采矿用岩体分值地质力学分类法.pdf

采矿用岩体分值地质力学分类法 D ． H ． Laubseher，St eff en 、R obert s on ，K i r st en 编者 按 此篇译文． 系矿铜峪矿块崩落 怯设计组从国外获得的岩体力学分值计算的比较实际的量 新赍料． 对我们实际应用和了解地质力学分类的进展情况较有参考价值．现全文 干 寰 出． 提鬻 采矿用岩体分值 MR MR 分类 怯是为适应各种采矿要求于1 9 T 4 年在c s I R 地质力学分囊 怯的基础上发展而来的． 两者间的根本区 在于MR MR 分类法认为原岩分值须报据开采环墉进 行1 胃 整， 便最后得出的分值 MRMR可用于矿山设计 ． 调整的参数有用化 生应力， 节理方位和爆破影响． 也可用 津分擅 R MR 确定 出通常的岩体丑度 R Ms 然后再加以1 胃 整．得出用于设计的岩体 强 D RMS ． 这种分类法用缝广迁． 岩体分值，采矿用岩体分值爱用于设计的岩体强度可为矿山设计提 供有益 的指导 ． 但是 ．在某些情况下则需要进行更为详细的调查 ．即在某一情况下需将着重点放在本方法 的某些特定参数上． 在采场或矿柱内外 对具有连续性的获窄软弱的地质特性必须加 区别．分别打分 ． 本 文将论 述打分 的方 法 ．并提 出本 身法用 于矿山 设计 的实例 ． 一 、前 言 采矿用 岩体分 值法 MRMR是 1 9 7 4年 由C S I R 地质力学分类 法发展而来 的 “’ ”。 这种分值法包括了原始分值和调 整 后 的 分 值，考虑了与复杂的开采条件相关的一些参 数和数值 此后，这种方法得到了不断地修 正和改进 ” “ ，现在 已成功地应用于加 拿 大、智利、菲律宾，斯里兰卡 、南非 、美 国 和津 巴布韦的一 些采矿工 程中。 本文不仅肯定 了早期论文 中的成果 ，而 且还将阐述基本原则，数据收集方法，分值 RMR 计算 ，调整值 MRMR ， 设 计 用岩 体 强度 DRMS 以及该 方法 的实际应 用问题。 该分 类 法发展 的 一个重要方 面就是 它不 仅 可对钻孔岩芯而 且还 可对 岩石 表面进 行评 价。 二、基本原则 一 种分类 法必须 具备简 单 易 行 ，实 用 性 强 的特 点，这样才 能成为正常的矿 山地质 有 色 矿 山一 1 9 9 O ． 6 和岩石力学 调查工作的组成 部分 ， 以使 用于 矿 山设计和 部门问的联系。过于复杂 的方法 不 仅费 时，而且多数矿 山也承 受不 起投入胯 大量人力，何况 其结果 只是为矿 山设计和生 产部门提供 了一堆未必有益的复杂数据。 这里所 采用的方法是根据可测的地质参 数赋予岩体一个原始分值。每个地质参数都 按 其重 要性 加 以权衡并赋予一个摄大 值，而 所 有参数 的总分值 为i 0 0 。 这 种权 衡在此方 法 的发展过 程中每隔一定的时间 审核一次 ，所 以现在 已基本 准确，被 广 泛 接 受 ，D一 1 O D 的分值包含了含节理岩体从很差到很好的种 种差 异。整个分类划分成 5个值域 为2 0 的类 别 ，每个类别 又细分 为A、B 两个亚类 。 在平面和剖 面图上用 不同颜 色 表 示 分 类。I 类，兰，2 类，绿，3 类，黄I 4 类， 棕，5 类， 红。类别标志具有普遍用途，而分 值则 用于设计 ，见表 I 。 分类的分值实 际上是 岩体的相应 强度 。 分类的准 确性取决于调查 区域的取样工作 。 评价 工作应有初步 、 中间和最 终三种 ， 以此 表 一 l 7 一 维普资讯 分 值的 含意 裹 1 1 2 3 分类 A B A B A B A B A B 分值 t 0 O ～8 t 8 D ～ 8 I 6 0 ～ ‘ I 4 D ～2 I I 2 0 ～ D 描述 很好 好 一般 差 1赦差 颤色 绿 黄 棕 j 红 区别 A．B亚黄的 方法是 特 A羹全 部着色 ．丽B 莞打 十字影线 明钻探和开 拓的状 况。在初期获得 分类 数据 实属必要 ，以便 对开采方法， 布置 方式 及支 护要求做 出正确的决 策。 