焦家金矿地下采场围岩质量分级及稳定性评价研究

摘要

岩体质量分级及稳定性评价几乎是所有地下工程都要涉及到的重要内容。随着国家经济建设的迅猛发展，我国的水力水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种大型的地下岩体工程越来越多。在采矿工程中，如何对岩体质量及稳定性做出合理评价，如何揭示岩体稳定性演化规律，直接关系到矿山的安全高效开采。本文依托于东北大学与焦家金矿合作研究的“缓倾斜破碎矿体高效采矿综合技术研究”项目，主要研究内容和结论包括以下几个方面: (1)应用现阶段最为先进的岩体节理裂隙非接触式采集系统结合人工测量的方法，对试验采场的岩体节理裂隙信息进行了提取，获得了大量数据。 (2)RQD是岩体质量分级的一个重要指标。考虑到其自身的尺寸效应和空间效应对取值造成的影响，本论文将三维裂隙网络模拟引入到岩体质量分级作为岩体RQD值的获取方法。通过在焦家金矿-390中段某采场的实际应用，证明三维裂隙网络模拟不仅能获得较为准确的岩体表征RQD值，而且能减少工程量，节约人力物力，提高效率。 (3)在岩体稳定性评价中，利用进化BP神经网络对现有历史数据样本进行了学习预测，对传统Mathews图表法分区进行了优化研究，重新定义了Mathews图表的稳定区、潜在不稳定区及崩落区。 (4)最后，通过对采场围岩分类及稳定性评价，在焦家金矿开展采场结构参数优化及支护措施研究，提出回采进路跨度可增加至8m时仍可保证采场围岩的稳定性，工业试验验证效果良好。在保证安全的前提下，在一定程度上能够提高采场的生产能力，实现矿山的安全高效开采。

目录

声明

摘要

1．1课题来源及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1岩体质量分级国内外研究现状

1．2．2围岩稳定性评价国内外研究现状

1．3研究内容与技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第2章工程地质调查及岩体质量分级

2．1引言

2．2岩体结构面特性调查

2．2．1结构面调查方法

2．2．2 ShapeMetrix3D岩体结构信息采集分析系统

2．2．3调查内容

2．3地质钻孔RQD值

2．4岩体质量分级方法

2．4．1岩体质量分级的基本原则

2．4．2焦家金矿地下采场岩体质量分级方法

2．5本章小结

第3章基于三维裂隙网络模拟的RQD值的确定

3．1引言

3．2岩体结构面概率模型模拟的理论基础

3．2．1结构面形态模拟

3．2．2结构面产状模拟

3．2．3结构面大小(直径)模拟

3．2．4结构面间距(密度)模拟

3．3节理裂隙原始数据的获取

3．4三维裂隙网络模拟

3．4．1统计均质区的划分

3．4．2裂隙产状优势分组

3．4．3裂隙的三要素的取样偏差校正及概率密度函数拟合

3．4．4蒙特卡罗模拟

3．4．5模型的检验

3．4．6三维裂隙网络的可视化

3．5 RQD数值模拟计算

3．5．1待分析岩体的确定

3．5．2测线的设立及测线与裂隙交点的计算

3．5．3岩心长度及RQD值的计算

3．5．4 RQD空间效应和尺寸效应的影响

3．6本章小结

第4章基于神经网络的Mathews图表法在围岩稳定性评价中的应用

4．1引言

4．2基于Mathews图表法的围岩稳定性评价方法

4．3人工神经网络及其学习算法

4．3．1人工神经网络简介

4．3．2 BP神经网络模型及结构参数

4．3．3遗传算法在神经网络中的应用

4．4进化BP神经网络在围岩稳定性智能评价的应用

4．4．1进化BP神经网络模型的建立

4．4．2样本构建

4．4．3进化神经网络参数设置

4．4．4神经网络模型的优化训练

4．4．5智能评价模型的检验

4．4．6基于改进的Mathews图表法的地下采场围岩稳定性评价

4．5本章小结

5．1引言

5．2焦家金矿试验采场简介

5．2．1矿区区域地质概况

5．2．2试验采场开采技术条件概况

5．3焦家金矿-390采场岩体质量分级与围岩稳定性评价

5．3．1焦家金矿岩体质量分级参数的统计分析

5．3．2焦家金矿岩体质量分级

5．3．3围岩稳定性评价

5．4基于岩体分级与稳定性评价的采场安全控制研究

5．4．1采场结构参数调整

5．4．2采场支护措施研究

5．5本章小结

6．1结论

6．2展望

附表

参考文献

致谢

作者简介