某铁矿岩体力学参数工程化处理
某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析
孔学伟（1985—），男，主任，工程师，661000云南省个旧市。
某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析孔学伟1徐培良1杨八九2者亚雷2（1.云南锡业股份有限公司；2.云南亚融矿业科技有限公司）摘要某铁矿I 号铜矿带浅部采用浅孔房柱法开采，经过近7a 的开采，从800m 分段至880m分段共形成145个采空区，采空区内存在大量尺寸不等的间柱、点柱、顶、底柱，部分采空区已贯通，空实比约为3∶1，采空区体积之和约为95.2万m 3。
为探讨该采空区的稳定性，在现场调查、室内岩石力学实验及矿岩体质量分级的基础上，采用FLAC 3D 有限差分法，对矿体开采至不同中段时采空区、矿柱等的稳定性及采空区对地表充填制备站的影响进行研究。
结果表明：145个采空区中有18个采空区顶板存在明显的拉应力，且位移量也相对较大，如不及时处理，随着矿柱荷载的不断增加，会导致矿柱失稳破坏，最终引发一系列的地压问题。
研究成果为矿山采空区的治理提供了理论依据。
关键词采空区点柱有限差分应力集中荷载失稳破坏DOI ：10.3969/j.issn.1674-6082.2021.03.062Numerical Simulation Analysis on Goaf Stability of an Iron Mine KONG Xuewei 1XU Peiliang 1YANG Bajiu 2ZHE YaLei 2（1.Yunnan Tin Co.，Ltd.；2.Yunnan Yarong Mining Technical Co.Ltd.）AbstractThe shallow part of No.1copper belt of an iron mine is mined by shallow hole room and pil⁃lar method.After nearly seven years of mining ，145goafs have been formed from 800m to 880m.There are a large number of pillars ，point pillars ，top and bottom pillars in the goafs.Some of the goafs have been connected ，the ratio of air to solid is about 3∶1，and the total volume of mined out areas is about 952000m 3.In order to explore the stability of the goaf ，on the basis of field investigation ，indoor rock mechanics ex⁃periment and rock mass quality classification ，FLAC 3D finite difference method is used to study the stabilityof goaf and pillar when the ore body is mined to different middle sections and the influence of goaf on sur⁃face filling preparation station.The results show that:there are obvious tensile stress in the roof of 18goafs in 145goafs ，and the displacement is relatively large.If not handled in time ，with the increasing of pillar load ，it will lead to pillar instability and failure ，and eventually lead to a series of ground pressure prob⁃lems.The research results provide a theoretical basis for the treatment of mined out areas.Keywordsgoaf ，point column ，finite difference ，stress concentration ，load ，instability failure总第623期2021年3月第3期现代矿业MODERN MININGSerial No.623March .2021矿体在开采条件下引起的应力二次分布以及矿岩移动变形规律都非常复杂，仅仅从理论方面对其进行计算分析，很难客观而全面地反映研究对象的变化过程，必须借助理论计算之外的其它研究手段［1-3］。
采矿工程中的岩石力学问题探讨与解决方案
