°) , 从+105～-320m, 长约678m;6号斜井 (断面6.1×2.5m, α40°) , 从+105～-220m, 长约521m。5号与6号斜井目前还运行着, 4号斜井已不用, 可作为风井。另外有1条靠近选矿厂的选矿竖井 (断面5.3×2.24m, 总长度约179m) , 属于转载提升竖井, 它位于中央竖井的西侧、矿体的南面, 距矿体约500m。
远东区有3条斜井和1条盲斜井, 生产的矿石通过其中的1号斜井 (断面6.5×2.5m, α35°, 从+95～-120m, 长约375m) 的箕斗提升至地表后经转载至翻斗汽车运往地表矿仓, 再装入5t矿车沿+83m水平的运输线路与平硐运到选厂竖井矿仓装入箕斗提升到选厂原矿仓。2号斜井 (断面6.5×2.5m, α=50°, 从+105～-50m, 长约203m) 现已不用。7号斜井 (断面5.2×1.8m, α60°, 从+80～-100m, 长约208m) 目前无钢轨, 可作为风井用;下部-100～-250m以下还有1条盲斜井 (断面5×2m, α40°) 。
西区的闪电矿段有1条竖井 (自地表+85m至-170m, 断面5.2×3.5m) , 自地表至-150m有3个水平运输巷道, -150m水平的运输巷道正在建设中。石岩矿段有1条竖井 (自地表+95m至-270m, 断面5.25×3.3m) , 正在建设-50m和-100m水平运输巷道。该区的闪电竖井区-100m至-200m以下也有1条盲斜井 (断面5×2m, α40°) 。
上述无论是竖井还是斜井, 提升矿石或废石均采用箕斗或吊桶。
中央竖井区与闪电、石岩竖井区, 在-100m水平是相互贯通的, 但由于考虑到井下涌水大和防水的原因, 已在闪电矿段与远东矿段之间及远东矿段与南沙矿段之间分别用防水墙进行了隔离。因此西部闪电、石岩矿段用箕斗提升至地表的矿石用汽车运至+83m地面运输线路中间矿仓, 再放入5t矿车由10t电机车运往选厂竖井并由此提升卸入选厂的原矿仓。
上述这些竖井和斜井均未支护, 竖井采用间隔木框和木罐道装备。
各矿段的中段水平运输巷道平均长度为800m, 巷道规格为5.7m2 (2.3×2.5m) , 也基本上不支护。
坑道内与地面运输铺设24kg/m轨道, 用5t、1t或2t矿车与电机车运输。
矿山原采用垂直扇形深孔爆破分段空场采矿法[1,2]、水平深孔爆破阶段矿房采矿法[3]、留矿采矿法[4]、有一些还采用了留矿采矿法或硐室爆破的方法进行拉槽工作以提供深孔落矿的空间。钻凿深孔多采用φ165㎜的大直径深孔钻机。爆破的块度比较大, 有大于650㎜的, 大块率可达30%。底部结构无电耙巷道, 仅有二次破碎平巷, 从二次破碎平巷至中段运输巷道之间的放矿溜井多, 且放矿漏斗和闸门都为木结构 (加铁皮底板) 与手动闸门。各矿段各矿体的编号均无规律, 实际上是同一个矿体却在不同的中段编为不同的号, 也无正常的回采顺序。目前的矿块分布可从南沙矿段的+45m中段一直分布到闪电矿段的-150m中段以及远东、新村矿段的-250m中段, 因此矿山的回采和出矿实施的是多中段作业的方式。探矿工程在远东矿段的5号斜井已抵达-300m中段;在-200m、-250m中段已推进到瓦东矿段。
3 岩体工程稳定性评价
3.1 地质概况
该矿地处朝鲜南部载宁江源头的丘陵山区, 平均海拔90～120m (相对零度以海拔0 m为基准) , 地形的相对高差仅为30m。矿区出露地层分布有上元古代祥原系的白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩。由于中生代地质运动, 矿区主体构造为走向东西的瑞拉背斜、雪花山向斜、长寿山背斜, 它们形成了矿区褶皱构造的基本骨架。褶皱的长度为20～40㎞, 宽度为6～8㎞, 褶皱轴向一般为北东60～80°, 褶皱的波长从南至北逐渐扩大。褶皱的两翼, 有很多顺层状断层、压碎带和破碎带。因此, 区域内断裂构造较发育, 有很多独特形状的断裂构造带。但在矿区内, 很少见到大的断裂构造。
根据银波铅锌矿床的矿体分布特点、矿物学结构及岩矿结构构造特点, 认为银波铅锌矿床属于以同生沉积为主, 后期热液改造为辅的层控矿床。
矿床地表水系较发育, 最低侵蚀基准面约在70～80m标高, 位于矿床赋存标高之上。光明川 (河) 分别从新村矿段、远东与闪电矿段间两次斜穿矿床;含矿层位岩性为灰岩或白云岩, 为富水性较强的含水岩层, 且溶洞较发育;矿床断裂构造较发育, 且地质勘探期间施工的大量地表钻孔未封孔, 南沙和远东露天矿及各矿段地下开采形成的采场和空区均未进行处理, 地表水通过空区直接进入地下井巷, 因此银波铅锌矿属于水文地质条件复杂的矿床。
