[發明專利]一種深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法

在審

• 申請號: 202111461703.0
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114297824A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 馮帆;趙興東;陳紹杰;李懷賓;尹大偉;江寧;汪鋒;盛守前;閆至開;張鑫源
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;東北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 黃鈺

本發明提供了一種深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法，涉及礦山支護技術領域。該深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法，包括如下步驟：步驟一、獲取礦體及圍巖參數；步驟二、礦體及圍巖質量分級；步驟三、礦體及圍巖參數修正；步驟四、采動影響下圍巖板裂化巖爆演化過程分析；步驟五、支護方案選型。本發明設計合理，實現方便，安全高效，成本較低；選擇的支護方案應用于現場深部高應力硬巖巷道支護試驗并監測，發現巷道圍巖應變量較小，能夠有效控制巷道圍巖的圍巖板裂化巖爆，為深部高應力硬巖圍巖板裂化巖爆控制提供重要的理論依據和技術支撐。

技術領域

本發明涉及礦山支護技術領域，具體地說是涉及一種深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法。

背景技術

深部金屬硬巖礦山常處于高應力、高巖溫、高巖溶水壓及開采擾動應力作用下，硬巖巷道(采場)圍巖由淺部低應力狀態的結構面控制型破壞，逐步轉化為片落、輕微彈射、板裂、巖爆等破壞。深埋高地應力條件下，相對完整的硬脆性巖體由于開挖卸荷的作用而導致圍巖一定深度范圍內產生多組近似平行于洞壁的張拉型裂紋，裂紋擴展貫通后，將圍巖切割形成規律性的板狀或層狀結構，圍巖的這種破壞現象稱之為板裂化破壞。切向集中應力進一步作用于巖板，不斷積聚的應變能導致開挖空間產生屈曲變形，板裂化圍巖結構自身積聚的能量超過其儲能極限或者在外界擾動作用下(施工機械或爆破震動等動力擾動)，發生突發性失穩破壞，形成巖板壓折、巖塊彈射的巖爆災害。這種類型的巖爆具有突然爆發、聲響巨大、沖擊性強、彈性震動等特點，其過程往往是突發的、無前兆的突變過程，具有強烈的沖擊破壞特性。因此，深埋高地應力條件下，在深部采礦誘發地壓作用下，如何有效控制深部硬巖圍巖板裂化巖爆災害具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法，實現有效控制深部高應力硬巖圍巖板裂化巖爆災害。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術解決方案如下：

一種深部高應力硬巖板裂化巖爆釋能支護體系設計方法，包括如下步驟：

步驟一、獲取礦體及圍巖參數

步驟11、獲取結構面參數

通過結構面調查獲取礦體及圍巖的巖石質量指標RQD值、節理間距、節理條件、地下水條件和節理方向修正值；

步驟12、獲取力學參數

通過室內試驗獲取礦體及圍巖的密度、單軸抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、泊松比、內聚力和內摩擦角；

步驟二、礦體及圍巖質量分級

步驟21、基于RMR巖體質量分級方法

RMR值由RMR公式確定，RMR公式如下：

RMR＝R₁+R₂+R₃+R₄+R₅+R₆；

式中，

R1為單軸抗壓強度；R2為巖石質量指標RQD值；R3為節理間距；R4為節理條件；R5為地下水條件；R6為節理方向修正值；

步驟22、基于GSI巖體質量分級方法

GSI值由GSI圖表法確定；

步驟三、礦體及圍巖參數修正

基于霍克-布朗巖體強度準則、巖體變形模量計算公式、等效摩爾-庫倫參數將力學參數修正得到修正后的礦體及圍巖的變形模量、抗壓強度、抗拉強度、內聚力和內摩擦角；

步驟四、采動影響下圍巖板裂化巖爆演化過程分析