·392· 北京科技大学学报 2003年第5期 表1岩石物理力学性质参数 Table 1 Parameters of pbysical-mechanical properties of the rock 体积质量p 峰值特性参数 岩体类型 残余特性参数 变形特性参数 抗拉强度o 1m3 c/MPa)c/MPa) E/MPa y 黑公母石英片岩 2.7175 0.8 40-42 0.2 37 3900 0.21 0.617 :云母石英片岩 2.6633 0.6 35-40 0.2 33 4300 0.22 0.617 区体积将近32000m,投影地表平面面积将近 方向受上部岩体重应力P,=14MPa,水平方向 1000m.空区面积较大，比较难于控制稳定性. 应力Pa=0.71MPa,剪应力t=6.5MPa,因此在 (2)地层岩性.矿区内裂隙发育，张裂隙、走向 竖直方向作用在空区顶板上的合应力为P= 裂隙、层间破碎、节理裂隙非常发育，空顶的上部 Pw+P=15.8MPa.该地区地层弹性模量E=4.1 W岩风化较严重，地表以下约40m范围内云母石 GPa,波松比v=0.23.将空区的横截面沿周边剖分 英片岩岩石为全风化一中等风化，其下岩石为稍 为32个单元，空区的纵截面剖分为24个单元.经 风化全未风化.其结构由散体结构变为破碎结 分析可知，在空区的顶板处为危险部位，其次是 构，岩体强度较低. 空区的两帮和顶板与两帮的交界处，因此在数值 (3)空顶地表有大型机械作业.地表有多种车 计算时在以上部位重点分析计算，沿空区危险部 辆来往作业，其中影响最大的是自重220t的4 位在域内布置8条测线，每条测线等间距(2m)布 电铲铲装矿石作业 置8个测点（第一点在临空面）.计算结果见图2. (4)爆破震动，露天开采后常有爆破作业，必 777777777777777+y77y77r 定会引起空区上部岩体震动. 垂直应力P 地下岩上体 1号空区 3空区稳定性计算与处理措施 Z≈60m 31理论计算 经过实际现场考察，空区上部作业方式对空 水平应力 区稳定性产生显著影响的主要是电铲铲装作业 P 和爆破作业，理论计算部分四主要考虑电铲铲掘 力和爆破力（以最小空顶厚为15m计算）对空区 顶部岩体产生剪切力，按库仑准则计算岩体抗 图11号空区受力图 Figl Vertical and horizontal pressure forces of the first gob 剪强度to=c+otan帅.按一般工程经验，取岩体粘结 area 力c=70kPa.计算结果见表2. 0.45 ㄧ空区顶板域内各点位移 表2稳定性系数计算结果统计表 0.39 2空区两帮城内各点位移 Table 2 Statistics of the calculated results for the stability 0.33 3顶板与两帮交界处域内各点位移 4底板与两帮交界处域内各点位移 factors 过0.27 5底板处域内各点位移 彬响因素 岩体剪切力kPa 安全系数 90.21 电铲铲麵力 7.88 8.88 0.15 棒破振动力 12.5 5.60 0.09- 岩体或低粘结力 70.0 1.00 0.032 5 -2 0246810121416 3.2数值模拟计算 域内点与临空面之间距离m !号空区空场面积较大，投影到地表有将近 图21号空区围岩稳定性分析 1000m,因此】号空区的稳定性分析采用数值模 Fig.2 Stability analysis of the first gob area 拟5的方法进行计算（以最小空顶厚为15m计 经模拟计算可知，1号空区在地表进行爆破 算).数值模拟采用边界元方法，空区受力情况见 和电铲铲掘作业时引起最大位移值还不到 图1.