采矿工程中的岩石力学问题探讨与解决方案引言：采矿工程中，岩石力学是一门关键的学科，它研究岩石的强度、变形性质和破坏机理等方面的问题。
岩石力学问题的解决对于确保采矿工程的顺利进行至关重要。
本文将就采矿工程中常见的岩石力学问题进行探讨，并提出相应的解决方案。
1.岩石强度分析与评估在采矿工程中，岩石强度分析与评估是保证工程安全运行的基础。
首先，需要对岩石样本进行采集，并通过试验手段测定其强度参数。
然后，基于实测数据，进行岩石强度参数的统计分析，确定岩石的强度分布特征。
最后，结合采矿工程的实际情况，进行岩石强度评估，并制定相应的支护方案。
2.岩石变形性质研究在采矿工程中，岩石的变形性质对于工程的稳定性和安全性具有重要影响。
因此，需要开展岩石的变形特性研究，包括岩石的弹性模量、剪切模量、压缩模量等参数的确定。
这可以通过采取野外观测、试验室试验以及数值模拟等方法进行。
研究结果可以为采矿工程的设计和管理提供科学依据。
3.岩石力学模型建立建立适用于采矿工程的岩石力学模型是解决岩石力学问题的重要步骤。
根据岩石的物理性质和实测数据，可以选择合适的力学模型，并进行参数拟合。
常用的岩石力学模型包括弹性模型、弹塑性模型和粘弹塑性模型等。
建立准确可靠的力学模型有助于预测岩石的强度和变形，为采矿工程提供科学的指导。
4.岩石破坏机理研究研究岩石的破坏机理是为采矿工程提供有效的支护措施的重要前提。
通过对岩石的破坏过程进行分析，可以确定岩石发生破坏的主要因素和机制。
常见的岩石破坏机理包括岩石断裂、滑动、剥落等。
研究岩石的破坏机理可以为制定合理的支护措施和采矿方案提供科学依据。
5.岩石支护措施设计根据岩石力学问题的分析结果，设计有效的支护措施是确保采矿工程安全运行的关键。
支护措施可以根据实际情况选择，常见的支护方式包括开挖法支护、钢支撑、锚索支护等。
通过合理设计和施工，可以增强岩石的稳定性，保证采矿工程的正常进行。
总结：采矿工程中的岩石力学问题是影响工程安全运行的重要因素。
白象山铁矿岩体质量等级和力学参数的确定
２１年 １ ０ １ ２月第 ｌ 期 ２
３ 结 论 （） 用 Ｒ １运 ＭＲ分 级 法 对 矿 区 内 的 岩 体 质量 进
行评价分析 ， 结果表 明主矿体 的岩体磁铁矿质量等 级属于 Ⅱ级， 闪长岩岩体质量等级属于 Ⅱ， 其稳定性
．
Ｕ ｉ ｃ
２ ２ 基 于 Ｈ ｅ ． ｏｗ ． ｏｋＢ ｒ ｎ强度准 则的 白象 山岩体 力 学 参数 的确定
２ １３ 变形模 量计算 ．． Ｈｅ ｏｋ等人建 立 了 。 ０ ０与 ｏ ≤１ ｒ ０ ＞１０两 种 情 况 下变 形模量 Ｅ 与地质 强度 指标 ＧＩ 间 的关 系 ： Ｓ之
等方 面 的现场调 查 ， 到 Ｒ 得 ＭＲ分级 法 的 ６个 方面参 数值 ， 然后 参 照 Ｒ Ｒ 法 单 项 评 价 标 准 及 质 量 分 级 Ｍ
法 比较简单 ， 由于只考虑岩心 回收率这一因素 ， Ｑ ＲＤ 分级法没有考虑岩石强度 、 节理 、 地下水等因素 ， 所 以 Ｒ Ｄ分级法 计算 结果误 差较 大 ， 能单 独作 为岩 Ｑ 不
意义。
分为 ５个 等级 。 根据 《 白象 山铁 矿 主副 井 勘 察 报 告》、 《白象 山
ｌ 岩体质量等级 的确定
目前 岩体 分 类 方 法 主 要 采 用 Ｒ Ｄ分 级 法 、Ｑ Ｑ
系统分 级 法 、Ｒ ＭＲ分级 法 等 几 种方 法 。Ｒ Ｄ分 级 Ｑ
铁矿床详细勘探地质报告》 中对 主矿区的部分 岩石进 行室 内物 理 力学 性 质 测试 和对 节 理 、 下水 地
、
ｍ ｍｐ ） ＝ｉ（ ｅ等 ｘ ，
ｓ—
１
０ ＝
（ ２ ）
（） ３
换算成岩体参数 ， 为工程岩体力学参数的计算提供 了较好 的依 据 。
211021686_基于模糊数学的岩体力学参数折减方法
２０２３年第３期／第４４卷 矿业工程力最大，其次为方案３，方案１的最大主应力最小。
２）数值模拟计算结果表明，主要岩层移动位置出现在采空区的上方，越靠近采空区，围岩的变形值越大；反之，距离采空区距离越远，围岩的变形值越小；且上盘水平位移值大于下盘的水平位移值，位移云图呈不对称的形状；方案１、方案２和方案３的地表最大沉降值分别为１２４．１６ｍｍ、２６０．４７ｍｍ和１８４．９４ｍｍ，地表最大水平位移分别为２９．７４ｍｍ、４６．１４ｍｍ和６５．０８ｍｍ。
３）当采用分段空场嗣后充填采矿法只开采－１００～－４００ｍ矿体，或采用上向水平分层充填采矿法对－４０～－１００ｍ矿体进行开采时，导水裂隙带距离地表高度大于１００ｍ，地表河流处于相对稳定状态；当采用分段空场嗣后充填采矿法对－４０～－１００ｍ矿体进行开采，塑性区范围显著增加，导水裂隙带距离地表距离相对较近，因此，建议－４０～－１００ｍ矿体不开采或采用上向水平分层充填采矿法进行开采。
４）工程应用结果表明，目前矿山开采过程中，地表仍处于相对稳定的状态，但后期应加强监测，实时对地表的安全性进行分析。
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复杂岩质边坡的岩体力学参数变化规律研究
一
般称 为动力 法 。
