地下金属矿岩体质量评价与采场结构参数优化研究.pdf

分类号 U D C 密级 编号 十南大学 C E N T R A LS O U T HU N I V E R S I T Y 硕士学位论文 论文题目些王金星壁羞堡质量叠俭鱼 苤望缱塑叁墼垡垡盟窒 学科、专业塞全垫盔丛三猩 研究生姓名盎担迭 导师姓名及 专业技术职务壑国廑丝撞 分类号⋯⋯⋯⋯⋯一 U DG ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 硕士学位论文 一嬲 Y 2 1 誊岩岁燮 密级⋯二二二一二二二。。 编号⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 地下金属矿岩体质量评价与采场 结构参数优化研究 S t u d yo fu n d e r g r o u n dm e t a lm i n er o c kq u a l i t y e v a l u a t i o na n ds t o p es t r u c t u r ep a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n 作者姓名 学科、专业 学院 系、所 指导老师 朱旭波 安全技术及工程 资源与安全工程学院 赵国彦教授 论文答辩日期垫山 辛 答辩委员会主席 中南大学 2 0 11 年11 月 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名起尴滥日期2 蛆年』月』日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名越施这。导师签垒止年且月珲日 中南大学硕士学位论文摘要 摘要 随着浅部资源的消耗殆尽，采矿工程不断向深部发展，岩体所受的 地应力越来越大，岩体的稳定性越来越差，若继续沿用原来的采矿技术 参数进行开采，时常发生采场顶板不稳固等冒落片帮现象，对深部工程 的安全高效生产造成了巨大威胁。因此，为科学选择深部采矿方法及采 场结构参数，对深部岩体质量进行准确的评价具有重要意义。 论文以三山岛金矿直属矿区深部开采为工程背景，主要开展了以下 方面的研究工作 1 分析影响岩体质量的因素，对矿区深部进行工程地质调查及室内 岩石力学试验，通过对实测数据分析确定出各影响因素指标值； 2 介绍国内外工程岩体质量评价方法，在对各评价方法进行对比分 析的基础上，运用可拓学方法，采用改进的可拓学评价法对岩体质量进 行评价，在权重计算中引入博弈论的思想，将不同类的赋权方法所得的 权重进行集合，提出基于博弈论的地下金属矿岩体质量可拓评价方法； 3 建立基于博弈论的地下金属矿岩体质量可拓评价模型，并选取岩 体质量评价指标，将此方法应用于矿区深部岩体质量评价，得出深部不 同区域岩体质量等级；与R M R 分类法相比，可拓评价结果能反映岩体等 级与相邻等级的距离，其结果更加精确； 4 根据不同采矿方法对岩体质量等级的要求，圈定深部不同区域的 采矿方法；同时，以岩石力学参数为基础，将岩体质量可拓评价结果引 入H o k e ．B r o w n 法，结合M ．G e o r g i 法、完整性系数修正法两种岩体力学参 数折减方法，计算得出不同区域相应的岩体力学参数； 5 应用F L A C 3 D 数值模拟软件，选取模拟方案和不同区域相应的岩 体力学参数，对其采场结构参数进行数值模拟研究，优选出更加切合实 际的采场结构参数，确保矿山深部安全、高效、经济开采。 关键词岩体质量评价，可拓学，博弈论，采场结构参数，F L A C 3 D 数 值模拟 A B S T R A C T W i t ht h ed e c r e a s i n go fo u t e r r e s o u r c e sa n dt h e f a c tt h a tm l n l n g e n g i n e e r i n ga p p r o a c h e st ot h ei n n e r r e s o u r c e sc o n s t a n t l y , T h ec r u s t a ls t r e s so f r o c km a s si sg e t t i n gb i g g e ra n dt h es t a b i l i t yi sg e t t i n gw o r s e B u ti fw e s t i l l c o n t i n u et oa dh e r et ot h eo r i g i n a lm i n i n gt e c h n i c a lp a r a m e t e rf o rm m m g ，i t m i g h th a v eac h a n c et h a tt h er o o f a n ds i d ef a l lw i l lh a p p e nf r e q u e n t l y , w h l c h w i l lc a u s eg r e a tt h r e a tt ot h es a f e t ya n dh i g h 。