为了确定岩体在某种开采环 境 下 的 特 性 ，岩体分值 RMR 要 在下面几个方面进 行调整 风 化，采矿次生应力 、节 理方位和 爆破影响。调整后的分值称为采矿甩岩体分 值，即 MR MR 。 RMR也可甩来确定实 验 的 岩 体 强 度 RMS 。 如 上所 述 ， 原始RMS I AMP a 为单 位应予 以调整 ， 以得出设计 甩 岩 体 强 度 D RMS，这一数据 与应力环 境联系起 来是 相 当有用的，现已被用来建立教学模塑。 该分类法用逮广 泛，R I ] I ，MR MR及 D R MS 都对矿 r 设计具有良好的 指导作用。 但 是，在某些情况下，或许需要更 为详细的 调查。文中将对所用该分类法的特别参数的 一 些实饲加以论述。 平均值可能会引人步入歧途，因此，岩 石最软弱越须单独评分，因为这些区域可能 决 定 着整个岩体的特性。在采场 或 矿 柱 内 外，具有 连续性 的狭窄软弱的地质特 征 区也 颓 单独认定和评分。 三、地质参数、取样和评分 须作 出评价的地质 参数有完整岩石强 度 I R s ，节理／ 裂 豫问 距 J s ， 节理 条件和地下水。这些参数及其各 自的分僵请 参 见表2 表3 。在进行分类前，篙对岩芯或 岩 简进行检叠，并按相似特征避行分区，然 后对 这些 区段 进行打 分。 l 8 参 数复萁分值 裹2 I R S R QD J s ， F ／n l 平均值 分 值 _、 J P 讣值 分 值 荣／ m 一 组 组 三 目 1 8 5 2 0 9 7 ～1 0 0 0 ． ． 2 ￡ 1 8 84 ～ 96 D．t 4 O 4D 4 0 I B 7 I ～8 3 参 见 0 ． I 5 4 0 4 0 ‘ 0 t 4 5 6 ～ 7 0 图 2 0 ．2 4 O 40 3 8 1 0 5 ～l 2 4 I 2 4 4～ 5 5 0．2 5 4D 3 8 3 B 1 0 3I ～ 43 0．3 3 8 3 6 3 4 8 l 7 ～ 3 0 0． 5 3 6 34 3 1 6 4～ 1 6 O． 8 3 4 3 I 2 8 5 0～ 3 I ． 0 3 I 2 8 2 6 4 1． 5 20 26 2 { 3 2 6 2 ‘ 21 2 2 4 21 1 8 1 21 【 8 1 5 I 8 1 5 1 2 1 5 1 2 1 0 1 2 1 O I 1 O 7 5 5 2 5 2 0 考薄到 昔芯 采取 节理条件评价 裹3 最高分值‘ 0 的累计酉铮数调整值 j j 谭 整 值 一f ～ 罂 f A 大 比例 多重 的 1 0 0 1 0 0 9 5 9 0 节理 圈 波状 单向的 9 5 9 D 8 5 8 0 弯曲 的 8 5 8 0 7 5 7 O 稍宥 波形的 8 0 7 5 T 0 6 5 平直 的 7 5 7 D 6 5 6 0 B ● 小比例 粗糙台阶状／ 9 0 8 5 8 O 节 理匿 布觏 刚的 平滑 白阶 状的 8 5 8 0 7 5 擦痘台阶状的 8 0 7 5 T 0 祖植被 桩的 5 T 0 6 5 平滑谊 状的 T O 6 5 6 0 光{ l } 砖状的 6 5 6 0 5 5 粗糖面 状的 6 D 5 5 5 0 平滑面状的 5 5 5 0 { 5 4 磨光的 5 0 5 0 有 色 矿 山～ l 9 9 n ． 6 维普资讯 C 节理壁蚀变弱 于节 理壁岩 石 藏但 弱 予节理 充填 物时 D 节理充 无较 他爰靼 J 9 0 8 5 8 0 填 物 蓟切 物 中 8 5 8 0 T 5 细 8 O 7 B 7 0 戟质剪切担 7 0 B 5 6 0 物 如 滑石中 B 0 5 5 5 0 细 5 0 4 5 4 O 断 层记 蹲度 不 规 则变化的 3 O 2 0 l 5 幅度 举佣说田 一袁面平滑， 充填物为中等剪留滑石甘 白 平直 节理在干操条件下 ．得出；Arot e ，B茸8 5 ， D盲6 0 。 总的调整值耳T 0 x e x 6 0 膏 ．舒值为4 0 x 2 7 l 1 R MR 为各个分值之和， 可在钻孔记录中 获得，见表4 。 