４ 数 值分 析方 法 。数值 分析 方 法是 通 过 现 场岩 ）
图 １ 水 厂 铁 矿 工程 地 质 分 区示 意 图
体 在计算 机 中进行 模 拟 ， 即对 岩 体结 构 （ 岩 石及 结 含 构 面 ） 行模 拟 ， 定 一 定 的力 学 模 型 及 计 算 方 法 ， 进 选
黄 金 ＧｏＬ Ｄ
２１ ０ ０年第 １ ２期／ ３ 卷 第 ｌ
复 杂岩 质 边 坡 的岩 体 力 学 参 数 变化 规律 研 究
隋智力 乔 ， 兰 李 ， 远 杨 志军 孙歆硕 ， ，
（ ． 京 科 技 大 学 土 木 与 环 境 工 程 学 院 ； ． 家 知 识 产 权局 专 利 审查 协作 中心 ） １北 ２国
强度低 。
性 质 、 土体结 构 面 、 下 水 、 震 、 程 影 响等 方 面 岩 地 地 工 进行 分析 评价 ¨ 。在一 定 的边 坡工程 地 质条 件 下 ， 有些 因素对 边坡 失稳影 响较 大 ， 而有些则 较小 。边坡 稳定 性影 响 因子 的分 析 就 是定 量 地 分 析各 影 响 因 素
与边 坡稳定 性之 间 的相关性 。
２ 岩 体 参 数 研 究 方 法 的确 定
ｌ 工 程 概 况
岩 体力 学参数 研究 的方 法有 如下几 种 ｊ ： 首钢矿 业公 司水厂 铁矿 （ 简称 水 厂铁 矿 ） 大 型 为 露天 铁 矿 ， 采场 最 高 标 高 为 ３ ０ Ｉ， 计 采 场坑 底 标 １ Ｉ设 Ｔ 高 一３０ ｍ， 坡 直 接 垂 高达 ６ ０ ｍ。针 对 水 厂铁 矿 ５ 边 ６ 北 采场 边坡 的客观 条 件 ， 体 分为 ： 苏混 合花 岗岩 具 紫
根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨
Ｎｃｏｓｎ 与 Ｂｅｉ ｓｉ在 实 验 室 实 验 及 ｉ ｌ ｈ ｏ ｉ ａ ｋ ｎｗ
Ｒ Ｒ值 的基础上又提 出了一个 由岩块 的弹性模 Ｍ
量 Ｅ 算 岩体弹性 模 量 Ｅ 。 计 的公式 ：
＝
ｌ ０Ｒ￣０ｅ 墨 （ ｏ ２Ｍ ＋９ （ ． ８ｈ －ｐ ） ３ ０ ｘ ）
其中， Ｍ Ｒ Ｒ岩体分级法提供 了计算岩体力学参数 的公式 ， 工程岩体分级标准》 而《 所提供பைடு நூலகம்的分级法 则提供了不同工程质量级别下岩体力学参数的参 考值， 两者都 可用 以指导工程实践 本文对 比分 析了 Ｒ ＭＲ法 与 Ｂ Ｑ法 两 种 方 法在 选 择岩 体 力 学 参数 中 的应用 ， 为 ， 种 方法所 得 出 的结 果基本 认 两
Ｖｏ． ５ ． ． １ ２ Ｎｏ １
ＭＲ ． Ｏ ２ １２ ０ ７
根 据 工 程 岩体 分 级选 择 岩体 力学 参 数 的探 讨
伍佑伦 ， 许梦 国
（ 汉科技 大学化工与资源环境学院 ， 武 湖北 武 汉 ．３０ １ ４０８ ）
摘要 ： 对比与分析工程 地质力 学分级（ ＭＲ 法和《 Ｒ ） 工程岩体 分级 标准》 中所推荐 的岩体 力学参数之 同的关 系。
在 岩石 力学分 析 中 ， 由于计 算机 技术 的应 用 ，
在 岩体 工程 中得 到 了广泛 的应用 。该分 级方 法认 为 ， 响岩 体工 程 质 量 的 因素 有 岩块 的单 轴 抗 压 影 强度 、 钻孔 岩 芯 质量 Ｒ Ｏ、 理 间距 、 理走 向及 Ｑ 节 节
数值方法取得 了很大的进步。由于数值方法所得 出结论的可靠性很大程度上依赖于岩体力学参数 的选 取 ， 同力 学 参 数 的选 取 将 会 造 成 不 同 的计 不
深部开采岩体力学研究
深部开采岩体力学研究一、本文概述《深部开采岩体力学研究》一文旨在深入探讨和分析深部开采过程中岩体力学的相关理论和实际问题。
随着矿产资源的日益枯竭，深部开采已成为矿业工程领域的重要发展方向。
然而，随着开采深度的增加，岩体的力学行为、稳定性以及开采工艺等方面都面临着一系列新的挑战和难题。
因此，本文旨在通过对深部开采岩体力学的研究，为深部矿产资源的安全、高效开采提供理论支持和技术指导。
本文首先介绍了深部开采岩体力学的研究背景和意义，阐述了深部开采过程中岩体所受到的高地应力、高温、高渗流等复杂环境因素的影响，以及这些因素对岩体稳定性和开采工艺的影响。
接着，文章综述了国内外在深部开采岩体力学领域的研究进展和现状，分析了当前研究中存在的问题和不足。
在此基础上，本文重点研究了深部开采岩体的力学特性、破坏机理和稳定性分析方法。
通过理论分析和实验研究相结合的方法，揭示了深部开采岩体的力学行为规律，提出了相应的破坏判据和稳定性分析方法。
文章还探讨了深部开采过程中的岩石力学与采矿工程的相互作用关系，为优化深部开采工艺和提高开采效率提供了理论依据。
本文总结了深部开采岩体力学研究的主要成果和创新点，指出了未来研究的方向和重点。
通过本文的研究，可以为深部开采的安全、高效进行提供有益的参考和借鉴，推动矿业工程领域的持续发展和进步。
二、深部开采岩体力学基础随着矿业资源的不断开采，深部开采已成为矿业发展的重要趋势。
深部开采岩体力学作为研究深部岩体在采动影响下力学行为及稳定性的科学，对于确保深部矿山的安全生产具有重要意义。
深部开采岩体力学的基础在于对岩体的基本性质、赋存环境以及采动影响下的响应机制进行深入分析。