e f f i c i e n c y o fd e e pm l n m g T h e r e f o r e ，i no r d e rt os e l e c td e e pm i n i n gm e t h o d s a n ds t o p es t r u c t u r e p a r 眦e t e r s ，i tb e c o m e sv e r yi m p o r t a n t f o rU St oe v a l u a t et h es t r u c t u r eo fd e e P r o c km a s s ． B a s e do nt h eb a c k g r o u n d o fd e e pm i n i n gi n a r e aa f f i l i a t e dt o S a n s h 缸l d a og o l d ，t h i sp a p e rf o c u s e so nt h ef o l l o w i n gw o r k s ，1 、 T h ea f f e c t i n gf a c t o r so f t h er o c km a s sq u a l i t yw e r ea n a l y z e d ；也e g e o l o g Ys u r v e yo fd e e pe n g i n e e r i n g a n dr o c km e c h a n i c se x p e r i m e n t sm l a b o r a t o r yw a sc o n d u c t e d ；b ya n a l y s i s i n go f m e a s u r e dd a t a ，t h e ni d e n t i f ya l l f a c t o ri ndex；．．． ，2 、lT h ed o m e s t i ca n df o r e i g ne n g i n e e r i n ge n g i n e e r i n gr o c kq u a l i t y e v a l u a t i o nm e t h o d sw e r ei n t r o d u c e d ．O n t h eb a s i so fc o m p a r i s o na n da n a l y s l s o ft h e s em e t h o d s ，a p p l y i n gt h em e t h o do fe x t e n s i o n ，t h em o d i f i e de X t e m c s m e t h o dw a Sa d o p t e dt oe v a l u a t et h eq u a l i t yo f r o c km a s s T h ec a l c u l a t l o n1 s b a s e do ng 锄et h e o r yw h i c hh a r m o n i z e sa n dc o n j u g a t e st h ed i f f e r e n tk i n d s o f c a l c u l a t i o n s ， a n dt h e nt h ee x t e n s i o nt h e o r y b a s e do ng a m et h e o r y t o r u n d e r g r o u n dm e t a lm i n e s r o c kq u a l i t ye v a l u a t i o nw a sp r o p o s e d ； 3 、 T h ee x t e n i c e v a l u a t i o n m o d e lb a s e do ng a m et h e o r y f o r u n d e r g r o u n dm e t a lm i n e sr o c kq u a l i t yw a se s t a b l i s h e da n d e v a l u a t i o n1 n d e x s o fr o c kq u a l i t yw e r es e l e c t e d ，t h er a n ko f r o c km a s sq u a l i t yw a s1 d e n t l t l e db y a p p l y i n gt h i sm e t h o d t or o c km a s sq u a l i t yi nd e e pa r e a ；C o m p a r e d w i t ht h e e v a l u a t i o nr e s u l t sb yt h eR M R m e t h o d ，t h ee x t e n s i o ne v a l u a t i o nr e s u l t sa u r e m o r ea c c u r a t e l ya n dp r o v i d e t h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ea d j a c e n ts a 士e t y c l a s s e s ； I I f 4 、 A c c o r d i n gt or e q u i r e m e n t so f t h ed i f f e r e n tm i n i n gm e t h o d sf o rt h e r a n ko fr o c kq u a l i t y , t h e nt h em i n i n gm e t h o do fd i f f e r e n tl o c a t i o n o fd e e p a r e aw a si d e n t i f i e d ；A tt h es a m et i m e ，b a s e do nt h er o c km e c h a n i cp a r a m e t e r s ， i ti n t e g r a t e sr o c kq u a l i t ye x t e n s i o ne v a l u a t i o n r e s u l t sw i t hH o k e B r o w n m e t h o da n dc o m b i n e sM ．