D0I:10.13374/i.issnl00It03.2009.12.002 第31卷第12期 北京科技大学学报 Vol.31 No.12 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 程潮铁矿岩爆倾向性分析及其能量预测 姚高辉)吴爱祥)王洪江)许梦国) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)武汉科技大学资源与环境工程学院，武汉430081 摘要根据系统的工程地质调查，在对井下一430~一568m范围内岩样进行力学实验研究的基础上，采用RMR岩体分类 方法和高地应力条件下适应性较好的Q系统，对深部围岩进行了工程分类，并分析了RMR,RQD与岩爆的关系·认为程潮铁 矿深部（一500m以下）岩体发生岩爆的可能性较大.通过对矿区地应力分布规律的研究，探讨了矿区高应力环境对岩爆孕育 的影响，最后，通过对矿区采场三维有限元数值模拟，分析了深部开采矿岩能量分布规律，据此推断该矿岩爆临界深度在 一500m水平.从模拟结果可以看出：地应力环境受上部开采活动的影响，一500m水平应力明显增加，高于一533m水平； 一533m水平以下，随着垂直深度增加，矿岩能量最大值逐渐增大. 关键词岩爆：岩体分类；三维数值模拟：弹性应变能 分类号TD322+.4 Rockburst tendency analysis and its energy prediction in Chengchao Iron Mine YAO Gao-hui),WU Ai-xiang.WANG Hong'jiang,XU Meng"guo2) 1)School of Civil and Environmental Engineering University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)College of Resources and Environmental Engineering.Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081.China ABSTRACI According to the results of systematical engineering geological surveys.based on the rock mechanical experiment of specimens from-430m level to-568m level,the 0 system which is well applicable to high geostress conditions and the RMR method were applied to rock engineering classification.The relation of rockbursts to the values of RMR and RQD was analyzed.It is known that there is the probability of rockbursts below-500m level in Chengchao Iron Mine.The influence of high geostress envi- ronment on rockburst preparation was discussed by studying geostress distribution laws.Finally.the distribution state of energy in surrounding rockmass during deep mining excavation was studied by 3D FEM numerical analysis,and it is inferred that the critical depth of rockbursts is-500m.On the base of simulation results,the in"situ stress strengthens significantly at-500m level due to the impact of upper mining activities,higher than at-533m level.Below-533m level,the maximum value of rockmass energy al- so progressively increase with the incremental vertical depth. KEY WORDS rockbursts:rock classification:3D numerical simulation:elastic strain energy 程潮铁矿经过近40年的开采，采矿生产的主要 解决程潮铁矿深井开采岩爆问题是不可行的，因 作业地点深度已超过500m,开拓工程的深度达到 此，有必要结合程潮铁矿的矿床地质条件、岩体力学 1100m,深部开拓和开采将面临岩爆灾害的影响. 性质和地应力分布规律，对其岩爆倾向性进行研究， 为了保证矿床安全生产、井下工作人员的人身安全 这对矿床安全开采具有重大的现实指导意义， 及设备正常运行，本文开展了程潮铁矿深部开采岩 1矿体及围岩特征 爆灾害预测研究，目前，满足工程需要的岩爆预测 方法技术多偏于从发生过的岩爆灾情出发，不具预 矿区位于湖北省鄂州市东南的泽林镇，东起细 知性和普遍性，显然，直接套用现有的理论成果来 王冲，西至塔桥庙一带，矿体东西长2300m,南北宽 收稿日期：2009-02-25 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目(No.2006BAB02A01) 作者简介：姚高辉(1983一)，男，博士研究生：吴爱祥(1963一)，男，教授，博士生导师，Emai1l:wuaixiang@126.com程潮铁矿岩爆倾向性分析及其能量预测 姚高辉1） 吴爱祥1） 王洪江1） 许梦国2） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 2） 武汉科技大学资源与环境工程学院‚武汉430081 摘 要 根据系统的工程地质调查‚在对井下－430～－568m 范围内岩样进行力学实验研究的基础上‚采用 RMR 岩体分类 方法和高地应力条件下适应性较好的 Q 系统‚对深部围岩进行了工程分类‚并分析了 RMR、RQD 与岩爆的关系．认为程潮铁 矿深部（－500m 以下）岩体发生岩爆的可能性较大．通过对矿区地应力分布规律的研究‚探讨了矿区高应力环境对岩爆孕育 的影响．最后‚通过对矿区采场三维有限元数值模拟‚分析了深部开采矿岩能量分布规律‚据此推断该矿岩爆临界深度在 －500m水平．从模拟结果可以看出：地应力环境受上部开采活动的影响‚－500m 水平应力明显增加‚高于－533m 水平； －533m水平以下‚随着垂直深度增加‚矿岩能量最大值逐渐增大． 关键词 岩爆；岩体分类；三维数值模拟；弹性应变能 分类号 TD322＋∙4 Rockburst tendency analysis and its energy prediction in Chengchao Iron Mine Y A O Gao-hui 1）‚W U A-i xiang 1）‚W A NG Hong-jiang 1）‚XU Meng-guo 2） 1） School of Civil and Environmental Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） College of Resources and Environmental Engineering‚Wuhan University of Science and Technology‚Wuhan430081‚China ABSTRACT According to the results of systematical engineering geological surveys‚based on the rock mechanical experiment of specimens from －430m level to －568m level‚the Q system which is well applicable to high geostress conditions and the RMR method were applied to rock engineering classification．T he relation of rockbursts to the values of RMR and RQD was analyzed．It is known that there is the probability of rockbursts below －500m level in Chengchao Iron Mine．T he influence of high geostress envi￾ronment on rockburst preparation was discussed by studying geostress distribution laws．Finally‚the distribution state of energy in surrounding rockmass during deep mining excavation was studied by 3D FEM numerical analysis‚and it is inferred that the critical depth of rockbursts is －500m．On the base of simulation results‚the in-situ stress strengthens significantly at －500m level due to the impact of upper mining activities‚higher than at －533m level．Below －533m level‚the maximum value of rockmass energy al￾so progressively increase with the incremental vertical depth． KEY WORDS rockbursts；rock classification；3D numerical simulation；elastic strain energy 收稿日期：2009-02-25 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目（No．2006BAB02A01） 作者简介：姚高辉（1983－）‚男‚博士研究生；吴爱祥（1963－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：wuaixiang＠126．com 程潮铁矿经过近40年的开采‚采矿生产的主要 作业地点深度已超过500m‚开拓工程的深度达到 1100m‚深部开拓和开采将面临岩爆灾害的影响． 为了保证矿床安全生产、井下工作人员的人身安全 及设备正常运行‚本文开展了程潮铁矿深部开采岩 爆灾害预测研究．目前‚满足工程需要的岩爆预测 方法技术多偏于从发生过的岩爆灾情出发‚不具预 知性和普遍性．显然‚直接套用现有的理论成果来 解决程潮铁矿深井开采岩爆问题是不可行的．因 此‚有必要结合程潮铁矿的矿床地质条件、岩体力学 性质和地应力分布规律‚对其岩爆倾向性进行研究‚ 这对矿床安全开采具有重大的现实指导意义． 1 矿体及围岩特征 矿区位于湖北省鄂州市东南的泽林镇‚东起细 王冲‚西至塔桥庙一带‚矿体东西长2300m‚南北宽 第31卷 第12期 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．12 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．12．002