玲珑金矿工程地质调查与评价

玲珑金矿深部工程地质调查与评价是“玲珑金矿深部岩石力学和采矿方法综合研究”项目的一项重要内容。本文主要介绍工程地质和水文地质的概况,矿区节理裂隙调查、统计的方法和结果,依据调查结果对节理裂隙的分布规律及其与地下巷道、采场围岩稳定性的关系进行了分析。根据矿区工程地质、水文地质和节理裂隙发育状况的调查统计资料,矿区地应力测量和矿岩岩石力学性质试验结果等,采用ＣＳＩＲ地质力学分类方法,对矿区分布的主要岩     

焦家金矿寺庄矿区岩体节理裂隙调查与矿岩稳定性分析

通过对焦家金矿寺庄矿区矿岩节理裂隙现场调查,获得上下盘围岩及矿体节理裂隙的产状和平均间距,并对其进行统计分析。采用CSIR岩体质量评判方法,根据节理密度换算计算岩石质量指标RQD,以岩体的完整性系数来表征岩体的强度,通过计算得出RMR值,以不同的RMR值来表征岩体的稳定性,预测出采场跨度及其稳定时间。研究结果表明,上盘围岩节理裂隙较矿体及下盘围岩节理发育,并且当节理角度在30~75°之间时,节理分布对岩体强度影响较大;上盘围岩稳定性较差,矿体和下盘围岩稳定性好;由于寺庄矿区7-2号矿体上盘围岩的稳定性差,揭露后需及时进行有效支护,以限制围岩进一步变形和破坏;中段标高越往下,开采深度越深,矿体和围岩的稳定性降低,进行深部开采时,采场需要及时支护以保证作业安全。该研究结果为矿床开采采场结构参数优化及稳定性分析提供了理论依据,对矿区安全生产有重要指导意义。     

谦比西铜矿西矿体工程地质调查与评价

针对中色非洲矿业公司下属谦比西铜矿西矿体围岩的工程地质、水文地质条件及岩体力学特性复杂性,运用岩体工程地质力学方法进行了工程地质岩组划分、节理裂隙统计和岩体结构分类。利用RMR分级及Q系统分级方法对不同岩组的岩体质量进行了分类和评价,得出了工程岩体质量评价结论,为西矿体采矿和巷道支护设计方案提供了基本地质资料。     

大柳行金矿床节理裂隙调查与岩体质量评价

在现场对大柳行金矿奄口矿区进行了节理裂隙调查统计工作,采用Mathematica软件对调查区域内660条节理裂隙测量数据进行分析并绘制相应的裂隙等密图、倾向和走向玫瑰图及倾角直方图。经分析研究后得出如下结论:矿区矿体较为破碎,下盘围岩完整程度低于上盘围岩;各中段节理裂隙分布密度均约为2~3条/m;节理裂隙总体上有越往深部越不发育,岩体完整性变好的趋势。对矿区具有代表性的矿岩现场取样并进行物理力学试验,依据RMR岩体质量评价方法,得出上盘围岩RMR评分值68.3,岩体质量等级为Ⅱ级,为良好性岩体;下盘围岩RMR评分值65.7,岩体质量等级为Ⅱ级,也为良好性岩体;矿体RMR评分值55.8,岩体质量等级为Ⅲ级,为一般性岩体。研究成果对保证矿体的安全、高效、经济回采具有重要指导意义。     

Mathews稳定性图法在薄矿体开采采场设计中的应用

正确的采场设计是保证安全开采的必要前提,尤其对于薄矿体的开采,必须建立在详细的岩石地质调查的基础上。以沟里金矿果洛龙洼矿区为工程背景,介绍了Mathews稳定性图法的应用方法和步骤,包括井下节理裂隙调查与分析、水文地质调查与分析、岩石性质调查与分析、理论计算分析等。在此基础上对采场的稳定跨度进行了计算,调查结果还可以为巷道支护、爆破设计提供基础资料。     

基于块体理论的深部巷道围岩稳定性分析

块体理论说明,对于井下巷道围岩存在节理裂隙的情况,巷道的稳定性取决于岩体结构面与临空面所构成的块体的稳定性。因此,对巷道围岩稳定性分析可以归结为块体稳定性分析。由于关键块体是地下工程开挖后首先失稳的块体,因此被引起高度重视。UNWEDGE软件是分析块体稳定性的有效工具,通过分析可以得出关键块体及其安全系数。针对夹皮沟金矿二道沟矿深部开采复杂地压和岩体节理裂隙情况,运用块体理论及UNWEDGE软件对巷道围岩所做的分析基本符合现场实际,可为合理确定深部巷道支护方案提供指导。     

