[发明专利]一种基于BQ、改进Mathews稳定图法的空区稳定性评价方法

说明书

一种基于BQ、改进Mathews稳定图法的空区稳定性评价方法，属于采空区稳定性评价领域，其步骤包括：(1)基于BQ指标的岩体质量计算；(2)岩体三维裂隙网络模型生成和剖切；(3)RQD_t各向异性图绘制；(4)基于BQ反演的最佳阈值t求解方法；(5)RQD_t各向异性求解方法；(6)Mathews稳定图法的改进方法；(7)改进Mathews稳定图评价方法；(8)围岩稳定性分析方法；(9)空区稳定性评价方法。本发明实现了RQD_t的最佳阈值t、RQD_t各向异性的求解和Mathews稳定图法的改进，实现了将改进Mathews稳定图法和数值模拟相结合的空区围岩稳定性评价。本发明方法明确，适用于采空区围岩稳定性评价。

技术领域

本发明涉及一种基于BQ、改进Mathews稳定图法的空区稳定性评价方法，特别的是本发明基于BQ指标、裂隙网络模型和广义RQD理论，反演计算出RQD_t最佳阈值t的范围和最佳阈值t值，给出了RQD_t各向异性的求解方法，并基于RQD_t的各向异性，给出了Mathews稳定图法的改进方法和改进后的Mathews稳定图评价方法，再结合数值模拟方法，提供了一种基于BQ、改进Mathews稳定图法的空区稳定性评价方法，属于采空区稳定性评价领域。

背景技术

金属矿山经过长时间地下开采，会形成大规模的采空区，采空区在地下相互贯通、重叠和集中，彼此间应力扰动，相互制约，形成了复杂的群体空间关系，岩体稳定状态极为复杂。

随着我国深部矿产资源开发力度的加大，采空区的数量不断增多，规模不断加大，开采条件不断恶化，安全生产形势更加严峻，事故起数与伤亡人数一直居高不下。特别是自20世纪80年代以来，由于开采秩序较为混乱，非法、无规划的乱采滥挖遗留了大量不明采空区，成为影响矿山安全生产的主要危险源之一。这些采空区，由于存在时间久，经过多次破坏，岩体结构已比较危险，随着开采深度的不断增加，造成岩体失稳、地表塌陷、岩爆、巷道破坏等灾害的可能性及不确定逐渐增加，加剧了后续矿体开采的难度。因此，开展采空区稳定性的分析评价具有重要意义。

Mathews稳定图法是采空区围岩稳定性分析方法的一种，是在1980年由Mathews等人通过分析大量的工程实例，提出的基于Q系统的稳定图法。Mathews稳定图法在评价过程中主要考虑采场特征、地质条件、节理产状等条件，通过计算岩体稳定数N和水力半径R，并将这两个因子绘制在划分为预测稳定区、潜在不稳定区和崩落区的图上。

在Mathews稳定图法的改进方面，1995年Stewart和Forsyth通过收集不同采矿深度的数据，验证和修正了稳定图法，将其划分为四个分区。1998年Potvin基于数据实例对稳定图法做了改进，在图中增加了节理方位修正系数和重力调整系数。2000年Pakalnis等在RMR的基础上总结出了临界跨度图表法。Trueman等采用对数回归的方法，对稳定区和严重破坏区进行了重新定义。2004年Mawdeskey通过对405个实例进行逻辑回归分析，给出了稳定区、破坏与严重破坏区的等概率图。

但是岩体中存在着大量的结构面和裂隙，显著地影响岩体的力学特性、破碎程度和稳定性，是影响矿房稳定性的重要因素之一。岩体中的结构面和裂隙，是造成岩体质量各向异性的重要因素，而岩体质量的各向异性特征，在Mathews稳定图法中，尚未被考虑。