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黄金科学技术 ›› 2018, Vol. 26 ›› Issue (6): 761-770.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2018.06.761

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基于不同岩体稳固级别的地下采场结构参数优化

万串串1,2(),陈国良3,周高明4,于世波1,2,解联库1,2,唐细卓3   

  1. 1. 北京矿冶科技集团有限公司，北京 102628
    2. 国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京 102628
    3. 西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨 850200
    4. 彝良驰宏矿业有限公司，云南 昭通 657600
  • 收稿日期:2018-02-13 修回日期:2018-05-11 出版日期:2018-12-31 发布日期:2019-01-24
  • 作者简介:万串串（1988-），男，江西南昌人，工程师，从事采矿工艺与岩石力学相关研究工作。
  • 基金资助:
    “十二五”国家科技支撑计划课题“彝良铅锌矿震后灾害治理与破碎矿体安全开采技术研究”（编号：2015BAB13B01）、国家重点研发计划课题“深部金属矿协同开采理论与技术”（编号：2016YFC0600709）、国家自然科学基金项目“大体积松散体水泥—水玻璃浆液可控灌注机理实验研究”（编号：41602365）和“采场充填体的三维应力解析及其强度设计理论”（编号：51774040）联合资助

Optimation of Underground Stope Structure Parameters Based on Different Rockmass Stability Classification

Chuanchuan WAN1,2(),Guoliang CHEN3,Gaoming ZHOU4,Shibo YU1,2,Lianku XIE1,2,Xizhuo TANG3   

  1. 1. BGRIMM Technology Group，Beijing 102628，China
    2. National Center for International Joint Research on Green Metal Mining，Beijing 102628，China
    3. Tibet Huatailong Mining Co. ，Ltd. ，Lhasa 850200，Tibet，China
    4. Yiliang Chihong Mining Co. ，Ltd. ，Zhaotong 657600，Yunnan，China
  • Received:2018-02-13 Revised:2018-05-11 Online:2018-12-31 Published:2019-01-24

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5

PDF (PC)

656

摘要：

采场结构参数是矿山采矿方法的关键要素，对采矿生产能力、生产周期、排产计划和作业安全等后续问题起决定作用。以西藏某矿山为例，在采矿方法研究的基础上，首先通过工程地质调查、钻孔岩芯编录等工作获取节理裂隙等基础参数，以RMR岩体质量评价方法为指导，借助3Dmine地质建模软件实现了岩体质量的三维可视化评价。然后综合运用Barton跨度经验公式、Lang B.临界跨度和Wang J.神经网络跨度综合图表法，并结合采矿方法的需求初步确定了采场极限跨度。再利用Mathews稳定图法进行暴露面积的校核，最终确定了该矿地下采矿二期范围内不同岩体稳固级别的采场结构参数。通过系统说明采场结构参数优化的具体方法及计算步骤，为其他矿山开展此类工作提供技术参考。

关键词: 地下采矿, 中深孔, 岩体质量分级, 三维可视化, 采场极限跨度, 采场结构参数

Abstract:

Stope structure parameters selection is the important work after the mining method determined and can directly influence mine capacity，production cycle，mine schedule，mine safety and so on.Taking a Tibet mine for example，based on mining method，firstly，basic parameters，such as joint information were acquired by engineering geology survey and drill core logging.Three-dimensional visualization evaluation of rockmass quality was made on 3Dmine software based on RMR rockmass evaluation method.Secondly，adopting Barton span empirical formula and comparison diagram of Lang B.critical span and Wang J.neural network span，stope critical span was initially identified considering the demand for mining method.Finally，stope permitted exposure area was verified by Mathews stability diagram，and stope structure parameters were determined for different rockmass stability classification in the second phase of underground mining.The specific method and calculation procedure for optimation of stope structure parameters were systematically described in the paper，which can supply the technical reference for similar work in other mines.

