maisw方法在大型有色金属矿山开采设计中的应用

maisw方法在大型有色金属矿山开采设计中的应用

岩体质量评价工作现状岩浆岩质量评价和稳定预测的分析和研究一直是岩石工程最重要的研究主题，也是对工程地质分布模式和离散度的基础研究。目前,岩体质量评价已被广泛应用于实际工程中,并发挥了相当重要的作用,并逐步被引进到矿山工程当中。经过多年的发展,国内外岩体质量评价方法种类繁多,在此基础上发展起来的各种可崩性评价方法因选用的各参评因素、评价标准等各不相同,对于同一个评价对象,不同的评价方法可能会得到不同的评价结果。1合理崩落区范围自20世纪80年代以来,Laubscher崩落图已经是国际上进行崩落法矿山矿块或盘区可崩性预测的主要方法。然而,近年来已经发现,对于岩体较稳定、规模较小和独立或受限制的矿块,Laubscher崩落图法并不总是能够给出满意的结果。这可能是没有获得更充足的工程实例所致。尤其对于MRMR大于50的矿岩体,使得崩落图区域中,合理崩落区跨越较大的范围。空场法采矿设计的Mathews方法是由Mathews等人于1980年首先提出的,是一种相对简单并且基于实践的岩石分类系统,适用于1000m以下的采矿设计。初始的假定所依据的资料量较少。此后一些学者(Potvinetal.,1988;StewartandForsyth,1995)从不同的采矿深度(大部分小于1000m)收集了大量新资料以验证该方法的有效性,并提出了修正方案。Hoek等(1995)详细地描述了Potvin等(1988)的修正案以及Potvin和Milne(1992),Nickson(1992)进一步的修正等。目前,Mathews方法已在崩落法开采矿山的可崩性研究中得到了应用。1.1初始的mathews稳定性图Mathews稳定图的绘制分为两个步骤:首先确定矿岩体的稳定数N,其次是估算拉底的形状因子或水力半径S。由早期提出的Mathews稳定图(图1),初始的Mathews稳定分区图分为三个区域:即稳定区、可能不稳定区和可能崩落区。为了定义稳定区、初始崩落区和大范围崩落区边界,Mawdeley等对稳定数与水力半径之间的关系进行了对数回归分析,如图2所示,S-N数据点绘制在对数-对数轴,而不是Mathews所采用的对数-线性轴坐标系统。1.2稳能力的计算稳定数N表征岩体在给定的应力条件下的自稳能力,类似于Laubscher崩落图中的MRMR,其计算方法如下:Ν=Q′ABC(1)式中各参数的定义如表1所示。1.3横向稳定性分析形状因子或水力半径S反映了采场的尺寸和形状。待分析采场帮壁的形状因子计算式为S=待分析帮壁的横截面积待分析帮壁的周长(2)根据图2所示的改进Mathews稳定图,求得各位置的连续崩落的形状系数S或水力半径R,根据工程实例统计出S/R和稳定数间的关系见式(3)。lnΝ=1.8195ln(S/R)-6.9338即S/R=elnΝ+6.93381.8195(3)2矿山岩石的坍塌评估2.1矿块稳定系数的确定分别求得上盘围岩、中部矿体、下盘围岩以及整个矿块的Q值,见表2。根据矿体上盘、下盘、断层破碎带和矿体的单轴抗压强度值、地应力σ1的大小等,求得相应的A值,见表3。根据对节理的产状的统计分析可知,该矿节理主要为北西向和北东向节理组为主,节理倾角大部分为倾斜节理,故节理产状的调整系数B取0.6;设计采场拉底面为水平面,则拉底面产状系数C取1.0。将由上述计算获得的参数列入表4中,由此可以计算获得三矿区矿体上盘、下盘、断层破碎带和矿体的稳定数N,同时还给出了整个矿块的稳定系数。根据图2所示的对数回归分析改进的Mathews稳定图,求得各位置的连续崩落的形状系数S或水力半径R,见表4。2.2崩落水力半径随深度的变化把采用Mathews法对持续崩落的水力半径进行预测和计算的结果与Laubscher崩落图法所得结果进行了对比,见表5。从表5可以看出,由Laubscher法预测的持续崩落水力半径比Mathews法预测的连续崩落的水力半径S/R(m)值偏大。这种情况是由于矿岩体所固有的不确定性,使计算的稳定数N存在一定的变化范围,从而矿岩崩落水力半径也难以用单一的值预测,因此Mathews方法所求出的水力半径的值是均值。由于Mathews方法考虑了岩石的抗压强度、节理面产状等多个因素,故其估算出的水力半径值比Laubscher方法估算出来的值在一定程度上更加准确,另外在Mathews方法中区分主要破坏区和连续崩落区分界线并不表示100%的崩落。由Mathews方法和Laubscher方法计算出的矿区整体持续崩落水力半径随深度下降的变化情况分别见图3和图4。由图3和图4可见,随着深度的增加,崩落水力半径逐渐增加,崩落难度逐渐增大,Mathews方法和Laubscher方法估出来的变化情况相同,持续崩落水力半径在1600水平左右达到最大,1600水平之后,崩落水力半径逐渐减小