岩体的基本性质包括其强度、变形特性、节理裂隙发育情况等，这些都是影响深部岩体稳定性的关键因素。
岩体的赋存环境，如地应力场、温度场、渗流场等，也是深部开采岩体力学研究中必须考虑的因素。
这些环境因素对岩体的力学行为有着显著的影响，如高地应力可能导致岩体破裂、高温高压环境可能改变岩体的物理力学性质等。
岩体力学参数取值方法及在龙桥铁矿中的应用
２１ ０ １年 １月
中 国 矿 业
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｉ Ｉ Ｍ Ｎ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＥ
ＶＯｌ Ｏ， Ｎｏ． ＿２ １
Ｊ ｎ ２ １ ａ． ０１
岩 体 力 学参 数取 值 方 法及 在 龙桥 铁 矿 中的应 用
张耀平 ，曹 平 ，袁 海平
ｍｏ ｕｕ ｆｅａ ｔ ｉ ｆｒ ｃ ｓｗｅｅ ｂ ／ ａｕ ｓｏ ｅｈ ｎｃｌｐ ｒｍｅｅｓ Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅｒｃ ｍｍｅ ｄ ｄ ｄ ｌ ｓｏ ｌｓｉ ｔ ｏ ｏ ｋ ｒ ｙ １ ３ｖ ｌｅ ｆｍ ｃ ａ ｉａ ａａ ｔｒ． ｃｙ ｅｒａ ｏ ａ ｌ ｅ ｏ ｎ ｅ
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ＺＨ Ａ ＮＧ ｏ ｐｉ ， ＣＡＯ ｎ ， ＹＵ Ａ Ｎ ａ ｉ Ｙａ — ｎｇ Ｐｉ ｇ Ｈ ｉｐｎｇ
（ ． Ｓ ｈ ｏ ｆＡｐ ｌ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｉｎ ， ｉｎ ｘ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ １ ｃ ｏ ｌ ｐ ｉ ｔｏ ｎ ｃｅ ｃ Ｊ ａ ｇ ｉ ｏ ｃ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｇａ ｚ ｏ ４ ０ ０ Ｃｈ ｎ ； ｎｈ ｕ３ １０ ， ｉａ
ｖａｕｅ ｆＬｏｎ ｑｉｏ ｉｏｎ ｍ ｉ ｒ ｏｐ ｅ ｌ ｓｏ ｇ ａ ｒ ｎｅ ｗｅ ｅｐｒ ｏｓ ｄ．
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基于RMR法和BQ法的边坡工程岩体质量评级及力学参数确定
２． Ｃｏｌ ｇ ｆＲｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｖ ｒ ｎ ｎ ，Ｈｅ ｅ ｏ ｙｅ ｈ ｉ ｉｅ ｓｔ ｌ ｅ ｏ ｓ ｕ ｃ ｓ ａ ｄ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｅ ｂ ｉＰ ｌｔ ｃ ｎ ｃ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｙ；
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某铁矿破碎岩体巷道支护参数优化设计
巷道支护是矿山地下开采承担运输功能的一项 重要工程，巷道支护是地下矿山安全生产的一项重 要工作’巷道支护有锚杆支护、喷锚网支护、锚索支 护、钢拱架支护等多种方式1,影响支护方式选择的 因素复杂多样，也依矿山自身条件而异，选择经济、 有效的支护方式是矿山生产中一项重要工作。某铁 矿在生产过程中，巷道一直采用锚杆支护和素混凝 土喷射支护，生产实践中发现，出矿巷道和主运输巷 道受到采矿爆破震动作用、局部节理裂隙发育和断 层破碎带影响，常出现顶板掉块、冒落、跨塌等现象, 甚至加固后仍反复出现。研究适合、有效的巷道支护 方式及结构参数,是全国各类矿山目前需要解决的课
根据上述影响巷道稳定性的因素，矿山开展了
锚杆抗拉拔试验和巷道围 动圈声波测定试验，
评 前管缝锚 矿山应用的有效性，二是
巷道松动圈层的数据，为巷道支护优化设计和
合 工 技术 ，并据此提出了针对破 r 巷的优化支护方案。
2破碎岩体巷道支护参数优化 2.1组合拱理论
合拱 认为：在单根锚杆作用下，每根锚杆
因受拉应力而对围岩产生挤压，在锚杆两端周围形
%)锚杆受压区及相关参数示意图，锚杆有效长度与
其间排距计算见式(2)。
[=Ptga + K
%)
式中： ＜ 为锚杆有效长度，m； b为组合拱厚度， 1 m； +为锚杆对破裂岩体压应力的作用角，可近似
取45。； k为锚杆间排距,m。
玻璃钢锚杆长度确定为2 m,其外露长度为 0. 1 m,则其有效长度为1. 9 m。将玻璃钢锚杆有效
收稿日期：2021-04-27 责任编辑：刘硕 作者简介：张长锁(1980 — ),男，高级工程师，从事采矿设计、研究工 作，E-mail：zcs024@ 163. com。 引用格式：张长锁•某铁矿破碎岩体巷道支护参数优化设计中 国矿业，2021, 30 (S1)： 296-300. doi： 10. 12075/j. issn. 1004-4051.