钻孔 记 景裹 裹4 钻孔智号 钻孔舟区一 日斯； 孔段 长 度 A 宴 岩芯总 长 B ； R Q D簿旱1 0 0 。‘。。 。。 ‘ 。。。。。。。。。● 。。。_。。。。’} 。。。。。。 。。。。 ’ ‘。。’。 。。。。。 。。。。。’‘。 ’。。 ’ 。。。。。 一。 l小角度I 数量 f 0 ～2 9 f平均间距 A ， ’真实闻距 AxS i n ． 2 6 I l ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。‘ 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 ‘ 。 。 。 。 。 ’ ’。 。 一 I 中等角度 l 数量 J S j 3 0 5 9 平均间 B J 真 实摘距 BxSj 0 ． 7 大带度 数 量 6 0 9 0 平 均阃隹 C 真 实间距 Cx S i n 0 ． 口 7 ] 平均颤鼓， 里 坐 L 型 墅 舅墼 L 正弦擅f 0 ～ 2 9篁o ． 2 d ；3 0 ～5 9；0 ， 1 } 0 ～9 0 ． 9 7 { I 签名 有 色矿 山一1 9 9 0 ． 6 ． 兜整岩石赣度 I l l s 这里指的是裂 隙和 节理之 问的岩石的无侧 限 单轴抗 压强度。须 指 出的是造 作试 验用的 岩芯肯定是该岩体中最坚硬的岩块，而不必 反映出其平均值。实际上，在大型铜矿山， 只 甩完 好无瑕 的岩芯进行实 验。某个 给定区 段的 I R S 可能会受 到弱的和强的完整 岩 石 的 影 响， 这种 情况会 出现在层状矿床和 矿化 作 用不均匀的矿床中。基于较弱岩石对平均值 影 响更大 的概念 ，应对该 给定 区段 赋予平均 值 。这种关 系是非 线性 的，平均值 可 以从图 1 中查到。 ‘ 瞎 围1岩 体平坶I Rs的矗 定 查 围举例 ，者 礤岩 I R置1 0 0 MP , ，软岩 I RS2 0 P 剐 簧 } 丑 s 昌 ∞ ． 而 当 嚣 岩 占 4 5 时 ， 平 均 的 I R s 壹图得1 o 0 MP m 的3 坤f ；3 ； MP a 。RI 5 的值域为0 ～ 2 0 ．相对直的岩样强度在口 ～[ 8 5 Mh 之间．所以选取 1 8 5 为上限是因为大干此值盹I RS 值基本与古节理岩体的 强 度无 关 ． 2 ． 节曩曩蠢两韪一 RQ J s 或F F／ m 此参数是对所有不连续和分 离 面 的 度 量，不包括胶结节理和裂隙，因媵结的性质 对I RS 有影响 所 醴蚜入谈值静确定 之中， 节理的髓蛊特征就擅其连续性。若是节理的 长度大于开挖律曲宽度，或者一条节理与另 一 条毗 连，我们就 认 为它是连续的 ，也就 是 维普资讯 说 ，节理构成 了岩 块J裂 隙和层理币必 具有 连续性 。最 多选用三组节理 ，因为三 组节 理 即构成一 个岩块 ，而其它节理的存在只是改 变 了岩块 的形状 。 评价这一 参数 有两 种方法。 1 较详纽的方法是 单 独 测定 R Q D和 J s ，最大分值分别为1 5 和2 5 。 2 另一种方法是测得所有的不 连 续 构造，并记录下其F F ／ m，最大分值为4 0 ， 即 2 5 1 5, F F ／ m的优点是它对大小不 一的节 理 间 距更敏感些 ，而RQ D在岩 芯都小于 l O O c m或 达到1 0 0 ％时，其值都无法确定 见表5 。 节埋间歪与各参数分值 关系 袁5 分 值 J s 备 注 aQ D J 5 H Q D F F ／ m I S 0 ．0 25 m l 【 1 0 ．0 5 m 1 ． 5 t ． 5 5 假设 在节理 囊 O．1 m 3 【 I 1 0 处有 一 定 酋 分 0． 2 m 5 【 7 I 5 圪 的 岩 芯 小 亍 0． 5 m t 0 2 4 2 0 【 ． O m I 3 2 8 26 2 Om I 9 31 3． O m 2I 3 6 3 3 4 O m 23 3 8 3 6 5 O m 2 5 4 0 8 裂隙频数方法i 9 8 5 年首次用于智利， 随后在1 9 8 6 年 又用于加 拿大 。