焦家金矿寺庄分矿深部巷道围岩分级及支护方法研究
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式中:ＲＱＤ———岩石质量指标ꎻ Ｊ ｎ ———节理组数ꎻ Ｊ ｒ ———节理粗糙度ꎻ
图 ３ 节理赤平投影图
Ｊ ａ ———节理蚀变程度ꎻ Ｊ ｗ ———节理水折减系ꎻ ＳＲＦ———地应力折减系数ꎮ Ｑ 系统分类中上述 ６ 个参数两两组合反映了岩 体质量的 ３ 个方面ꎬ即 ＲＱＤ / Ｊｎ 表示岩体的完整性ꎻ Ｊｒ / Ｊａ 表示结构面的形态、充填物特征及其次生变化 程度ꎻＪｗ / ＳＲＦ 表示水与其他应力存在时对岩体质量 的影响ꎬ根据 Ｑ 值的大小对围岩进行分类ꎬ分类结 果见表 １ 所示ꎮ 岩石基本质量评价指标见表 ２ꎮ
文章编号: １６７２￣￣６０９Ｘ(２０１８)０３￣￣００３７￣￣０３ 中图分类号: ＴＤ３５３ 文献标志码: Ａ 收稿日期: ２０１７￣￣１１￣￣２６ 修订日期: ２０１７￣￣１２￣￣１８ 作者简介: 胡睿哲(１９８９ － ) ꎬ男ꎬ 山东泰安人ꎬ助理工程师ꎬ主要从 事矿山开采设计工作ꎮ
１ 工程概况
Ｑ 分类法由挪威的 Ｂａｒｔｏｎ 等人提出ꎬ该方法采用 ６
个参数ꎬ主要考虑了岩块尺度、Βιβλιοθήκη Baidu摩擦强度和水及其应力
影响三部分因素ꎬ具体公式如下:
Ｑ
＝
ＲＱＤ Ｊｎ
Ｊｒ Ｊａ
Ｊｗ ＳＲＦ
������３８������
中国矿山工程
２０１８ 年( 第 ４７ 卷)
图 １ 岩体扫描左右视图
图 ２ 节理分布图
胡睿哲(山东黄金矿业有限公司焦家金矿ꎬ山东 莱州 ２６１４４１)
摘 要:焦家金矿寺庄分矿进入深部开采阶段ꎬ围岩所处环境逐渐恶化ꎬ岩体裂隙发育程度大ꎬ巷道围岩出现较大变形ꎬ危及 矿山的安全生产ꎮ 利用岩体扫描技术对深部某水平巷道围岩裂隙信息进行采集ꎬ基于 Ｑ 分级和 ＢＱ 分级法对深部巷道围岩进 行准确岩体质量分级ꎬ并依此提出锚杆 ＋ 金属网 ＋ 钢带 ＋ 喷浆的联合支护方法ꎬ为矿山安全生产提供保障ꎮ 关键词:深部巷道ꎻ 围岩分级ꎻ 岩体扫描技术ꎻ 支护方式
Ｑ值 围岩类别 质量描述
> ４０ Ⅰ 非常好的岩体
表 １ 岩体质量指标 Ｑ 系统围岩分类
１０ ~ ４０
１ ~ １０
Ⅱ
Ⅲ
好岩体
一般岩体
１ ~ ０������ １ Ⅳ
较差岩体
< ０������ １ Ⅴ 非常差的岩体
岩石质量指标 ＲＱＤ 节理组数 Ｊｎ
６５
１２
表 ２ 岩石基本质量评价指标
节理粗糙度 Ｊｒ ２
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｉｚｈｕａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｊｉａｏｊｉａ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ ｈａｄ ｅｎｔｅｒｅｄ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ｓｔａｇｅꎬ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｇｅｔｔｉｎｇ ｗｏｒｓｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ. Ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｇｒｅａｔｌｙꎬ ｗｈｉｃｈ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ. Ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙ ｗａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅꎬ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｑ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＢＱ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄꎬ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｉｎ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｊｏｉｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｏｌｔ －ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ －ｓｔｅｅｌ ｂｅｌｔ －ｓｐｒａｙ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙꎻ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｔｔｅｒｎ
节理蚀变程度 Ｊａ １
节理水折减系数 Ｊｗ 地应力折减系数 ＳＲＦ
０������ ６６
５
围岩类别 Ｑ １������ ４３
３������ ２ ＢＱ 分级法 岩体基本质量指标 ＢＱ 从岩石的坚硬程度和岩
体的完整性两个方面来衡量ꎮ ＢＱ 值通过下式计算: ＢＱ ＝ ９０ ＋ ３σｃｗ ＋ ２５０Ｋｖ
式中:σｃｗ ———岩石单轴饱水抗压强度ꎬＭＰａꎻ Ｋ ｖ ———岩体完整性系数ꎮ
寺庄分矿是山东黄金矿业( 莱州) 有限公司焦家金 矿的 ３ 个主要生产分矿之一ꎬ 位于 焦 家 主 矿 区 南 ３ｋｍ 处ꎮ 寺庄分矿矿体产状为多条平行脉ꎬ走向断断续续延 伸近 ５００ｍꎮ 目前矿山已经进入深部开采阶段ꎬ巷道围岩 处于高应力状态ꎬ围岩稳定性受到极大考验ꎬ针对目前寺 庄分矿深部巷道围岩裂隙发育等状况ꎬ通过不接触三维 扫描技术获取岩体结构面信息ꎬ对岩体进行分级评价进 而提出适合的支护方式ꎬ提高巷道安全稳定性ꎮ
对岩体基本质量指标 ＢＱ 进行修正ꎬ以修正后
的岩体基本质量[ ＢＱ] 作为划分工程岩体级别的依 据ꎬ计算如下式:
[ ＢＱ] ＝ ＢＱ － １００( Ｋ１ ＋ Ｋ２ ＋ Ｋ３ ) 式中:Ｋ１ 、Ｋ２ 、Ｋ３ ———分别为地下水、软弱结构面和地 应力状 态 对 岩 体 基 本 质 量 ＢＱ 的 影 响 系 数ꎬ Ｋ１ ＝ ０������ １ꎬＫ２ ＝ ０������ ４ꎬＫ３ ＝ ０������ ５ꎮ
２ 结构面信息采集
某水平进路采场测点扫描结果如图 １ 所示ꎮ 围岩结构面主要产状为 ２５４° ∠５８������ １°ꎬ节理间距小 于 ０������ ３ｍ 的节理比例超过 ５０％ ꎬ岩体节理密度较大ꎬ对围 岩稳定性有较大影响ꎬ见图 ２ 和图 ３ꎮ
３ 岩体质量分级评价
３������ １ Ｂａｒｔｏｎ Ｑ 分级方法
２０１８ 年 ６ 月
第 ４７ 卷 第 ３ 期
中国矿山工程 Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
������３７������
焦家金矿寺庄分矿深部巷道围岩分级 及支护方法研究
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙ ｏｆ Ｓｉｚｈｕａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｊｉａｏｊｉａ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ
图 ３ 节理赤平投影图
Ｊ ａ ———节理蚀变程度ꎻ Ｊ ｗ ———节理水折减系ꎻ ＳＲＦ———地应力折减系数ꎮ Ｑ 系统分类中上述 ６ 个参数两两组合反映了岩 体质量的 ３ 个方面ꎬ即 ＲＱＤ / Ｊｎ 表示岩体的完整性ꎻ Ｊｒ / Ｊａ 表示结构面的形态、充填物特征及其次生变化 程度ꎻＪｗ / ＳＲＦ 表示水与其他应力存在时对岩体质量 的影响ꎬ根据 Ｑ 值的大小对围岩进行分类ꎬ分类结 果见表 １ 所示ꎮ 岩石基本质量评价指标见表 ２ꎮ
文章编号: １６７２￣￣６０９Ｘ(２０１８)０３￣￣００３７￣￣０３ 中图分类号: ＴＤ３５３ 文献标志码: Ａ 收稿日期: ２０１７￣￣１１￣￣２６ 修订日期: ２０１７￣￣１２￣￣１８ 作者简介: 胡睿哲(１９８９ － ) ꎬ男ꎬ 山东泰安人ꎬ助理工程师ꎬ主要从 事矿山开采设计工作ꎮ
１ 工程概况
Ｑ 分类法由挪威的 Ｂａｒｔｏｎ 等人提出ꎬ该方法采用 ６
个参数ꎬ主要考虑了岩块尺度、Βιβλιοθήκη Baidu摩擦强度和水及其应力
影响三部分因素ꎬ具体公式如下:
Ｑ
＝
ＲＱＤ Ｊｎ
Ｊｒ Ｊａ
Ｊｗ ＳＲＦ
������３８������
中国矿山工程
２０１８ 年( 第 ４７ 卷)
图 １ 岩体扫描左右视图
图 ２ 节理分布图
胡睿哲(山东黄金矿业有限公司焦家金矿ꎬ山东 莱州 ２６１４４１)
摘 要:焦家金矿寺庄分矿进入深部开采阶段ꎬ围岩所处环境逐渐恶化ꎬ岩体裂隙发育程度大ꎬ巷道围岩出现较大变形ꎬ危及 矿山的安全生产ꎮ 利用岩体扫描技术对深部某水平巷道围岩裂隙信息进行采集ꎬ基于 Ｑ 分级和 ＢＱ 分级法对深部巷道围岩进 行准确岩体质量分级ꎬ并依此提出锚杆 ＋ 金属网 ＋ 钢带 ＋ 喷浆的联合支护方法ꎬ为矿山安全生产提供保障ꎮ 关键词:深部巷道ꎻ 围岩分级ꎻ 岩体扫描技术ꎻ 支护方式
Ｑ值 围岩类别 质量描述
> ４０ Ⅰ 非常好的岩体
表 １ 岩体质量指标 Ｑ 系统围岩分类
１０ ~ ４０
１ ~ １０
Ⅱ
Ⅲ
好岩体
一般岩体
１ ~ ０������ １ Ⅳ
较差岩体
< ０������ １ Ⅴ 非常差的岩体
岩石质量指标 ＲＱＤ 节理组数 Ｊｎ
６５
１２
表 ２ 岩石基本质量评价指标
节理粗糙度 Ｊｒ ２