某矿山岩体力学性能试验及开采方案优化
某矿山岩体力学性能试验及开采方案优化在地下矿山的开采过程中,开采方案的合理性对围岩稳定性影响较大,而开采方案的选择取决于结构面的特征、岩体的力学性能、地应力的分布等一系列因素。
本文针对某矿山研究资料匮乏的情况,以该矿山的岩体为研究对象,开展工程地质结构调查,分析了矿区不同中段的主要结构面分布特征;利用室内试验研究了该矿山岩体的强度和变形特性以及破坏规律等;通过声发射试验利用岩石Kaiser效应测试矿区三维地应力的大小和分布规律。
结合前期研究成果,利用FLAC<sup>3D</sup>计算程序建立三维模型,从主应力特征、塑性区分布、位移变化等方面研究不同开采方案对围岩稳定性的影响,优化初步的开采方案,以期为矿山的工程设计和安全生产提供理论基础。
研究的主要内容与结论如下:（1）采用测线法对开采中段的岩体主要结构面进行测量、统计。
利用DIPS软件分析特征数据得到了矿区三个中段的发育程度较高,具有明显优势产状的结构面为:417中段变质岩172°∠69°,367中段变质岩350°∠85°,317中段变质岩21°∠79°。
（2）对矿区赋存的岩体进行力学性能试验研究,开展了单轴压缩变形试验、间接拉伸试验及角模压剪试验得到了岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角等物理力学基础参数。
（3）在该矿417中段选取四个方向进行现场取芯,制备成标准试样后进行声发射试验,利用分形理论对试验结果进行处理分析,得到试样的分形维数-时间-应力关系,结合传统方法对岩石声发射的Kaiser点进行更为准确的判读。
结果表明该矿山最大和最小主应力分别为19.67MPa和7.73 MPa,中间主应力为11.73MPa。
基本与目前国际已测地应力场的统计规律相吻合。
（4）运用FLAC<sup>3D</sup>计算分析程序建立数值模型,分别对采场结构参数和开采顺序进行研究。
矿山开采钻地工程岩体力学参数试验与分析技术培训
建立矿山开采钻地工程的数值模型，输入岩体力学参数，模拟岩石 在开采过程中的应力分布、变形和破坏等情况。
分析结果
通过对模拟结果的分析，可以得出岩石在开采过程中的力学行为和破 坏模式，为优化矿山开采方案提供科学依据。
05
培训总结与展望
培训总结
培训目标达成
本次培训旨在提高学员在矿山开采钻地工程岩体力学参数 试验与分析方面的技能和知识，通过理论学习和实践操作 ，学员们普遍掌握了相关技术和方法。
随着科学技术的不断发展，岩体力学参数试验与分析技术也在不断进步
，未来需要加强技术创新，研发更加高效、精准的试验与分析方法。
02 03
拓展应用领域
目前，岩体力学参数试验与分析技术在矿山开采钻地工程中应用较为广 泛，未来可以拓展到其他工程领域，如交通、水利、建筑等，为更多工 程提供技术支持。
提高人才培养质量
试验过程
在实验室或现场进行试验，记录岩石的应力-应 变曲线、弹性模量、泊松比等参数，分析岩石的 力学性能和破坏模式。
试验结果
通过对不同岩石的试验结果进行分析，可以得出 不同岩石的力学参数和破坏模式，为矿山开采钻 地工程提供科学依据。
矿山开采钻地工程岩体力学参数分析实例
分析方法
采用数值模拟、有限元分析、离散元等方法，对矿山开采钻地工程 中的岩石力学行为进行分析。
随着行业的发展，对专业技术人才的需求也越来越高，未来需要进一步 提高人才培养质量，加强理论与实践的结合，培养更多高素质的专业人 才。
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岩体变形分析
应变分析
研究岩体在受力作用下的变形规律，包括弹性应变、塑性应变等 。
弹性模量
岩体的弹性模量反映了岩体的刚度特性，是评估岩体稳定性的重要 参数。
矿山岩石力学 全套教案
矿山岩石力学全套教案1. 引言矿山岩石力学是研究岩体在矿山开采过程中力学行为的学科。
它对于矿山开采的安全和效率具有重要意义。
本教案旨在介绍矿山岩石力学的基本概念、原理和应用，帮助学生全面了解和掌握这一学科的核心内容。
2. 目标与要求2.1 目标•了解矿山岩石力学的基本概念和理论基础；•掌握矿山岩石力学的基本实验方法和数据处理技术；•理解岩石变形与破坏的机理和规律；•进一步了解岩石力学在矿山开采中的应用。
2.2 要求•具备一定的力学和岩石力学基础知识；•能够进行基本的实验设计和数据分析；•能够识别和分析岩石的变形和破坏特征；•能够应用岩石力学知识解决矿山开采中的实际问题。
3. 教学内容3.1 岩石力学基础•岩石力学的定义与发展历程；•岩石的力学性质：弹性模量、抗压强度、抗拉强度等；•岩石的变形性质：岩石的应变、应力-应变关系等；•岩石的破坏性质：岩石的破坏形式、破坏准则等。
3.2 岩石力学实验•岩石力学实验的基本原理；•岩石力学实验的设备和方法；•岩石力学实验数据的处理与分析；•岩石力学参数的测定和计算。
3.3 岩石变形与破坏机理•岩石的变形机制：岩石的弹性变形、塑性变形等；•岩石的破坏机制：岩石的强度破坏、断裂破坏等；•岩石变形和破坏的影响因素：应力水平、孔隙水压力等。
3.4 岩石力学在矿山开采中的应用•地下开采中的岩石力学问题：岩体稳定性、巷道支护等；•露天开采中的岩石力学问题：边坡稳定、爆破振动等；•岩石力学在矿山工程中的应用案例。
4. 教学方法•理论讲授：介绍岩石力学的基本概念和理论知识；•实验演示：展示岩石力学实验设备和过程，教授实验技巧；•讨论与案例分析：就实际问题进行讨论和分析，培养学生解决问题的能力；•教材阅读与写作：推荐相关教材和论文，引导学生进行独立学习和写作。
5. 教学评估5.1 作业和实验报告学生需要完成一定数量的作业和实验报告，以检验其对于教学内容的理解和掌握程度。
5.2 期末考试学生需参加闭卷考试，以检验其对于矿山岩石力学的综合理解能力。
某矿山岩体质量评价与岩体力学参数研究
某矿山岩体质量评价与岩体力学参数研究杨宁1,2，尹贤刚1,3，谭富生1(1.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙410012；2. 国家金属采矿工程技术研究中心，湖南长沙410012；3. 金属矿山安全技术国家重点实验室，湖南长沙410012)Study on quality evaluation and rockmechanical parameters of a mineYANG Ning1,2 YIN Xiangang1,3 TAN Fusheng1(1.Changsha Institute of Mine Research Co.Ltd,Changsha,Hunan 410012,China;2.Nat ional Engineering Research Center for Metal Mining,Changsha,Hunan 410012,China;3.State Key Laboratory of Safety Technology of Metal Mine,Changsha,Hunan 410012,China)摘要：采空区稳定性的研究工作需要岩体质量评价结果和矿岩的岩体力学参数做根本支撑。
通过现场工程地质岩体结构面的调查、岩芯取样以及室内岩石力学试验等方式，使用四种不同的方法对岩体进行了质量评价，得知大理岩、片岩及矿体为中等到差岩体，并以此质量评价所得的结论作为下一步岩体力学参数研究的基础，采用霍克布朗、摩尔库伦破坏准则以及经霍克和迪德里希斯修正的参数公式再加上加拿大专业软件RocLab的换算，求出矿山三种不同矿岩体的各项力学参数值。
关键词：力学参数；质量评价；破坏准则；工程地质Abstract：The study on the stability of the goaf requires the results of rock mass evaluation and the rock mass mechanical parameters of the ore rock as the fundamental support.Through the field of engineering geology of rock mass structure surface sampling survey, core and indoor rock mechanics test, using four different methods for rock mass quality evaluation, learned that the marble, schist and ore body is moderate to poor rock mass, and the quality evaluation of conclusion as the next step the basis of studying the mechanical parameters of rock mass,with the hawk brown, the Moore cullen and the parameters and the parameters of the hawkes and didrich, and the conversion of the Canadian pro software RocLab, the mechanicalparameters of the three different mines of the mine are calculated.Keywords：Mechanical parameters；Quality evaluation；Failure criteria；Engineering geology0前言某矿山自1986年建矿以来，一直使用浅孔留矿法和分段空场法开采，每个采场回采完毕后将间柱、顶柱及底柱同时一次爆破放下。
岩体力学参数数据处理基本方法.