在 津 巴布韦， F F／ m的方 法和R Q D及J s 方法综合使 用，其 结果 同样 准确。 3 ． 岩石质量 攉标 RQD R Q D是一种确定岩芯回采 率的方 法，只 记录长度大于1 0 0 ram的岩芯 。 R Q D 赶 鏖堋。 岩苍直径 至少是BM尺寸 4 2 mm才 能使 用。另外，钻孔也必须是 高标准的。 ．槽对于岩芯的裂踪方位是非常重要的。 因为如果所打的 钻孔垂直 于间距为9 0 ram 的 裂隙，那么R Q D 值为0 ，若是钻孔斜 度 为 4 0 。 ，则该 裂隙的间距就会达 到 1 3 7 mm，依 此得出的R Q D 为1 0 0 ％。由于这显然是 不 正 确的，因此岩芯柱 实 岩芯的长度须 大于 1 0 0 ram。在上述 以4 0 。交切 时岩 芯柱长 度只 为9 1 ra m，所以R Q D 应为0 。用于计算的岩 芯长度应沿着岩芯 轴从一条裂 隙测量到另一 条裂隙。 为了确定岩面的RQ D，须 将取样线与某 一 钻孔 岩芯联系起来 ，同时还应应 注意 以下 几 点 1 应有确定岩芯 R QD 值的经验’ 2 不被爆破造成 的裂 隙所 迷惑 ， 3 较弱层理面在采取岩 芯 时未 必 张 开 ， 4 在节理构成侧壁 的地 方应 对 相 对 一 侧的岩壁进行评估， 5 I m以上的剪切带必须单独分 类 4 ． 节理 问雎 J s 最 多选 取三 组节理，此乃构成一 个岩块 的节理数。在有四组以上节理的地方，取三 组间距最 近的节理。原来确定J s 分值的 图表 现 已被 T a y l o r 提出的图表 [ 4 所代替 。从图 2 中可以读出一组 、二组和三组节理 的分值 5 ． 裂障频戥 F F／ m 这种明显简化的方法要求测量所有由取 样线交切的不连续构造。重要的是要确定取 样处有几组节理， 因为 在 F F ／ m 相 同的条 件 下，含一组节理 的岩 体较 含两 组节理 的 岩体 稳 固些，而含两组节理的 又要 比三 组节理 的 更稳 固。表2 ，表 3 给 出了每个节理组 的打 分 情况。 就岩芯 来说 ，也有必要 明确三组节理 中 究竟有几组被交切。 在坑下测量F F ／ m 时应根据 裂隙方位在 巷 道，隧道、采场的侧壁或顶板 上进行 。下 剐情况适用此种测量方法； 1 如果所有裂隙都出现在侧壁上， 罪 么就应确定 出它们是 否与一水 平线交切。 2 若是都不与水平缀相交切 ， 则需要 有 色矿 山一 l 9 g 0 ． 6 维普资讯 7r ／ ／ ， ， ／ ● i ，c／ ， ／ B ， ， ，／ - f ‘ 『 ， ， - I ● ／ ／ ， e l ／ ， l ． 芝 ， ， ● ， ， r ／ ／ ／ ／／ ／ ／ ， ， ， ， P ／ ●● ／ ／ ／ ／ ／ ● ， ． _r y ／ ， ， l ， I ，， ／ ， l ● ， 。 I I ， 重2 节埋 闻置 分位 的评 定 引自 H． w泰 勒 圉佣l 蛆节理，若间距0 ． 5 m，童亵得点．抒值0 ． 8 8 x 2 5 宣2 2 l 2 组节理．若间距0 ． 5 ，1 ． o m童表褥B c 点，抒值 。 。 D , 8 6 X 5 霉‘ ； 3 组节理 若间距0 ． 5 、1 ． 0 ，3 。 o m．壹表得D． F，F 点 ．分值 D ． 7 4 X 0 ． 8 0 x 0 ． 8 3 X 2 5 ‘ ‘ 在一垂直 线上测量。 3 倘若 一组 节理 与侧壁 平行 ， 那么这 组节理须 从 与侧壁呈 9 0 。 的顶 板线 上进 行 测 量 。 解决这种取样方式不一致韵方法是用一 个系数f 除以测量值之和，得出平均 频 鼓。 当三组节理 中一组节 理在线上，或只有一 组节理 ，f 1 ． 0 J 三组节理 中有两 组节理在线上 ，或只有 两组节理， f 1 ． 5 J 有 色矿 山一 1 9 9 0 ． 6 所有节理组都在线上或套管岩芯上， f 2 ． 