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｉｚｈｕａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｊｉａｏｊｉａ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ ｈａｄ ｅｎｔｅｒｅｄ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ｓｔａｇｅꎬ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｇｅｔｔｉｎｇ ｗｏｒｓｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ. Ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｇｒｅａｔｌｙꎬ ｗｈｉｃｈ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ. Ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙ ｗａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅꎬ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｑ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＢＱ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄꎬ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｉｎ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｊｏｉｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｏｌｔ －ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ －ｓｔｅｅｌ ｂｅｌｔ －ｓｐｒａｙ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙꎻ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｔｔｅｒｎ
节理蚀变程度 Ｊａ １
节理水折减系数 Ｊｗ 地应力折减系数 ＳＲＦ
０������ ６６
５
围岩类别 Ｑ １������ ４３
３������ ２ ＢＱ 分级法 岩体基本质量指标 ＢＱ 从岩石的坚硬程度和岩
体的完整性两个方面来衡量ꎮ ＢＱ 值通过下式计算: ＢＱ ＝ ９０ ＋ ３σｃｗ ＋ ２５０Ｋｖ
式中:σｃｗ ———岩石单轴饱水抗压强度ꎬＭＰａꎻ Ｋ ｖ ———岩体完整性系数ꎮ
寺庄分矿是山东黄金矿业( 莱州) 有限公司焦家金 矿的 ３ 个主要生产分矿之一ꎬ 位于 焦 家 主 矿 区 南 ３ｋｍ 处ꎮ 寺庄分矿矿体产状为多条平行脉ꎬ走向断断续续延 伸近 ５００ｍꎮ 目前矿山已经进入深部开采阶段ꎬ巷道围岩 处于高应力状态ꎬ围岩稳定性受到极大考验ꎬ针对目前寺 庄分矿深部巷道围岩裂隙发育等状况ꎬ通过不接触三维 扫描技术获取岩体结构面信息ꎬ对岩体进行分级评价进 而提出适合的支护方式ꎬ提高巷道安全稳定性ꎮ
对岩体基本质量指标 ＢＱ 进行修正ꎬ以修正后
的岩体基本质量[ ＢＱ] 作为划分工程岩体级别的依 据ꎬ计算如下式:
[ ＢＱ] ＝ ＢＱ － １００( Ｋ１ ＋ Ｋ２ ＋ Ｋ３ ) 式中:Ｋ１ 、Ｋ２ 、Ｋ３ ———分别为地下水、软弱结构面和地 应力状 态 对 岩 体 基 本 质 量 ＢＱ 的 影 响 系 数ꎬ Ｋ１ ＝ ０������ １ꎬＫ２ ＝ ０������ ４ꎬＫ３ ＝ ０������ ５ꎮ
２ 结构面信息采集
某水平进路采场测点扫描结果如图 １ 所示ꎮ 围岩结构面主要产状为 ２５４° ∠５８������ １°ꎬ节理间距小 于 ０������ ３ｍ 的节理比例超过 ５０％ ꎬ岩体节理密度较大ꎬ对围 岩稳定性有较大影响ꎬ见图 ２ 和图 ３ꎮ
３ 岩体质量分级评价
３������ １ Ｂａｒｔｏｎ Ｑ 分级方法
２０１８ 年 ６ 月
第 ４７ 卷 第 ３ 期
中国矿山工程 Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
������３７������
焦家金矿寺庄分矿深部巷道围岩分级 及支护方法研究
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙ ｏｆ Ｓｉｚｈｕａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｊｉａｏｊｉａ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