岩体力学参数数据处理基本方法目录第一章引言………………………………………………………………………[5 ]1.1 岩体力学参数取值研究的意义 (5)1.2 岩体力学参数取值国内外研究现状分析 (6)第二章岩体力学参数取值方法 (9)2.1 岩体力学参数取值方法简介 (9)2.2 根据试验资料来确定岩体力学参数 (9)第三章岩体力学参数确定方法的研究 (12)3.1 引言 (12)3.2 工程岩体的连续性模型 (12)3.3 工程岩体力学参数的实验方法 (14)3.4 模拟试验结果分析 (14)第四章岩体力学参数确定方法 (18)4.1 传统岩体力学参数方法 (18)4.1.1 地基基础工程 (18)4.1.2 边坡与基坑工程 (18)4.1.3 地下洞室工程 (18)4.2 不同受力特性的岩体工程 (19)4.2.1地基基础工程 (19)4.2.2边坡与基坑工程 (19)4.2.3地下洞室工程 (19)4.3 三种不同工况下的岩体力学参数确定方法 (20)4.3.1地基基础工程 (20)4.3.2边坡与基坑工程 (21)4.3.3地下洞室工程 (22)4.4 建立力学模型确定岩体力学参数 (23)4.4.1 工程岩体力学参数模型 (23)4.4.2 工程岩体力学参数 (23)4.5分析节理用数值方法确定岩体力学参数 (24)4.5.1 节理岩体的强度 (24)4.5.2 岩体的变形特性 (24)第五章岩石力学参数数据库系统的构建研究 (26)5.1 岩石力学参数数据库建立的目的和意义 (26)5.2 岩石力学参数数据库的数据结构 (26)5.2.1 引言 (26)5.2.2 Access软件介绍 (27)5.2.3 岩石力学参数数据库的数据结构 (28)5.3 岩石力学参数数据库系统的框架 (29)5.3.1 系统的功能 (29)5.3.2岩石力学参数数据库系统的框架 (30)5.4 详述Access的查询方法 (33)5.4.1 用向导创建查询 (33)5.4.2 用设计视图创建查询 (34)5.4.3 创建操作查询 (35)5.4.4 SQL查询 (35)第六章总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章引言1.1岩体力学参数取值研究的意义水电站的主题为大坝、厂房和洞室，对一些失事的或运行不良的水电站研究表明，其安全性与可靠性主要不是建筑本身，而是地基承载力和与建筑物变形相容能力。
岩体力学参数取值方法及在龙桥铁矿中的应用
岩体力学参数取值方法及在龙桥铁矿中的应用张耀平;曹平;袁海平【摘要】To obtain satisfactory mechanical parameters of rock mass, the commonly used methods of rock mechanics parameters were compared. The study results show that differences between the different treatment methods results obtained are also larger. With the actual situation, mechanical parameters of Longqiao iron mine were selected combined by E. Hoek, elastic wave method, experience, and coefficient reduction method. The parameters of the reduction methods take the average of the results. The average modulus of elasticity of rocks were by 1/3 values of mechanical parameters. The reasonable recommended values of Longqiao iron mine were proposed.%为获取满意的岩体力学参数,对常用岩体力学参数取值方法进行了比较分析,研究发现,由于处理方法的不同,得到的结果差别也较大.结合龙桥铁矿实际情况,采用E.Hoek法、弹性波法、经验折减法及系数换算法4种方法综合考虑各种折减方法所得结果,各参数一般情况下取各折减方法所得结果的平均值,弹性模量按岩石的1/3取值,提出龙桥铁矿岩体力学参数的合理推荐值.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2011(020)001【总页数】4页(P100-103)【关键词】岩体;力学参数;弹性模量;抗剪强度【作者】张耀平;曹平;袁海平【作者单位】江西理工大学,应用科学学院,江西,赣州,341000;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;江西理工大学,应用科学学院,江西,赣州,341000【正文语种】中文【中图分类】TU45岩体是地质体，它经历过多次反复的地质作用，经受过变形、遭受过破坏，形成一定的岩石成份和结构，赋存于一定的地质环境中。