0 J两组节理在一条线上，一组节理 在 另 一 外线 上，f2 ． 4 J 三组节理成直角在三条线上，f 3 ． 0 o 如 果一个立方 体的 几个 侧面的取 样是 在 同的交切线上进行 的，那么就 可对上述 几 种情形进 行评 价。 无论怎样强调精确取样之需 要 都 不 过 分。详细调查常常是在铡壁上进行的，而侧 壁并不是和所有地质特 征相交切 ，因此 ，对 - 2l 一 维普资讯 这种有偏 差的资料数据应进行 详细地分 析。 在钻孔不是以4 5 。角与所有地质特征机 『 交的情况下，除非如 下一节 在钻孔 岩芯编录 表上对交切角度做 出某种规定 ，就会 出现取 样误差 。 在表2 中，用F F ／ m来确定其分值 。浚半 均值的倒数为裂隙的平均间距。只有当所有 节理组的J s 大致棚同时，由 “ a ”到 岫”的 数据才 能使用。 图3 表 示了F F／ m与其分值的关系 ，这种 关系是在对岩芯及 坑下暴露面 的不 同取样方 法进行调整 得出节 理平均 间距之后得 出的 。 囝3 FF ／ m与分值 美系 囝 由于F F ／ m包括连续的 节 理 和不 连 续的 裂隙两种地质特性，所以有必要估 算出 连续性，以 得出J s 和岩磐尺寸 图4 。 图4 j s 与岩块 尺寸 关系 图 这样 ，F F／ m便 能给出RMR，但是 要 得 出每 m的节理数 ，须 在下面的基础上做些 调 整 漳 续性所 占百 舒 比 牺 调 整后 的节理频 数 1 0 0 FF ／ m1 ． 0 9 0 F F ／ m0 ． 9 8 0 FF ／ mo ． 8 7 0 FF ／ mo ． 7 6 0 FF ／ m0 5 ． 5 o F F ／ m0 ． 5 岩 芯采取率， 由于F F ／ m不 能反映岩 芯 采取 率，若 出现岩 芯损失情况 岩芯损失常 发生 在岩芯的弱岩段 ，则须加 大FF ／ m值。 调整方法是 用岩芯 采取率 除以FF ／ m 后再乘 以 1 00 。 r 6 ． 节理条件厦地下水 节理条件是甩来评价节理的 并非裂隙 磨擦特性 的，其依 据是 t描述，表 面特征 ， 蚀变 带，充填物及 地下水。最初地下水 的影 响是分项考虑的，但后 来决 定，若是 将地下 涌水包括进节理条件 中 以增 大敏 感性 有其优 越性 3 现 在这部分 总分值 为4 0 。表3 是 确定 节理条 件的方 法 ，这 一节 理评分 袭 细 分 为 A B c D四个部分。 A部分适 合于大 比例的地质特 点 素 描图，如巷道 或露 采工 作面的平 、剖 面图。 B部分可 评价小 比例素描 图，评价依据 图5 中的测 线。 c 部 分只是 在节 理壁 和 母岩 之间硬度 差异 明显 时才 用。 D 部分 涉及节理 充填的变化。 由于不 同节理 组的条件 未必鞘 I可，所 以 须 计算出一个 加权 平均值来 。但是 ， 如果 节 理条 件分 值差 别很大，应用文字或在 图上 突 出出来。一组节理的低分值会影响到隧道的 方位和／ 或开采颛序 。 在穿脉巷道数量大于措脉巷 遒或相反的 地方 ，将 会 出现因优先 考虑 那些 以较 大角崖 交切 主要 巷道 的地 质特 征而 造成 的 取 样 偏 差 。 有 色矿山一 1 9 9 0 ． 6 维普资讯 四、调 整 RMR乘 以 一 个 调 整 百 分 比，得 出 MR MR , ,该调 整百 分 比值是 通过 大 量 的 现 场观测记 录得到的经验数值。调整 方法 要求 技术人 员根 据所 提出的采矿活动对岩体 的影 响来对其评价。例如，不 良爆破会影 响到巷 遭或露采边坡的稳定性 ，但对岩 体的可崩 性 却没有影l 向。人们发现 只要设计人员从调 整 角度 考虑 问题时，就能对采矿作业做 出更 好 的评价。用于RMR的调 整概念 后 来 被 国 际 工程师协会采用 ，以此来 进行 崩落法矿 山 体分类和支护预测 6 。 1 ． 风化 某些岩类易于风化，故在确定巷道足 寸 和支护设计时必须予 以考虑。风化与 时间有 关，所 以这一因素将会影响到进行支护的时 机及开采速度。 