G e o r g im e t h o dw i t hm o d i f i e di n t e g r i t yc o e f f i c i e n t m e t h o d ，a n dt h e nr o c km e c h a n i c sp a r a m e t e r sw e r ei d e n t i f i e d ； 5 、 T h r o u g hs e l e c t i n g t h es i m u l a t i o ns c h e m e sa n dr o c km e c h a n i c s p a r a m e t e r so fd i f f e r e n ta r e a s a n du s i n gF L A C 5 us o f t w a r et on u m e r i c a l s i m u l a t i o nr e s e a r c hf o rs t o p es t r u c t u r ep a r a m e t e r s ，a n dt h e nt h es t o p e s t r u c t u r ep a r a m e t e r sw a ss e l e c t e d ，w h i c hi sm o r ep r a c t i c a l ，a n d e n s u r et h e s a f e 、h i g h ．e f f i c i e n ta n de c o n o m i ce x p l o i t a t i o n ． K E YW O R D S r o c kq u a l i t ye v a l u a t i o n ，e x t e n s i o nt h e o r y , g a m et h e o r y , p a r a m e t e r s F L A C 3 Dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n I I I 中南大学硕士学位论文目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。I A B S Ⅱ认C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Ⅱ 目j 录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．i 第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 课题研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 岩体质量评价研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．3 采场结构参数优化研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．4 课题研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 第二章地下金属矿岩体质量影响因素研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．1 岩石物理力学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．2 岩体完整程度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 2 ．3 岩体结构面性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 0 2 ．4 岩体赋存环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31 2 ．5 采矿工程因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 5 2 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 第三章地下金属矿岩体质量评价方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 3 ．1 工程岩体质量评价方法对比分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 3 ．2 地下金属矿岩体质量可拓评价方法提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 3 ．2 ．1 可拓评价方法的理论基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 3 ．2 ．2 可拓评价方法的优势及应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 3 ．3 基于博弈论的地下金属矿岩体质量可拓评价方法建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 3 ．3 ．1 基于博弈论的地下金属矿岩体质量可拓评价流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 3 ．3 ．2 基于博弈论的地下金属矿岩体质量可拓评价建模过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 第四章基于博弈论的岩体质量可拓评价方法匣用研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．