第5期 于言平：高应力破裂岩体地压显现及其控制技术 .539. 表1小官庄铁矿岩石力学参数 Table 1 Mechanical parameters of rock in Xiaoguanzhuang Iron Mine 弹性模量， 抗压强度， 抗拉强度， 摩擦角， 容重， 岩性 泊松比，上 E/GPa 6/MPa G/MPa /( 7/(kN'm3) 红板岩 3.3-4.9 0.130.28 17.7-39.0 2.46 2659 24.8 铁矿石 54.888.0 0.17-0.34 50.2-81.1 5.42 34-37 32.0 闪长玢岩 12.124.3 0.14-0.27 83.9127.3 5.808.20 42-48 27.5 矽卡岩 12.3-65.0 0.1-0.17 21.0-74.0 5.50 24-35 27.5 323m 回。 8989 -335m 8日BB0 -347m ⑤·· 图2数值计算模型 Fig.2 Numerical model @。·0 2.3数值计算结果分析 根据小官庄铁矿二采区的实际情况，建立数值 模型，应用RFPA2D系统对进路开挖顺序进行数值 @·00· 。0 模拟研究，通过数值计算可以看出：当第1个进路 被开挖以后，在原岩应力的作用下，巷道围岩产生应 力集中，在巷道底板出现初始破坏（图3(a):随着2 @。000c 000 号进路开挖的进行（图3(b),巷道围岩应力开始出 鱼。 现转移，两进路之间的间柱出现应力集中，并且2号 巷道围岩应力集中；3、6号进路开挖以后（图3(c)), ①。·00· 。0●0 不仅仅两个间柱出现应力集中，而且在上下分层之 年80 间的矿体也出现应力集中；随着4、7和10三个进路 的开挖（图3(d)),进路围岩应力继续进行转移，进 ®40·c 6·00 路受采动影响，表现出不同的破坏形式（即单侧破 4·。· 坏、顶板下沉和侧帮鼓出等现象)；当开挖最后几个 而。·。● 进路时（图3(f~h)),在整个开采的范围内，间柱出 6.80 金在。年 现高应力集中区域增加，并且造成部分间柱产生破 。·。”。 在在。 坏，甚至出现进路严重跨冒的现象，如图3(h)中1、6 剪应力图 声发射 和10号进路.但从最后几个进路的开挖也可以看 图3，矿块开挖过程围岩应力变化 出，应力从一个间柱逐渐向相邻刚开挖的间柱转移， Fig.3 Stress changing of surrounding rockmass during orebody 直至进路开挖结束不再发生转移，正是由于应力不 excavation process 再转移，在最后两个进路之间的间柱出现高应力集 60r 中，导致最后开挖的进路严重破坏，此应力场的转移 +323m水平 50 ·-335m水平 也造成矿岩接触带附近经常出现丢矿或贫化等现 40F 347m水平 象.，该数值计算结果与现场调查结果基本吻合， 30 从不同水平的最大主应力分布曲线（图4）也可 20 10 以看出，分布在矿岩接触带附近的进路和处于矿体 中间部分的巷道围岩应力比较集中，并且一347m 57 85113141169 分层巷道围岩应力要高于上部两个分层的围岩应 单元数 力，致使一347m水平进路破坏严重；因而，当开挖 图4最大主应力分布曲线 一347m水平进路时，要采取强掘强支的施工方案， Fig4 Distribution of the max principal stress表1 小官庄铁矿岩石力学参数 Table1 Mechanical parameters of rock in Xiaoguanzhuang Iron Mine 岩性 弹性模量‚ E／GPa 泊松比‚μ 抗压强度‚ σc／MPa 抗拉强度‚ σt／MPa 摩擦角‚ φ／（°） 容重‚ γ／（kN·m －3） 红板岩 3∙3～4∙9 0∙13～0∙28 17∙7～39∙0 2∙46 26～59 24∙8 铁矿石 54∙8～88∙0 0∙17～0∙34 50∙2～81∙1 5∙42 34～37 32∙0 闪长玢岩 12∙1～24∙3 0∙14～0∙27 83∙9～127∙3 5∙80～8∙20 42～48 27∙5 矽卡岩 12∙3～65∙0 0∙1～0∙17 21∙0～74∙0 5∙50 24～35 27∙5 图2 数值计算模型 Fig．2 Numerical model 2∙3 数值计算结果分析 根据小官庄铁矿二采区的实际情况‚建立数值 模型‚应用 RFPA 2D系统对进路开挖顺序进行数值 模拟研究．通过数值计算可以看出：当第1个进路 被开挖以后‚在原岩应力的作用下‚巷道围岩产生应 力集中‚在巷道底板出现初始破坏（图3（a））；随着2 号进路开挖的进行（图3（b））‚巷道围岩应力开始出 现转移‚两进路之间的间柱出现应力集中‚并且2号 巷道围岩应力集中；3、6号进路开挖以后（图3（c））‚ 不仅仅两个间柱出现应力集中‚而且在上下分层之 间的矿体也出现应力集中；随着4、7和10三个进路 的开挖（图3（d））‚进路围岩应力继续进行转移‚进 路受采动影响‚表现出不同的破坏形式（即单侧破 坏、顶板下沉和侧帮鼓出等现象）；当开挖最后几个 进路时（图3（f～h））‚在整个开采的范围内‚间柱出 现高应力集中区域增加‚并且造成部分间柱产生破 坏‚甚至出现进路严重跨冒的现象‚如图3（h）中1、6 和10号进路．但从最后几个进路的开挖也可以看 出‚应力从一个间柱逐渐向相邻刚开挖的间柱转移‚ 直至进路开挖结束不再发生转移‚正是由于应力不 再转移‚在最后两个进路之间的间柱出现高应力集 中‚导致最后开挖的进路严重破坏‚此应力场的转移 也造成矿岩接触带附近经常出现丢矿或贫化等现 象．该数值计算结果与现场调查结果基本吻合． 从不同水平的最大主应力分布曲线（图4）也可 以看出‚分布在矿岩接触带附近的进路和处于矿体 中间部分的巷道围岩应力比较集中‚并且－347m 分层巷道围岩应力要高于上部两个分层的围岩应 力‚致使－347m 水平进路破坏严重；因而‚当开挖 －347m 水平进路时‚要采取强掘强支的施工方案‚ 图3 矿块开挖过程围岩应力变化 Fig．3 Stress changing of surrounding rockmass during orebody excavation process 图4 最大主应力分布曲线 Fig．4 Distribution of the max principal stress 第5期 于言平： 高应力破裂岩体地压显现及其控制技术 ·539·