受风化影响的三个参数 是t I Rs ，R Q D 或F F ／ r a和节理条件。R Q O 百分数值会随着 裂隙的增加而减小。I R S在发生化学变化的 地方会大大降低，实际上，角砾云母橄榄岩 就有这种情况发生本来完整坚硬的岩石在 短期内变成了砂粒。节理条件受岩壁蚀变及 充 填物的影 响。 由于岩芯 表面积相 对于其 体 积 来说较大 ，所 以根 据钻 孔岩芯 得 出的有 关 风化的数据往往过于保守，而井下裸露处得 到的资料更可靠些。 表 6 为岩石裸露半年 ， 一年， 两年 、三年 和四年 以 上有关 风化程度 的调整 百分 比值 风化年限调整分 值 裹6 。 I 潜在的风化殛调整值 ．簿 描 述i T _ 半 年l 一 年l 二 年 三 年l四 年 以 上 ⋯一 l - _一十 一 1_ 一 ⋯ 。 一 束 风化 l 1 o 0 l 1 0 0 l l 0 0 t 0 0 t 0 0 轻微 J 8 8 J 9 0 J 9 2 j 9 4 - 9 6 l 8 。2 } 84 l 86 l 8g l 9 074 76 强 烈 l 70 l 72 l l l 8 完全风化l 5 4 I 5 6 { 5 8 l 6 0 l 5 2 残积土f 3 o f 3 g f 3 4 有 色矿 山一 1 9 9 0． 6 2 ． 节理 方位 开挖体的大小，形状和方位都会影响岩 体的性质。节理的产状 及岩块的基底是否裸 露都对开挖体的稳定性有着 重太影响，所 以 评分 值须 做相应调整 。调整值 的大 小取 决于 与岩块垂直轴相对 节理产状 。重力是应 予 以考虑 的最 重要 的力 ，所 以岩块的不稳定性 取决于倾离垂 直轴 的节理 数 目，调整值百分 比 见 表 7。 节 理 调 整 值 襄 7 构 成 岩 块 的 节理组数 寻 冒 整信酉分比． ～ 一 r 一丁一r 7 O 7 5 j 8 0 l 8 5 } 9 0 ． ． ．．．．．．．．．．． ．．一．．．． ．．．．．一 ⋯ 瓶离垂直轴甜节理面教 节理方位对空场回采工作面的稳定性和 拉底岩体崩落 性有着影 响。 剪切带相对于掘进的方位的调整如下 0。 ～ 15 。 76 } l 5。～ 45。 8 4 ， 4 5。～ 7 5。 9 2 。 朝构造要素的倾向掘进比背向其倾向更 可取。当背 向一组密节理的倾 向掘进 时，应 在 已调整 的基 础上再做9 0 ％的调整 。这样做 的理 由是 节 理倾向与掘进方 向同向的岩块 更易乎支护。 剪切带方位调整值不适用于 “ 含节理岩 石 ”，所 以，最 大分 值是节理方位调整值 乘 巷道推进方 向 调 整 值， 即 7 0 9 O 6 3 。 节理方位 和节 理条 件对稳定性的影响充 分 显示在 由磨擦大 的岩块 构成的桥拱中。 0 ． 矿柱和边帮节理方位的调整 囊a 修改 后的方位调整值 可应用 到矿柱或 采 场边帮的设计中去。对有由节理形成的不稳 定楔形体的地 方 主 要在壁 面上蛰对其分 值进行调整。这种不稳 定 可以通过交叉 长节 一 23 维普资讯 理的角度和那蝗构成 禊形体各个耐的节理 条件来确定。 矿柱 与边帮 节理 方位 调整 值 亵8 摹 瞿 粳 体 变 X 节 理 曲 角 度 帮 靖 整 百 分 比 ． 0 ～5 】 0 ～3 O 。 8 5 3 0 ～蛐‘7 5 4 D ’ T 5 ～ l 0 l 0 ～2 o ．号9 0 2 0 4 0 ‘ 8 0 4 0 ‘ I O ～l 5 2 O ～ 3 o ． 号e D 3 O ～ 5 0 ‘ B 0 5 0 ‘ 车1 l 5 ～ 2 0 3 0 ～4 O ‘ 9 D 4 0 ～ B O 。 8 5 B D 。 ；8 2 0 ～ 3 0 3 0 ～ 5 O ‘ 置9 0 5 0 ’ B 5 3 O ～ { 0 4 0 ～ B 0 。 0 5 6 0 ’ 9 0 4 ． 采矿形痕 的次生应力 采矿 形成的 次生应力是 由开挖体的几何 形 状和方位所引起的场 区域应力 的重新 分布。所 以，应该搞清楚场应力的量和它们 之 闽的 比。根据模 型或 已出版的应力再分布 图表 T ， B 可得出这些应力的再 分 布。