1 地下金属矿岩体质量评价指标确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 9 4 ．2 评价指标无量纲化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 0 4 ．3 经典域、节域、待评物元确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 4 ．4 关联函数计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 4 4 ．5 基于博弈论的指标权重确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 9 4 ．6 岩体质量等级确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 1 中南大学硕士学位论文目录 4 ．7 可拓评价法与R M R 分类法比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 4 ．8 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 第五章采场结构参数优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 5 5 ．1 深部采矿方法确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．1 ．1 采矿方法与岩体稳固性关系研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．1 ．2 深部不同区域采矿方法确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 5 ．2 岩体力学参数确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 9 5 ．2 ．1 常用岩体力学参数确定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 5 ．2 ．2 三山岛金矿岩体力学参数确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 5 ．3 采场结构数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 - 3 ．1 模拟计算方案选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 ．3 ．2 模拟计算模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 6 5 ．3 ．3 初始应力生成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 5 ．4 模拟计算结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 8 5 ．4 ．1 应力分布分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 5 ．4 ．2 位移变化分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 4 5 ．4 ．3 塑性区分布分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 6 5 ．4 ．4 综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 8 5 ．5 工程应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一9 1 5 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 1 第六章结论和展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 6 ．1 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 3 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 4 至| 【谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 0 攻读硕士学位期间主要研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 ．1 课题研究背景及意义 第一章绪论 本课题来源于“三山岛金矿深部采场跨度稳定性研究”项目，三山岛金矿是山东 黄金矿业股份有限公司的主体矿山，生产能力近8 0 0 0 t ／d 。目前，随着矿床开采深度 的逐渐增加，岩体所受的地应力越来越大，岩体的破碎程度越来越严重，岩体的稳 固性越来越差。在实际开采中，若继续沿用原来的技术参数进行开采，时常发生采 场项板不稳固等岩石冒落与片帮现象，有些地段甚至出现岩爆现象，生产安全成为 特别担忧的问题。 因此，为科学选择深部采矿方法及采场结构参数以确保采场安全，开展直属矿 区深部大量岩体结构面等工程地质调查，依据矿区不同断层分布、岩层节理裂隙发 育状况等，借助现代岩石力学、数值模拟等方法，及时、准确地对岩体质量进行评 价，再根据不同采矿方法对岩体质量等级的要求，科学地确定出深部不同区域采矿 方法及合理的采场结构参数，实现三山岛金矿直属矿区深部安全、高效、经济开采。 1 ．2 岩体质量评价研究现状 由于组成岩体的岩性不尽相同，且不同区域所处的环境因素也不尽相同，从而 不同区域的岩体质量也不完全相同。