[发明专利]一种深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法

说明书

本发明提供了一种深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法，涉及矿山支护技术领域。该深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法，包括如下步骤：步骤一、获取矿体及围岩参数；步骤二、矿体及围岩质量分级；步骤三、矿体及围岩参数修正；步骤四、采动影响下围岩板裂化岩爆演化过程分析；步骤五、支护方案选型。本发明设计合理，实现方便，安全高效，成本较低；选择的支护方案应用于现场深部高应力硬岩巷道支护试验并监测，发现巷道围岩应变量较小，能够有效控制巷道围岩的围岩板裂化岩爆，为深部高应力硬岩围岩板裂化岩爆控制提供重要的理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明涉及矿山支护技术领域，具体地说是涉及一种深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法。

背景技术

深部金属硬岩矿山常处于高应力、高岩温、高岩溶水压及开采扰动应力作用下，硬岩巷道(采场)围岩由浅部低应力状态的结构面控制型破坏，逐步转化为片落、轻微弹射、板裂、岩爆等破坏。深埋高地应力条件下，相对完整的硬脆性岩体由于开挖卸荷的作用而导致围岩一定深度范围内产生多组近似平行于洞壁的张拉型裂纹，裂纹扩展贯通后，将围岩切割形成规律性的板状或层状结构，围岩的这种破坏现象称之为板裂化破坏。切向集中应力进一步作用于岩板，不断积聚的应变能导致开挖空间产生屈曲变形，板裂化围岩结构自身积聚的能量超过其储能极限或者在外界扰动作用下(施工机械或爆破震动等动力扰动)，发生突发性失稳破坏，形成岩板压折、岩块弹射的岩爆灾害。这种类型的岩爆具有突然爆发、声响巨大、冲击性强、弹性震动等特点，其过程往往是突发的、无前兆的突变过程，具有强烈的冲击破坏特性。因此，深埋高地应力条件下，在深部采矿诱发地压作用下，如何有效控制深部硬岩围岩板裂化岩爆灾害具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法，实现有效控制深部高应力硬岩围岩板裂化岩爆灾害。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种深部高应力硬岩板裂化岩爆释能支护体系设计方法，包括如下步骤：

步骤一、获取矿体及围岩参数

步骤11、获取结构面参数

通过结构面调查获取矿体及围岩的岩石质量指标RQD值、节理间距、节理条件、地下水条件和节理方向修正值；

步骤12、获取力学参数

通过室内试验获取矿体及围岩的密度、单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内聚力和内摩擦角；

步骤二、矿体及围岩质量分级

步骤21、基于RMR岩体质量分级方法

RMR值由RMR公式确定，RMR公式如下：

RMR＝R₁+R₂+R₃+R₄+R₅+R₆；

式中，

R1为单轴抗压强度；R2为岩石质量指标RQD值；R3为节理间距；R4为节理条件；R5为地下水条件；R6为节理方向修正值；

步骤22、基于GSI岩体质量分级方法

GSI值由GSI图表法确定；

步骤三、矿体及围岩参数修正

基于霍克-布朗岩体强度准则、岩体变形模量计算公式、等效摩尔-库伦参数将力学参数修正得到修正后的矿体及围岩的变形模量、抗压强度、抗拉强度、内聚力和内摩擦角；

步骤四、采动影响下围岩板裂化岩爆演化过程分析