胡睿哲

(山東黃金礦業(yè)有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441)

1 工程概況

寺莊分礦是山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦的3個主要生產(chǎn)分礦之一，位于焦家主礦區(qū)南3km處。寺莊分礦礦體產(chǎn)狀為多條平行脈，走向斷斷續(xù)續(xù)延伸近500m。目前礦山已經(jīng)進(jìn)入深部開采階段，巷道圍巖處于高應(yīng)力狀態(tài)，圍巖穩(wěn)定性受到極大考驗(yàn)，針對目前寺莊分礦深部巷道圍巖裂隙發(fā)育等狀況，通過不接觸三維掃描技術(shù)獲取巖體結(jié)構(gòu)面信息，對巖體進(jìn)行分級評價進(jìn)而提出適合的支護(hù)方式，提高巷道安全穩(wěn)定性。

2 結(jié)構(gòu)面信息采集

某水平進(jìn)路采場測點(diǎn)掃描結(jié)果如圖1所示。

圍巖結(jié)構(gòu)面主要產(chǎn)狀為254°∠58.1°，節(jié)理間距小于0.3m的節(jié)理比例超過50%，巖體節(jié)理密度較大，對圍巖穩(wěn)定性有較大影響，見圖2和圖3。

3 巖體質(zhì)量分級評價

3.1 Barton Q分級方法

Q分類法由挪威的Barton等人提出，該方法采用6個參數(shù)，主要考慮了巖塊尺度、 摩擦強(qiáng)度和水及其應(yīng)力影響三部分因素，具體公式如下：

圖1 巖體掃描左右視圖

圖2 節(jié)理分布圖

式中：RQD——巖石質(zhì)量指標(biāo)；

Jn——節(jié)理組數(shù)；

Jr——節(jié)理粗糙度；

圖3 節(jié)理赤平投影圖

Ja——節(jié)理蝕變程度；

Jw——節(jié)理水折減系；

SRF——地應(yīng)力折減系數(shù)。

Q系統(tǒng)分類中上述6個參數(shù)兩兩組合反映了巖體質(zhì)量的3個方面，即RQD/Jn表示巖體的完整性；Jr/Ja表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及其次生變化程度；Jw/SRF表示水與其他應(yīng)力存在時對巖體質(zhì)量的影響，根據(jù)Q值的大小對圍巖進(jìn)行分類，分類結(jié)果見表1所示。巖石基本質(zhì)量評價指標(biāo)見表2。

表1 巖體質(zhì)量指標(biāo)Q系統(tǒng)圍巖分類

表2 巖石基本質(zhì)量評價指標(biāo)

3.2 BQ分級法

巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ從巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整性兩個方面來衡量。BQ值通過下式計算：

BQ=90+3σcw+250Kv

式中：σcw——巖石單軸飽水抗壓強(qiáng)度，MPa；

Kv——巖體完整性系數(shù)。

對巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行修正，以修正后的巖體基本質(zhì)量[BQ]作為劃分工程巖體級別的依據(jù)，計算如下式：

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)

式中：K1、K2、K3——分別為地下水、軟弱結(jié)構(gòu)面和地應(yīng)力狀態(tài)對巖體基本質(zhì)量BQ的影響系數(shù)，K1=0.1，K2=0.4，K3=0.5。

修正巖石基本質(zhì)量評價指標(biāo)見表3。

表3 修正巖石基本質(zhì)量評價指標(biāo)

4 頂板支護(hù)管理

針對巷道Ⅳ級圍巖，提出相應(yīng)的巷道支護(hù)方式。具體工程支護(hù)參數(shù)及示意圖見表4和圖4。

5 結(jié)論

(1)三維不接觸巖體掃描技術(shù)高效、準(zhǔn)確地完成深部巷道巖體結(jié)構(gòu)面信息采集工作，焦家金礦深部某水平巷道圍巖結(jié)構(gòu)面主要產(chǎn)狀為254°∠58.1°，節(jié)理間距小于0.3m所占比例超過50%。

(2)基于Q分級和BQ分級方法對巷道圍巖進(jìn)行巖體質(zhì)量分級，修正后的BQ值為324.36，巖體質(zhì)量級別定位IV，焦家金礦深部巷道圍巖所屬性質(zhì)為較破碎硬巖。

表4 斜坡道工程支護(hù)參數(shù)表

圖4 IV級圍巖巷道支護(hù)示意圖

(3)依據(jù)巖體質(zhì)量分級結(jié)果提出了錨桿+金屬網(wǎng)+鋼帶+噴漿的聯(lián)合支護(hù)方法，為礦山安全生產(chǎn)提供保障，也為類似礦山工程提供參考。

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