对 于 重新 分布的应力 ，重要 的是 最大和最小应力 以及 它们 之间的差 别。 最大应力最大主应力会引起与其方位 平籽 的巷遒壁 面的剥落 ，矿 柱的碎裂和软岩 区的变形 和塑性流动。 软岩条 带的变形 会使 硬 岩在较低应力 作用下就 发生破坏 。与节 理 成大角度的压应力将增加岩体的强度，阻止 崩 落。在这种情况下 ， ， 调整百分 比 可 高 达 1 2 B ％，就是说，改善了岩体强度。 最 小砬力最小主应力对 大型开挖 体的 顶部和侧帮，采场四壁以及对保护生产巷道 的主，次顶的稳定性起着重要作甩。消除大 采场 四周 岩壁上较 高的水平应力 ，将会 导致 四周的 岩层朝采场方 向松 动。 应力间的差别最大和最小应力之羞较 大，对含节理岩体影响很大，将导致沿节理 方 向的 剪切作 用。这种影响随节理 密度的增 加而增加 ，因为有 更多的节 理处 于不 利的方 位，但随节 理条 件分 值的降低而 增加。这个 调整百分比最低为6 。 。 估计采矿引起的次生应力时应考虑下列 因素； 吨 4一 1 巷道 引起 的次生应 力； 2 密集巷 道的相互影响， 3 巷道／ 隧道靠 近大采场的位置， 4 拱脚应力，特别是 与推进方 向 和 场 应力 方 位有关 的拱脚瘦力 。朝最 大应力方 向推进的拉 底可保 证崩落 顺利，但会 产生较 高的拱脚应力 。反 之，则相反，如 底鼓 崩落 矿岩块度差所 f 起 的载荷集中； 对铡 帮和顼 部限制的消滁J 采区的扩 大引起 采 区几何形状 的变化， 大块楔 形体 的破坏’ 主 要构造 的影响。这里的主要构造是抬 那 些在 井巷 中未暴露 出来 ，但造成 高拱 脚应 力 和采场 顶部破坏的可船性， 侵 入体的 存在。这 些侵 入体 可能本 身具 有较 高的应力或 者可能将应 力传递给周 围较 稳 固的岩 层。 总的调整 值为6 0 一 1 2 0 。 要得到调整 百分比，应估算这些应力对各个基础参数的 影响，然后取其 总和。 ‘ 5 ． 一t的髟 响 爆破会产生新 的裂 隙，使岩体松动 ，引 起岩体沿节理移动。因此，应使用下面的调 整值； 垒 断面钻 进L O O 光面爆破 9 7 好的常规爆酸 9 4 差的爆酿8 0 拄 - 圆为束受影响的岩石置有限， 所以茬的{ 曩脏对羲 窄 矿柱和密集巷遭的影响最大． 、6． 小 结 作调整 时，必须 考虑 到升 挖体的使 用寿 命 和岩体时控 性质 。 即t 风化 3 0 ～ l 0 9 男 方 位 B 3 1 0 0 扶生虚力 6 ,B 1 2 o 爆破的重响8 0 1 0 0 尽管这 些百分 比都是 经验数字 ，但调整 原贼已被证实是正确的，它车身就促使设计 有 色矿 山一 1 9 9 0 ． 6 维普资讯 者 去考 虑这 些重要参数 五、岩体强度 R MS RMS 是 从I R S 和R MR得出的，岩体 的强 度不 可能大于该 区准确 的I R S平 均 值。I RS 是 从小块试样上测 得的 ，但 大块 试样 的试验 结果表 明，其 强度只是 小块 试样 的8 O 4 】 。 由于岩体为 “ 大块试样”，所以它的强度必 须 降低到I RS 值 的8 0 ％。目此， 岩体的强 度 应为I RS8 0 ，如果 它不含节理 的 话 I而 节 理的影响和它的磨擦性质肯定会降低 岩体 的强度 采 用下列步骤计 算RMS 1 用总分值 A 减去I R S 分值 B ， 其他参数，如R Q D， J s 和节理条件将是8 O ％ 的可能剩余值的函数。 2 把 I RS c 减小到其值的 8 O ， 所 RMs c 如果总分值 6 0 ，I RS 1 0 0 MP a ，其分 ／ A 1 1 o ，那么 R MS1 0 0 MP a T 8 0 0 MP a 。 六、设计用岩体强度 DRM S D RMS是 在特 定开采环境 下的无侧限岩 体强 度。开采 使岩 面暴 露，于是该 开挖体 周 围的岩 区就会 出现稳定性问题 。该 区域 的大 小取决 于开挖体的尺 寸。除 了大 面 积 破 坏 外，不稳定性将从岩石 表面 逐渐 向 深 部 延 伸。