隧道结构计算中岩石力学参数的工程处理
隧道结构计算中岩石力学参数的工程处理唐芳(湖南城建职业技术学院，湖南湘潭411101)摘要：工程岩体抗压、抗拉、抗剪强度力学参数的确定是隧道结构计算、设计的基础性工作。
一般地，都要对岩体力学参数的室内试验数据进行工程处理，这样才能符合实际岩体工程。
文中分析了Hoek-Brown 法在隧道岩体抗压、抗拉、抗剪强度力学参数的工程处理，这为力学参数工程处理实践提供参考。
关键词：隧道结构，力学参数，工程处理中图分类号：文献标识码：项目编号：湖南省高等学校科学研究项目（10C0080）作者简介：唐芳（1975－），女，湖南慈利人，硕士，副教授，主要从事土木工程力学科研与教学。
在岩体工程稳定性分析中，岩体力学参数的选取与实际是否相符，会对计算结果产生重大影响，甚至可能出现不能接受的计算结果。
因而，准确确定岩体力学参数的研究一直是岩体力学最困难的研究课题之一。
因此，如果将岩块力学参数应用于岩体工程时，必须考虑岩块与岩体之间的差异，必须对参数进行工程处理，以使得结果更接近于现场实际情况[1,2]。
其中，岩体隧道工程的破坏型式主要表现为拉伸和剪切破坏，影响隧道工程稳定性的因素主要有两种：即内在条件和外部触发因素。
内在条件主要包括边坡岩体结构、岩性、地形地貌、地质构造、水文地质和地应力等，是岩体破坏发生的基本物质条件；外部触发因素主要包括自重、降雨、地震、外部荷载、隧道掘进等。
由于岩体工程的复杂性，各种工程计算和科学研究都依赖试验：包括常规的物理力学参数试验、化学分析试验、渗流流变试验等。
其中常规力学参数的确定是任何计算和分析所必备的参量。
隧道岩体在力场作用下的性质包括两个方面：岩体的变形特征和强度特征。
主要的代表性力学参数包括：岩体变形模量、岩体抗剪强度指标c、φ值，抗拉和抗压强度等。
在研究岩体力学性质的经验折减法中，岩体质量分类起着重要的作用，岩体工程主要的岩体质量分类系统有：RMR系统、Q系统、Hoek-Brown系统等。
露天转地下矿山边坡挂帮矿开采数值模拟研究
露天转地下矿山边坡挂帮矿开采数值模拟研究李闻杰;严国栋;张振芳;杨久林;苑世林;康志强【摘要】利用ANSYS有限元大型数值模拟分析软件,通过建立某铁矿追脉开采露天高边坡三维数值模型,进行数值模拟计算,分析残采边坡的稳定性,得到结论:平硐追脉开采对某铁矿露天边坡整体稳定性影响不大,残采边坡是稳定的,但应加强平硐硐口和采空区顶板的支护和管理.【期刊名称】《中国矿山工程》【年(卷),期】2011(040)002【总页数】5页(P29-32,35)【关键词】追脉开采;应力场;位移场;ANSYS;残采边坡;数值模拟【作者】李闻杰;严国栋;张振芳;杨久林;苑世林;康志强【作者单位】河北省国控矿业开发投资有限公司,河北,石家庄,050021;河北省国控矿业开发投资有限公司,河北,石家庄,050021;河北省国控矿业开发投资有限公司,河北,石家庄,050021;河北钢铁集团矿业有限公司承德黑山铁矿,河北,承德067501;河北钢铁集团矿业有限公司承德黑山铁矿,河北,承德067501;河北联合大学资源与环境学院,河北,唐山,063009【正文语种】中文【中图分类】TD854.6为最大限度地回收露天矿边坡境界外矿石，挂帮矿使用平硐追脉开采，平硐追脉开采完成后形成了露天采场残采后的边坡，即残采边坡。
虽然国内外对露天矿山边坡稳定性分析取得了众多的研究成果[1～2]，但对露天矿残采边坡稳定性的研究还不多。
某铁矿露天采场闭坑后在采区北部端帮采用平硐追脉开采回收境界外矿石，形成残采边坡。
平硐追脉开采使岩体结构遭到破坏，应力分布更加复杂，工程地质条件恶化，边坡和空区失稳的可能性加大。
因此，使用ANSYS有限元分析软件，建立残采边坡的三维模型，通过数值模拟计算[3～4]，分析某铁矿残采边坡的稳定性。
通过室内岩石力学性质实验，根据某铁矿工程地质资料，采用强度折减系数法[5]，得到某铁矿残采边坡的岩体力学参数，见表1。
ANSYS是目前应用最广泛的通用大型有限元分析软件，主要包括三个模块：前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具；分析计算模块包括结构分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析；后处理模块可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出[6～7]。
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实验 操作 平 台是基 于 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 可 视化 的控 制 软
件， 对 实验 时 间 、 荷载、 应力 、 位移 、 应变 值 的大小 、 荷
载 位移 、 应 力应 变 曲线等 都能 记 录并显 示 。实验 时 ，
采用 轴 向变 形 控 制 加 载， 加 载 速 度 控 制 为 ２×