因此，根据岩体工程的设计、施工等需要，及 时、准确地对岩体质量进行评价就显得尤为重要【lJ 。 岩体质量评价研究己将近百年的时间，基本可以划分为三个阶段2 0 世纪7 0 年 代以前，以单因素进行岩体质量评价往往是定性或半定量的，主要有1 9 2 6 年前苏联 普罗脱亚克诺夫提出的普氏系数盼类法；1 9 3 6 年前苏联萨瓦连斯提出的岩石单轴抗 压强度分类法；1 9 4 6 年太沙基提出的以岩石种类描述和岩石载荷相结合的分级方法； 1 9 5 8 年奥地利劳弗尔提出的L a u f f e r 分类法；1 9 6 4 年美国D e e r [ 2 1 提出的R Q D 分级方法。 2 0 世纪7 0 年代至今，岩体质量评价以单因素向多因素方向发展，采用多因素对 岩体质量进行评价，将评价结果与工程实际联系起来并予以系列化，主要有1 9 7 3 年 南非B i e n i a w s k i l 3 】提出的R M R 分类法；1 9 7 4 年美[ ] W i c k h a m [ 4 J 提出的R S R 分类法；1 9 7 4 年挪威B a n o n 【5 ，6 】提出的Q 分类法；1 9 7 9 年中国谷德振、黄鼎成【7 】提出的岩体质量系数 Z 分类法；1 9 8 0 年中国杨子文【8 】提出的岩体质量指标M 分类法；1 9 8 0 年王思敬等人峭J 的弹性波指标Z a 分类法；1 9 8 0 年关树宝【8 】的围岩质量Q 分类法1 9 9 5 年中国的工程 岩体分级标准 G B 5 0 2 1 8 ．9 4 【9 】；1 9 9 7 年中国水利水电边坡工程登记小组的C S M R 中南大学硕士学位论文第一章绪论 分类等。 目前，、比较流行的岩体质量评价的传统方法主要有以下几种岩石质量指标R Q D 分类、岩体的岩土力学R M R 分类、巴顿岩体质量Q 分类和我国工程岩体B Q 分级 G B 5 0 2 1 8 ．9 4 。 1 岩石质量指标R Q D 分类 岩石质量指标R Q D R o c kQ u a l i t yD e s i g n a t i o n 分级[ 2 】是根据钻探得到的岩芯 完好程度来评判岩体的质量，从而对岩体质量进行分级，计算公式如下 V ， R Q D 坐1 0 0 ％ 1 ．1 一 三 式中厶一1 0 c m 及以上岩芯的总累计长度； 三一钻孔总长度。 根据R Q D 值的大小，将岩石质量划分成5 个等级，见表1 ．1 。 表1 - 1 岩石质量指标R Q D 分级 等级 VⅣⅡII II R Q D ％ 9 0 岩石质量分级很不好不好较好好很好 由于此方法中规定大于1 0 c m 以上的岩芯长度作为区分岩石完整性最合理的界 限尚未有充分的依据，因此通常采用延拓R Q D 的定义对岩石质量进行描述【1 0 】[ 7 2 】，具 体计算公式如下 R Q D t 擎枷。％ ㈨2 ， 式中，x ，表示在同一钻探方向上第i 个大于给定阈值t 的间距阈值或整段岩石长 度。R Q D , 则是对应给定阈值t 的岩石质量指标，以便与原来的R Q D 定义区分开。 2 R M R 分类法【3 】 I 蝴R 分类法又称C S I R 法，该分类系统由岩石强度R 。、岩石质量指标 R Q D R 、 结构面间距R 。、结构面条件R 。、地下水条件R ，和结构面产状与工程走向的关系R 。决 定，并对各个因素进行评分，其评分总和值即是R M R 值，再对照表1 ．2 进行分级。 R M R R 1 R 2 R 3 尺4 R 5 R 6 1 3 表1 - 2 R M R 分级袁 R M R 评分值 1 0 0 ～8 18 0 ～6 16 0 ～4 1 4 0 ～2 1 1 ．6 岩体质量很差差一般好很好 易顺民等人[ 4 2 1 研究表明岩体结构面网络分维数值是岩体强度、环境和工程地 质的函数，较全面、客观地反映了岩体质量的优劣特征。所以，可以通过结构面网 络分维数值来表示岩体质量的好坏，继而将岩体质量进行分级，分级标准见表1 - 6 。 表1 - 6 按岩体结构面网络分维分级 结构面网络分维值D D I ．11 ．1 ≤D 1 ．61 ．6 ≤D 2 ．0 岩体质量 完整岩体节理化岩体极破碎岩体 从岩体质量评价研究的进展过程来看，其发展趋势大致有4 点【4 3 】 1 综合性， 即岩体质量评价从单因素分级发展到多因素分级； 2 针对性，即岩体质量评价从 理论分析转入实际应用，针对某类具体工程岩体进行评价； 3 可比性，即不同的 评价方法互相融合、互相比较、互相验证； 4 广泛性，即重视引入新理论、新方 法，计算机辅助作用越来越重要。 1 ．3 采场结构参数优化研究现状 矿山采矿方法的设计优化，其目的就是控制地压危害、保证开采系统稳定、实 现安全高效开采，最大可能地降低支护工作量，全方面地提高生产强度和生产效率， 提高矿石产量，降低矿石贫化率，促进矿山企业的经济、社会、环境等多方面的效 益。因此确定合理、科学的采场结构参数是采矿设计优化中的重要问题。 目前对于采场结构参数优化研究，国内外主要采用以下几种方法 1 经验类比法 通过参考国内外同类矿山经验，分类比较后确定矿山采场结构参数，此方法根 据经验类比，结果偏于保守。但由于此方法简单、可行，在国内外矿山中已被广泛 应用。 2 解析法 中南大学硕士学位论文第一章绪论目前，在应用解析法对围岩稳定性进行分析时，普遍采用复变函数法对围岩应力与变形进行计算，求出弹性解析解畔】。解析法具有分析速度快、精度高和易于进行规律性研究等优点，不足之处是对受地面荷载和地表边界影响的浅埋隧道围岩分析时，在处理数学公式上存在一定的困难【4 5 , 4 6 J 。总体来说，解析分析法只能够对有限的实际工程问题进行分析。但是，通过对解析法及其结果的分析，往往可以获取一些具有规律性的认识。 3 数值分析法数值分析法大多用于解决采矿工程中的岩石力学问题，以便为设计和施工提供科学的定量依据。在采场结