岩块的尺寸通常可 以确定哪里是 首要的 不稳 定区。因此，应对R MS 进 行调 整 这些 调 整与开采环境 有 关 得 出 DRMS 。 由 于 D RMS 也是 以MP a为单位 ，所 以能 与开采所 产生 的次生应力联 系起 来，因此，要进行调 整 的是 风化 ，节理方位和爆破 。 育 岛矿山-- - 1 9 9 0 ， 6 例如{风化 8 5 I 节理方位 7 5 ， 爆破 9 0 ％，总 的调整百分 比 5 7 。 当RMS 5 0 时，D RMS 5 05 7％ 2 9 M Pa。 诙 岩体 的无 懊 I 限抗压强度为2 0 MP a ，可 以与开采产生 的次生应力相关。 七、数据的表述 岩体分值数据应以类区或亚类区的形式 绘制在平、剖面图上。如果使用A、 B 两个亚 类，则A区全部着 色，B 区打十字 髟 线 这 些平剖面图可向矿山设计者提供基础数据， 同时在这些标有 调整后的MRM．R图 上 可 以 看到可能有问题的地区。如果这 些图与实际 情况一致，那么就可以根据MR MR 或D R MS 作出支护要求。在使用D R MS 的情况下，真 数值可等值绘 m。 八、 实际应用 - f 。 1 ． 溉述 岩 体可 以用分值 或MP a 来描述 ，换句话 说，这些数字麴定了即将进行开采的物体强 度。开挖体的稳定与否与这些数字 有直接关 系。凡使用这种方法 的矿 山， 它受 到从地质 到生产 各个 部门的广泛 欢迎。 2 ． 联 系 I 这 一分类法推荐使 J 目 以来， } { ] 于 以数 字 代替了台 糊的描述 性术语，各部门 间的 联 系得到了改 善。人们都清楚地知道，在描述 某一特定岩体时，对开采硬岩有经验的人所 使用的术语与对开采软岩有经验的人所使用 的术语是不一样 的。 ． 3 ． 支护原辫 在设计支护 时，即便使 用了表中调整后 的分值MR MR，仍然要考 虑 R MR 。原 因是 一个 由3 A调整到5 A的类 区具有 潜 在 的稳 固能力，而一 个原始5 A类 区则没 有 潜 在的稳固镌力。 一 2 5 维普资讯 支护是用来保持 岩 休 的 完 整 和 增 加 D R MS ，以便使岩体在一定的应力条件下 能 够支承其自身。支护实施的时间瘦在岩体破 坏之前 ，因此，越早越好 。一 个支 护系 统应 在开拓之前就设计并通过，这样，在初期支 护和最 终支护的要素之间可 以相 互 联 系 起 来。初期支护可以同时控制变形和保持岩体 的完整 。而最终支护 主要是适 应开 采产生帕 次生应力。 一 个完整 的支 护系统应 由互相联系的 各 种要素组成 ，它 的成功与否取决 于正确的施 工方法 和恰当的材料 使用。经验表明；用正 确方法箍工的简单支护系统比出错较多的复 杂支 护系统 更令人满意 。监督管 理人 员必须 明了设计，并努力付 诸实施， 而设计 人员必 须清楚施i队伍的能力和后勤阿题a施工人 员应知遭支护原则和支护施工差所带来 的后 果 。 4 ． 巷 道MRMR支护指南 见裹9 喾道支护粪剐参考裘 ． 囊9 调 整 后I 原． 珀 类 -t 别 塑 i 至 砸 至 至 亚 一 一⋯⋯⋯． -岩石加固 塑性变形 ． _ ⋯一局 祁锈 圄⋯⋯ ⋯ _ ． 注必须使用调整后的分擅来确定点护簧术． 在 特殊 的地方， 例如斗颈 ， 还必须意识到崩落矿石放出时的磨损耙 扶破碎的髟响 在这种情况下， 应在斗魏处扑 戤浇灌砼． 下面的支护方怯是妻护强度莲渐增船的典量域子 ，并 币是全部的妻护方法． 岩石拥镯 8 l m间距 锈杆 b--如果节理发育 8 钢带和钢箭网 c 8 锕筋阿或钢纤维喷射硅一锚杆 作为侧 隈 一 2 6 一 d c 紧密接靛的钢梧戚喷射硅喷 e d 铡绳锚索作为加圃帮乍 l 0 隈 f e短 锈杆 g 拉杆周定 h 一 一注浆 2 钠性 支护 i 木支颦 j 钢支架 k 浇灌砼变形小时 l j 浇i I I 硷 钢筋锆构砼 3 塑性支护 维修方法 变形六对 n 可塑性钢拱槊 o 可塑性钢拱架 加砼或喷射砼 4 充填 P 充填 5 剥 蓿控伽 q