Key words: underground mining, medium-length hole, rockmass quality classification, 3D visualization, stope critical span, stope structure parameter

中图分类号: 

  • TD853

图1

典型的分段空场嗣后充填法方案"

图2

立体图像现场实测(a)、合成原理(b)及三维模型重构(c)"

表1

二期工程地质调查优势产状分布统计"

岩性 优势产状 体密度/（条·m-3）
大理岩 35°∠80° 11.8
73°∠74°
12°∠65°
灰岩 331°∠58° 8.1
253°∠74°
195°∠78°
矽卡岩 350°∠61° 9.0
86°∠63°

图3

钻孔岩芯编录"

图4

钻孔与RMR岩体质量评价范围对照图"

图5

组合后的RMR样品量统计分布图"

图6

统计区域范围内的三维岩体质量评价模型及统计结果"

表2

Barton经验公式计算的采场宽度统计"

岩体稳固级别 RMR Q SRF J w Q ? ESR 采场宽度/m
稳固 64 8.5770 2.5 1.0 21.4424 3.5 16.5
中等稳固 60 4.6416 2.5 1.0 11.6040 3.5 12.9
一般稳固 54 1.8478 2.5 1.0 4.6196 3.5 8.9
不稳固 ＜54 - - - - - -

图7

Lang B.临界跨度和Wang J.神经网络跨度对比"

表3

图表法采场宽度统计"

岩体稳固级别 RMR Q 采场临界宽度（W）/m
Lang B.图表法 Wang J.修正图表法
稳固 64 8.5770 14.0 11.0
中等稳固 60 4.6416 11.0 9.0
不稳固 54 1.8478 6.5 6.0
氧化破碎带 < 54 - - -

表4

采场临界宽度综合结果"

岩体稳固级别 RMR 采场临界宽度（W）/m
稳固 ≥64 15.0
中等稳固 60～64 12.0
不稳固 54～60 7.5
氧化破碎带 < 54 -

图8

Wang J.神经网络跨度概率分布图"

表5

临界水力半径R与可能的采场结构参数计算所得的水力半径R′对比"

岩体稳固类型 RMR Q SRF J w Q? A B C 稳定值N 临界水力半径R 长/m 宽（高）/m 长/宽（高） R′ R > R′？

稳固

（单分段）

 顶板 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.8 1 7.7193 6.5330 57.5 15 3.83 5.9483 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 57.5 20 2.88 7.4194 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 57.5 25 2.30 8.7121 1

稳固

（双分段）

 顶板 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.8 1 7.7193 6.5330 57.5 15 3.83 5.9483 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 57.5 45 1.28 12.6220 0
中等稳固 顶板 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.8 1 4.1774 5.1709 57.5 12 4.79 4.9640 1
帮壁 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.3 8 12.5323 7.8569 57.5 20 2.88 7.4194 1
帮壁 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.3 8 12.5323 7.8569 57.5 25 2.30 8.7121 0
不稳固 顶板 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.8 1 1.6631 3.6412 57.5 7.5 7.67 3.3173 1
帮壁 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.3 8 4.9892 5.5326 57.5 20 2.88 7.4194 0
帮壁 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.3 8 4.9892 5.5326 57.5 25 2.30 8.7121 0

表6

临界水力半径R与可能的采场结构参数计算R′对比(修正后)"

岩体稳固类型 RMR Q SRF J w Q? A B C 稳定值N 临界水力半径R 长/m 宽（高）/m 长/宽（高） R? R > R?？

稳固

（单分段）

 顶板 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.8 1 7.7193 6.5330 57.5 15 3.83 5.9483 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 57.5 20 2.88 7.4194 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 57.5 25 2.30 8.7121 1

稳固

（双分段）

 顶板 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.8 1 7.7193 6.5330 57.5 15 3.83 5.9483 1
帮壁 64.00 8.5770 2.5 1 21.4424 0.45 0.3 8 23.1578 9.9264 28.75 45 1.57 8.7712 1
中等稳固 顶板 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.8 1 4.1774 5.1709 57.5 12 4.79 4.9640 1
帮壁 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.3 8 12.5323 7.8569 57.5 20 2.88 7.4194 1
帮壁 60.00 4.6416 2.5 1 11.6040 0.45 0.3 8 12.5323 7.8569 28.75 25 1.15 6.6860 1
不稳固 顶板 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.8 1 1.6631 3.6412 20 7.5 2.67 2.7273 1
帮壁 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.3 8 4.9892 5.5326 20 20 1.00 5.0000 1
帮壁 54.00 1.8478 2.5 1 4.6196 0.45 0.3 8 4.9892 5.5326 20 25 1.25 5.5556 0
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