作， 对 矿 区的大理 岩 、 闪长岩 及矿 岩 ３种 主要 的岩 性
１ ． １ 单 轴抗压 实 验
试 样 直径 为 ５ ０ ｍ ｍ左 右 ， 高１ ０ ０ ｍｍ左 右 ， 采 用 Ｓ Ｈ Ｍ－ ２ ０ ０型 双端 面磨 石 机 进 行 打 磨加 工 ， 使 试 样 的 ２个 端 面平 行 ， 从 而 确保 在 平 面 加 载 的过 程 中不 会
． （ ４）
１ ０ 一ｍ ｍ ／ ｓ 。全部实验过程由计算机控制 ， 并保存 图
形和 数据 结果 。
：
—
—
ｌ ａ
，
，
（ ５ ３ ）
６１ ｂ —
式 中， ｒ ｏ 、 为应力一 纵 向应变 图直线部分起 始点 、
潘少杰 （ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 助理工程 师 ， 技术员 ， ２ ３ １ ５ ０ ０安徽 省庐 江
表 １ 单轴抗压实验结果
１ ． ２ 单轴 抗拉 实验
岩石 抗 拉强 度 通 常采 用 巴西 实 验法 ， 为使 施 加 的荷 载相对 线性 ， 一 般 在沿 试 样 直径 的上 下 底 部加
２根 平 行 垫 条 。试 样 直 径 为 ５ ０ Ｉ Ｂ ｍ左右， 高 度 为
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ４ ０ Ａｐ ｉｌ ｒ ． ２ ０ １ ４
现
代
矿
业
Ｍ０ＤＥ ＲＮ ＭＩ ＮＩ ＮＧ
总第５ ４ ０期 ２ ０ １ ４ 年 ４月第 ４期
某 铁 矿 岩 体 力 学参 数 工程 化 处理
潘 少 杰 刘 波 李延 平
（ 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
１ 岩 石 力 学 实验
实 验采用 Ｒ ＭＴ 一 １ ５ ０ Ｃ型 岩石 加 载 系 统 设 备 ， 加
载的过程能同步获取应力 、 应变与时间等相关信息
及数 据 ， 相应 的 图表也 可直 接提 取 。 实 验根 据 矿 山 不 同 的岩 体 ， 参 照岩 组 划 分 原则 和依 据 ， 将 矿 区 的主要岩 性分 成 ３组 ： 矿体 上盘 围岩 大理 岩组 ； 矿体 下 盘 围岩 闪长岩组 ； 矿 岩 。抗 压试样
岩 石 的非均 匀性 加上 结构 面 的不确 定性 及 样 品 空 间 的变异 性 ， 使岩 石 力 学 测 试 结果 具 有 较 大 的离 散性 ， 导致测 得 力 学 参数 和实 际不 相 符 合 。 因此 要 获 得准 确 的岩石 力 学 参 数 ， 需 要 通 过合 理 的实 验 方 法， 以及 运用 数 值 分 析对 数 据 进 行 整 理 等 。某 铁 矿 为 了合 理地评 价 矿 区岩体 工 程 地 质 条 件 ， 以实 施 采 矿 方法 优选 、 采 场结 构 优 化 以及 爆 破 参 数 优 化 等 工
结束 点所 对 应 的应 力 值 ； 为应力 ｏ ｒ 相应 的 纵 向
应变值 ； 为应力 ｏ ｒ 相应的纵向应变值 ； ｓ 。 为应力
７ ９
总第 ５ ４ ０期
现代 矿业
２ ０ １ ４年 ４月 第 ４期
表 ２ 抗 拉 强 度 实 验 结 果
相应 的横 向应 变值 ； Ｓ ｄ ｂ 应力 ｏ ｒ 相应 的横 向应 变 值。 单 轴抗 压实 验结果 见表 １ 。
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 。 关键 词 岩体 力 学参数 工程化 处理 抗 压 实验 抗拉 实验
式 中， Ｐ为试 样 破坏 时瞬 间荷 载 ， Ｎ； Ａ为试 样横 截 面
积， ｍ 。
提 取整 个加 载 过程 的应 力． 应变 曲线 ， 在抗 压 强 度 值一 半 位置作 应 力 应 变 曲线 切线 ， 该 切 线 的斜 率 即为 弹性模 量 的值
Ｅ ＝ｔ ｇ ０ ｃ ＝Ａ ｒ ｏ ／ Ａ ６． （ ２ ）
出现倾 斜 而导 致实 验失 败 。岩石试 样 在只加 载纵 向
作用力下 （ 无围压作用） 产生变形破坏时， 其单位面
积所 承受 的荷 载称 为单 轴抗 压强度 。
＝
Ｐ ／ Ａ，
（ １ ）
进行 了力学 实验 参数 的确 定 ， 主要包 括容 重 、 单轴 抗 压 强度 、 抗拉 强度 、 弹性 模 量 、 泊松 比和 声 波 速 度 测 试等 Ｊ ， 从 而确 定 岩体力 学参 数 。
试 样岩 石 内部裂 纹形 成 和扩展 导致全 应 变 曲线
发生 微 小变 化 ， 会 给泊 松 比 的求 解带 来一 定 的影 响 ， 为 弱化 影 响 ， 选 取应力 ． 应变 曲线 直 线部 分求 得 岩石 的弹性模 量 Ｅ和泊 松 比 ， 再 求平 均值 ：
Ｅ：
６１ ｂ 一 ｌ ａ
试 样 弹性 阶段 内 的径 向应 变 与轴 向应变 的 比即
为 泊松 比 的值
＝ ｄ ／ ６ ｌ ， （ ３ ）
式 中， 为横 向应 变 ； ８ 为纵 （ 轴） 向应 变 。
・
直径为 ５ ０ ｍ ｍ左右 ， 高径 比为 ２ ： １ 左右 ； 抗拉试样
直径为 ５ ０ ｍｍ左 右 ， 高径 比为 １ ： １ 左右。