基于块体理论的三山岛金矿采场顶板稳定性分析

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1、2011年第l2期／第32卷黄金GoLD基于块体理论的三山岛金矿采场顶板稳定性分析修国林，赵晖(1．北京科技大学土木与环境工程学院；2．山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿)摘要：通过对三山岛金矿新立矿区的典型采场进行现场调查及部分冒顶位置现场勘察，发现采场顶板冒顶破坏的形式主要表现为一种“倒三角形式”的破坏，即顶板受节理构造影响存在危岩体。为了解决这一项板冒顶问题，对采场岩体结构和力学性质进行研究就显得尤为重要。在现场调查研究的基础上，通过应用块体滑动理论，分析危岩体所处开挖面及不连续面构成一共点图案，临空锥所在的那一部分称为判断面，搜寻判断区外的切割锥，分析巷道顶板

2、块体滑动的模式和安全系数，为巷道设计提供理论依据和技术支撑，以保证矿山安全生产。关键词：采场；顶板冒顶；块体理论；赤平投影；稳定性分析；危岩体预测中图分类号：TD325．1文献标志码：A文章编号：1001—1277(2011)12—0027—040引言1滑动块体的分析理论山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿(下1．1石根华理论简称“三山岛金矿”)是山东黄金主体矿山之一，下设以二维问题为例，假定整个空间是被岩石充满，三山岛金矿直属矿区和新立矿区。其中新立矿区矿某个平面1将它切割为两个半空间，如图1一(a)所床为一特大中温热液破碎带蚀变岩型金矿床，矿石主示，在面1中的任意点

3、上作重力矢量w，称含此矢量要为含金黄铁绢英岩及含金绢英岩化碎裂岩，主要受的那个半空间为面1的下盘，记为L，另一半空间为控于三山岛一仓上断裂之次级断裂F，主矿体便产上盘，记为。当空间受面1、面2两个不平行平面于F断层下盘的近主裂面处。三山岛金矿新立矿区切割时被分为锥域A、B、C及D，如图l一(b)所示，它40055采场走向长度为100m，矿体水平厚度为们皆是两个半空间的公共部分，例如：A是面1也是面31m，采场标高一382．71m。距离主裂面下盘0～2的上盘，即是两个上盘半空间的公共部分，记为A=9m的一条波状断层，其总体产状近似于主裂面，上。其余的是B=L。，C=U。L：

4、，D=UL等。盘就是以这条断层来控制。该区域在矿体中间有条破碎带，产状基本与构造面平行，这两条断层会给采键块识别示意图矿带来很大影响。40055采场内于55线构造面部分已暴露并出现塌落，分层采矿时应注意。矿区矿体受令面3为开挖面，如图1一(f)、图1一(g)、图1成矿前和成矿中构造所控制，矿化强度与蚀变岩的破一(h)所示，其中图1一(f)表示下盘为岩体所在一碎程度、成矿裂隙发育程度密切相关，品位较高部分侧，而面3相当于坡面；图1一(h)表示面3上盘为岩及矿体厚大部分均是成矿裂隙发育、岩石破碎强烈地体所在一侧，面3相当硐室的左帮面。现在讨论面3段，越是构造发育、岩体破碎的地

5、方越是矿石品位较下盘为岩体一侧的情况，这时，U，已被挖去故含【，，的高的地方，也是进行采矿生产的主要区域；采场矿岩块体将不可能是岩块，因而含的块体不再有意义。中的一些断层、节理等地质构造给矿区的生产带来了因此，不连续面1和面2以及下盘有岩体的临空面3极大的安全隐患，这些现象一般不易被提前发现，或切割岩体可构成的块体只能是曰、D、F、日，它们因含者在发现后在排险时，很难当时处理。经过爆破震动临空面3故均为临空块体，但是有界岩体只有D=或空顶时间过长时，往往会突然冒落，且塌方的规模、￡。现在让切割面和临空面都通过任一个公共面积较大，存在严重的安全隐患。因此，很有必要对点0而构

6、成共点图案，先只看不连续面切割岩体构这些岩体进行科学研究和分析，采取有效的控制措施成的锥域，它们是、：、及L等4个，称保障安全生产⋯。为切割锥，而临空面3构成的域是两个，即和厶。收稿日期：2011—09—28基金项目：国家重点基础研究发展计~(973计划)资助项目(2010CB732004)；山东黄金集团重点科技攻关项目(2007—001)作者简介：修国林(1966一)，男，山东莱州人，高级工程师，主要从事矿山生产技术及管理工作；山东省莱州市三山岛镇，山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿，261442黄金我们已经知道，只有与构成的块体才是临空1．3块体的稳定性分析有界岩

7、块，而区域这个切割锥的共点图案如图作用于块体上的主动载荷由块体重力(w)、边1一(g)所示，其特点是：它与临空锥岩体所在一侧界面上的水压力(F)、地震等效力(F)及人工加固没有公共部分(除原点以外)。反之，不能与L一起力(F)构成，假定它们是共点的，则合成力(P)为：构成有界块体的切割锥、。、L则与，皆有P=W+F+Fd+F(1)公共部分。从这里得到一条识别临空有界块体的基记滑动方向的单位矢量为，则致滑力和滑塌力本方法如下：“用开挖面及不连续面构成一共点图数值(P)为：案，临空锥所在的那一部分称为判断面，搜寻判断区=P(2)外