甘肃省肃北县红山铁矿五矿区开采技术条件研究

对红山铁矿五矿区水文地质、工程地质和环境地质等开采地质条件进行研究,旨在为该矿未来开采推荐采矿方法。该铁矿是以基岩裂隙潜水为主的含水矿床,矿体上、下盘岩层含水性弱,矿坑涌水量小,水文地质条件简单。矿区褶皱、断裂构造控制矿体,岩石坚硬,普遍发育的节理裂隙,在露采时会产生边坡滑移、井采时巷道变形,工程地质条件中等。矿区环境质量良好,开采不会引发其它次生地质灾害,环境地质条件简单。红山铁矿五矿区开采技术条件中等,以工程地质问题为主,为Ⅱ类2型。根据其开采技术条件及矿体层控、围岩稳固、厚度较小、品位较低的特点,矿区未来采矿适宜采用生产能力适中、成本较低的空场采矿法。     

大红山铜矿岩体结构调查分析

大量工程实践已证明岩体结构是控制岩体稳定性的重要影响因素。为此，以大红山铜矿为研究背景，在选定有代表性调查地段的基础上，引入详细观测线法对其岩体结构进行了详细调查与统计。分析结果表明：调查区域内巷道岩体节理裂隙比较密集和发育，主要发育有倾向N53E、走向N37W、倾角53°，倾向W26S、走向N36W、倾角68°；倾向E1S、走向NIE、倾角89°的三组优势结构面，其中优势结构面第二组和第三组构成不稳定块体，并且断层及软弱夹层比较发育，加剧了巷道的破碎程度，对巷道围岩的稳定性有控制作用。最后提出了在巷道施工中密切注意围岩稳定性变化，避免工程事故的发生的建议。     

深部开拓松散围岩巷道的支护工艺探讨

松软破碎岩层是矿山巷道施工中经常遇到的不良地层,金川矿区随着开采深度增加,岩体变硬变脆,地质条件恶化,该文从工程的稳定性及施工工艺人手,详细论述工程在深部地质条件下的施工工艺,分析存在的问题,有效解决此类围岩条件下的巷道施工,不断提高工程的施工进度与巷道的稳定性。     

焦冲金硫矿水文地质、工程地质调查研究

在焦冲矿区地质调查和勘查资料研究的基础上,对矿床水文地质、工程地质条件进行了研究,结果表明:矿区地下水主要为基岩裂隙水,充水量较小,矿床水文地质条件简单。矿床围岩岩石主要为中厚层状的碎屑岩、碳酸盐,岩石强度高,稳定性较好,裂隙不发育。研究结果为矿山的开发建设和矿床开采方法确定提供了参考依据。     

N型组合节理类岩体单轴压缩破坏试验

针对实际工程中平行与交叉裂隙组合呈N字形裂隙岩体的稳定性问题,以N型组合节理为研究对象,开展了N型节理类岩体试件超声波检测试验和单轴静载试验,结合断裂力学理论,分析其强度特征、破坏特征和超声波波速衰减规律。结果表明：（1）N型组合节理类岩体的裂纹类型依次有翼型裂纹和次生倾斜裂纹,其扩展路径最终均趋向于主应力方向,不同于单节理下的裂纹发展规律;（2）当主节理倾角一定时,主次节理夹角和节理条数对试件的物理性能有一定的影响。各组合节理试件的波速衰减率范围在0.9%～9.6%之间,且15°和90°夹角节理试件的波速衰减最快,而60°夹角节理试件的衰减最慢;（3）组合节理类岩体的本构关系、峰值强度和破坏特征均表现出非线性特征。峰值强度分布规律基本服从M型分布,不同于单节理下的U型分布,其中15°、30°、45°、75°和90°夹角试件,以及完整试件呈准脆性破坏,其他夹角试件呈脆性破坏。     

软弱破碎岩体工程地质调查与质量评价

合理的工程地质调查与岩体质量评价是地下工程设计、施工和采矿活动的基础,针对前河金矿软弱破碎类型岩体,在充分了解矿山地质、开采现状及软岩特点的基础上,采用适合软岩特点和符合矿山实际情况的测线法对其软弱破碎岩体进行详细的工程地质调查与分析,并采用MRMR-2000系统法和Q系统法分别对矿体和上下盘岩体质量进行了评价。结果表明：矿岩体中的结构面非常发育,均发育有3组以上的优势结构面,结构面平均线密度均超过25 条/m;矿体及上下盘岩体均属Ⅴ级,矿岩体质量总体评价均为差,其中,下盘岩体相对稍好,上盘岩体次之,矿体最差。     

Three-Dimensional Joint/Interface Element for Rough Undulating Major Discontinuities in Rock Masses

Major civil engineering structures are being constructed now a days in complex geological environment with faults, shear zones, and other major discontinuities. These major discontinuities can cause a variety of problems in both surface and underground constructions. Unfavorably dipping major discontinuities may create unstable conditions in underground openings and contribute to the deformations of a rock mass under external static loading. Hence, rock–structure interaction analysis should simulate arbitrarily oriented rough and undulating major discontinuities within the rock mass, as well as the undulating interface along the structure and the rock mass such as dam foundations and underground excavations intersected by fault/shear zones. Realistic simulation of the mechanical behavior of rock joints is a prerequisite for successful numerical modeling of discontinuous rocks. When joint modeling is designed to include different degrees of joint roughness, dilation, and aperture, then realistic response depends upon the appropriate constitutive models and the way these parameters interact with stress change. Due to low values of the normal and tangential module, a unique characteristic of a rock discontinuity is that dilation may occur as soon as relative slip takes place and this may significantly alter the stress distribution, particularly around an underground excavation. In view of these practical requirements, a generalized formulation of a three-dimensional joint/interface element has been proposed here to account for dilatancy, roughness, and undulating surface of discontinuities.     