矿体直接顶底板围岩主要为灰岩、白云岩、大理岩, 局部有辉绿岩等, 岩矿稳固性一般较好, 辉绿岩的稳固性为不稳-中稳。矿体中煌斑岩脉较发育, 常错断矿体, 但断层构造不太发育。矿体上下盘围岩均为灰岩, 稳固性好, 现有水平坑道多未支护或少量采用木支护。矿床的总体开采技术条件较为简单。
3.2 稳定性评价
目前存在多种稳定性分析方法[5,6], 通过现场调查得到:该地区工程地质条件中等, 矿床岩体类型以灰岩、白云岩、大理岩为主。岩体的失稳形式[7]主要表现为岩体顺片理面滑落, 片理的发展和层状岩体的断裂为该类岩体的主要力学发展过程, 当临空面出现后, 破坏首先发生在上盘部位, 而后向顶部和深部逐渐发展。巷道围岩的失稳主要表现为岩块由镶嵌状态解脱而产生松动、塌落和片帮等。岩体的不同破碎程度决定着巷道的不同破坏形式。根据工程地质资料分析, 矿区巷道破坏形式主要有两种:一种是破碎带型破坏, 发生在小范围的构造破碎带区域, 巷道开挖后, 在受爆破振动和裂隙水的影响, 岩体沿巷道上部或采场顶部冒落及巷道两侧自由面或采场上下盘自然塌落, 塌落范围及冒落高度与破碎带的分布范围有直接关系;第二种为片帮型破坏, 一般发生在节理、片理较为发育的区域。巷道破坏主要表现为沿节理面或层理面的片帮和掉块, 沿节理裂隙等弱面出现滑移, 一般发展形成自然拱, 水平应力引起两壁鼓折后沿片理塌落倾倒, 若这种现象得不到制止而继续发展, 使巷道跨度不断增大, 最终将导致大面积滑落。这种状况下在巷道掘进时应及时进行支护, 采场内有条件的情况下可采取锚杆护顶措施 (但在很大暴露面的情况下不可能做到, 只能加强采场内采切巷道的维护) 。
参照地质力学的分类评价方法, 影响岩体稳定性的主要指标有:岩石抗压强度、岩石质量指标、岩层厚度、开挖条件、地下水等。
井巷工程地压控制措施主要有:相邻巷道间要避免应力重叠的出现、断面形状要适应地应力分布特点、必要时采取不同形式的支护措施、装矿巷道尽量垂直矿体走向布置等预防措施。
采场地压控制措施主要有:提高回采强度, 合理安排回采顺序、优化采场结构参数、控制顶板暴露面积、选择经济实用的支护材料, 局部锚杆护顶支护等。
从矿山生产几十年的实际况看, 总体上该矿山的矿岩体是稳固的。
3.3 进一步的岩石力学研究
在开采过程中应加强矿体及围岩的工程地质调查和岩石力学研究工作, 进行原岩应力测试, 为开拓、采准工程的布置及合理开采顺序的确定提供理论依据。
4 结论
(1) 工程地质条件中等, 岩体的失稳形式主要表现为岩体顺片理面滑落;巷道围岩的失稳主要表现为岩块由镶嵌状态解脱而产生松动、塌落和片帮等。
(2) 矿区巷道破坏形式主要有破碎带型破坏和片帮型破坏;巷道破坏主要表现为沿节理面或层理面的片帮和掉块, 沿节理裂隙等弱面出现滑移;这种状况下在巷道掘进时应及时进行支护, 采场内有条件的情况下可采取锚杆护顶措施。
(3) 从矿山生产几十年的实际况看, 总体上该矿山的矿岩体是稳固的。
摘要：在银波铅锌矿现状分析的基础上, 根据矿区地质条件, 进行了岩体工程稳定性分析, 结果表明: (1) 工程地质条件中等, 岩体的失稳形式主要表现为岩体顺片理面滑落; (2) 矿区巷道破坏形式主要有两种:一种是破碎带型破坏;第二种为片帮型破坏;巷道破坏主要表现为沿节理面或层理面的片帮和掉块, 沿节理裂隙等弱面出现滑移; (3) 总体上该矿山的岩体是稳固的;得到的结果能够为进一步的采矿设计提供理论基础。
关键词：岩体工程,稳定性,破坏形式
参考文献
[1]章忠宪.水平深孔切割垂直扇形深孔落矿采矿方法的应用[J].有色金属.2000, 52 (2) :5-8.
[2]丁小飚.垂直中深孔拉槽在分段空场法采矿中的应用[J].有色金属.2003, 55 (5) :6-7.
[3]洪增友.分段凿岩阶段矿房法爆破工艺的实践[J].矿业研究与开发.2000, 20 (5) :45-47.
[4]白建平.无底柱浅眼留矿采矿法在高山采矿的应用[J].山西冶金.2008, (1) :40-41.
[5]林杭, 曹平, 宫凤强.位移突变判据中监测点的位置和位移方式分析[J].岩土工程学报.2007, 29 (9) :1433-1438.
[6]林杭, 曹平, 赵延林, 等.强度折减法在Hoek-Brown准则中的应用[J].中南大学学报.2007, 38 (6) :1219-1224.