凿岩硐室是指在岩石上凿开的硐室。 凿岩酮室的稳定性关系到采场作业的安全问题,为了实现安全、高效采矿的目标,需对凿岩酮室的稳定性进行安全评价,以决定是否采取支护措施,以及采取何种支护措施。
简介
凿岩酮室的稳定性关系到采场作业的
安全问题,为了实现安全、高效采矿的目标,需对凿岩酮室的稳定性进行安全评价,以决定是否采取支护措施,以及采取何种支护措施。
岩体工程稳定性评价方法大体上可分为3类:第一类为因素组合公式法;第二类属于模糊数学法;第三类为模拟分析法,如数值模拟法。虽然模糊数学法在岩体工程稳定性评价中得到了一定程度的应用,但往往由于影响因素考虑不够全面、分级标准不尽合理等方面的原因,在某种程度上影响了该法的应用效果,克服上述不足,运用
模糊综合评判法对深井采场凿岩酮室的稳定性进行评价。
影响深井采场铜室稳定性的因素
根据矿山岩体力学理论和工程实践经验,确定影响深井采场凿岩酮室稳定性的主要因素可分为如下4个方面,每个方面又分为若干个因素。
岩石强度
通常表征岩石强度的力学参数有岩石单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内聚力和内摩擦角等,根据现有的研究成果,考虑到它们之间的关系及重要程度,选取单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量作为岩石强度的评价因素。此外,对于深井开采而言,岩爆倾向性是必须考虑的因素,这里采用岩爆指数(即有效弹性变形能量指数)作为岩爆倾向性的评价指标。
工程地质特征
工程地质情况对
岩体稳定性具有重要影响,选用岩芯质量指标RQD值、节理间距、节理走向和倾角、节理条件、结构面胶结状况、地下水情况作为评价因素。其中,节理条件指节理面的粗糙程度、节理连续情况和节理宽度,地下水情况用每10m巷道的涌水量作为评价指标。
空区状况
空区面积、体积和顶板暴露面形状系数是通常表征空区状况的3项指标。暴露面形状系数定义为面积与周长之比(也称水力半径)。对于留有矿柱的情形,实空比(定义为矿柱面积与空区面积之比)是一个反应空区特征及稳定性的重要参数。
力学环境
凿岩酮室的力学环境包括原岩应力和爆破振动两个方面。根据莫尔库仑理论,原岩应力大小和应力差是决定岩体强度的重要因素。由于岩体具有显著的各向异性、不均质性和不连续性,应力作用方向不同,其强度也就完全不同。爆破振动对岩体稳定性有着不可忽视的影响,爆破作用往往在岩体临空面处产生拉伸波,极易导致岩体离层破坏。因而,选用原岩应力大小、应力差、应力作用方向和爆破振动4项因素作为评价指标。
硐室稳定性评价实例
以铜陵冬瓜山铜矿深井开采52-2#试验采场凿岩酮室为例进行稳定性模糊综合评价。
冬瓜山铜矿床埋藏深度达740-1150 m,设计的矿井年生产能力为300万t,矿岩具有岩爆倾向性,正在进行阶段空场嗣后
充填采矿法试验。回采凿岩分为大孔和中深孔两种方式,大孔直径为165 mm,中深孔直径为76 mm。 52一2#采场为大直径深孔试验采场,该采场有矿石量24万t,凿岩酮室布置在矿体的顶部。
凿岩酮室长50 m,宽18 m,高4m左右。原岩应力的量值范围为8.7-38.1 MPa,最大主应力方向与矿体走向大体一致,为NE-SW方向,近似水平。采场顶板为大理岩,矿体主要为含铜磁铁矿、含铜蛇纹石和含铜矽卡岩。单轴抗压强度50-150MP,抗拉强度3.5-17.2MPa,弹性模量12.8-51.5 GPa,有效弹性变形能量指数1.0-10.3。矿岩属块状裂隙岩体丈块状岩体。岩体RQD值为50%-90%;断层、节理、裂隙均不发育,节理密度约1条/m。绝大部分节理倾角较陡,常无充填物。水文地质条件相对简单。
鉴此,凿岩酮室顶板采取轻度支护或低密度支护即可,建议采用“稀疏的长锚索+局部锚杆”支护方式。
总结
1.对影响采场凿岩酮室稳定性的因素进行了全面分析,并以此为基础,运用模糊数学方法建立了酮室稳定性二级
模糊综合评判模型,并推导了有关评价因子的隶属函数。
2.以铜陵冬瓜山深井开采为实例,对采矿方法试验采场凿岩酮室的稳定性进行了二级
模糊综合评判。评判结果表明,该凿岩酮室的稳定性属于较稳定类型。建议对该酮室顶板进行轻度支护或低密度支护。
3.模糊数学方法在矿山岩体工程稳定性评价中的应用尚处于发展阶段,在隶属度的确定、稳定性影响因素分析及因素权重的分配等方面均需要进一步研究和完善。