急倾斜矿体矿房安全跨度与自稳时间研究

新疆拜什塔木铜矿矿体破碎,节理裂隙较为发育,由于其自身原因与采矿方法技术参数运用不当,造成矿山生产过程中矿房垮塌,巷道变形严重等问题;为解决此种问题,在现场展开了工程地质调查;通过结构面产状调查与岩体取芯测RQD,结合矿房安全跨度理论得出该矿体的安全跨度约为4m;通过RMR岩体评价得出其值为43,岩体质量为一般,采用目前的采矿方案与技术参数,采空区稳定时间为1~3d,难以保证矿石回采率与出矿安全性,故应对现有采矿方法进行优化。     

Characterization of Strength and Deformation of Jointed Rock Mass Based on Statistical Analysis

This paper deals with the statistical analysis of the uniaxial compressive strength and of the elastic modulus of jointed rock masses under different confining pressures. Properties of the rock masses with different joint fabric, with and without gouge have been considered in the analysis. A large amount of experimental data of jointed rock masses from the literature has been compiled and used for this statistical analysis. The uniaxial compressive strength of a rock mass has been represented in a nondimensional form as the ratio of the compressive strength of the jointed rock to the intact rock. In the case of the elastic modulus, the ratio of elastic modulus of jointed rock to that of intact rock at different confining pressures is used in the analysis. The effect of the joints in the rock mass is taken into account by a joint factor. The joint factor is defined as a function of joint frequency, joint orientation, and joint strength. Several empirical relationships between the strength and deformation properties of jointed rock and the joint factor have been arrived at via statistical analysis of the experimental data. A comparative study of these relationships is presented. The effect of confining pressure on the elastic modulus of the jointed rock mass is also considered in the analysis. These empirical relationships are incorporated in a nonlinear FEM code to carryout the equivalent continuum analysis of jointed rock masses. The method presented in this paper recognizes that the jointed rock mass will act both as an elastic material and a discontinuous mass. The results obtained by the model with equivalent properties of the jointed rock mass predict fairly well the behavior of jointed rock mass.     

基于三维激光扫描点云数据的地下巷道岩体结构面识别及稳定性分析

巷道围岩中发育的结构面对巷道稳定性有很大的影响,开展地下巷道的工程地质调查,精确获取地下巷道围岩结构面信息是巷道稳定性分析的关键。以云南大红山铁矿775 m 中段运输巷道为研究对象,采用三维激光扫描仪获取围岩结构面点云数据,并利用点云数据处理软件进行误差处理、坐标校正、结构面数据提取、点云拼接和过滤抽稀等内业数据处理工作,基于处理结果开展了统计分析;利用离散元软件3DEC建立了离散结构网络模型与地下巷道合成岩体模型,并对该巷道在自重及爆破振动作用下的失稳概率进行了数值模拟。结果表明：三维激光扫描技术可较好地获取巷道围岩的结构面信息,结合离散块体单元计算软件对巷道岩石块体的稳定性进行进一步分析,所分析区域的围岩自稳能力较好,但在爆破振动影响下失稳概率大幅增加,研究结果可为巷道的支护设计提供理论指导。     

金川矿区高应力破碎岩体条件下的巷道支护技术与工程实践

金川矿区是我国有色金属行业中特大型的地下矿山，该矿区工程地质条件复杂，岩体软弱破碎，地压大，大部分巷道处于不良岩层中，巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题。本文较系统的总结了金川矿区采用的各种巷道支护方式的支护效果，尤其是对喷锚网支护、巷道注浆加固支护、多种支护方式的联合支护技术进行了详细的阐述。并根据金川矿区多年来的工程实践经验，总结推荐出了在类似的高应力破碎岩体条件下各种井巷工程的最佳支护方式。     

不同荷载作用下岩石的声发射特征

由于岩石破裂过程的尺度无关性质,通过对岩石样品破坏过程中声发射特征的研究可增进对采矿工程岩体失稳过程的认识。基于室内声发射试验及国内外学者在岩石声发射方面的大量科研成果,讨论了各种受力状态对岩石声发射活动性的影响,即单轴加卸载和三轴加卸载等多种荷载条件下的声发射特征,重点分析了岩石破坏前"声发射平静期现象"出现的条件。通过与岩体破裂过程中声发射监测结果中"沉寂区"的对比分析得出,在利用声发射技术监测地下工程岩体结构的稳定性时,必须深入分析岩体的声发射特征和应力状态变化过程,才能准确识别岩体破坏前兆现象,有效地作出对地质灾害的预报。