在竖直方向主要考虑空区顶部由于电铲作 3mm,顶板临空面处的位移值最大为2.85mm,其 业以及爆破等动荷载合成作用下对空区顶板的 次是两帮位移值临空面处最大为2.73mm,顶板 作用力，记为P=1.8MPa,经实际地质勘查，竖直 与两帮交界处位移值也较大，而底板处位移值可北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 岩 石 物 理 力学 性质参数 一 岩 体类 型 体积质量 黑 云 母石 英 片 岩 八 ，山 气︸内、 月﹃了 一 云 母 石 英 片岩 峰值特 性参 数 价 一 一 残余特性参 数 沪 变形 特性 参数 抗拉 强 度氏 区 体 积 将 近 可 ， 投 影 地 表 平 面 面 积 将 近 空 区 面 积 较 大 ， 比较 难 于 控 制 稳 定 性 地 层 岩性 矿 区 内裂 隙发 育 ， 张裂 隙 、 走 向 裂 隙 、 层 间破 碎 、 节 理 裂 隙非常 发育 ， 空 顶 的上 部 矿 岩 风 化较 严 重 ， 地表 以下 约 范 围 内云 母 石 英 片岩 岩 石 为全 风 化一 中等风 化 ， 其下 岩石 为稍 风 化 至 未风 化 其 结构 由散体 结 构 变 为破 碎 结 构 ， 岩 体 强度 较 低 空顶 地 表 有 大型机 械 作业 地 表 有 多种 车 辆 来往 作 业 ， 其 中影 响最 大 的是 自重 的 ， 电铲 铲 装矿 石 作 业 爆 破 震 动 露 天 开 采 后 常有 爆破 作 业 ， 必 定会 引起 空 区 卜部岩 体震 动 方 向受 上 部 岩 体 重 应 力几 一 ， 水 平 方 向 应 力凡 ， 剪 应 力几 二 ， 因此 在 竖 直 方 向 作 用 在 空 区 顶 板 上 的 合 应 力 为凡 几 月 ， 二 该 地 区 地 层 弹 性 模 量 二 ， 波松 比 将 空 区 的横 截 面沿 周 边剖 分 为 个 单 元 ， 空 区 的纵截面 剖分 为 个 单元 经 分 析可 知 ， 在 空 区 的顶 板 处 为 危 险部 位 ， 其 次 是 空 区 的两 帮 和 顶 板 与两 帮 的交 界 处 ， 因此 在 数值 计 算 时在 以上 部位 重 点分 析计 算 ， 沿 空 区危 险部 位 在 域 内布 置 条测 线 ， 每 条测 线 等 间距 布 置 个 测 点 第 一 点在 临 空 面 计 算 结果 见 图 空 区稳 定 性 计 算 与处 理 措 施 理 论 计 算 经 过 实 际现 场 考 察 ， 空 区上 部 作 业 方 式对 空 区 稳 定 性 产 生 显 著 影 响 的主 要 是 电铲 铲 装 作 业 和 爆 破 作 业 理 论 计 算 部 分 仪，主 要 考 虑 电铲 铲 掘 力和爆 破 力 以最 小 空顶 厚 为 巧 计 算 对 空 区 顶 部岩 体 产 生 剪 切 力 ， 按 库仑准 则 ‘叼 计算 岩 体抗 剪 强度 二 价 按 一 般 工 程 经验 ， 取 岩 体粘 结 力 二 计 算 结 果 见 表 表 稳 定性 系数 计 算 结果 统 计 表 曰曰 口门冈 一 口万 口 口门 图 号 空 区 受力 图 往 空区顶板域内各点位移 空区两帮域 内各点位移 顶板与两帮交界处域 内各点位移 底板与两帮交界处域 内各点位移 影 响 因 素 岩 体 剪切 力 安全 系数 档翼塑… 位” 划厄遏泌卑 电铲 铲 掘 力 爆破 振 动 力 岩 体 最 低粘 结 力 并 井 勺书 之 数值 模 拟 计 算 号 空 区 空场 面 积 较 大 ， 投 影 到地 表 有 将 近 ，， 因此 号 空 区 的稳 定性 分析 采 用 数 值 模 拟 的 方 法 进 行 计 算 以最 小 空 顶 厚 为 计 算 数值 模拟 采 用 边 界元 方法 ， 空 区 受 力情况 见 图 在 竖 直 方 向主 要 考 虑 空 区 顶部 由于 电铲 作 业 以及 爆 破 等 动 荷 载 合 成 作 用 下 对 空 区 顶 板 的 作用 力 ， 记 为代 ， 经 实 际 地 质勘 查 ， 竖 直 域 内点 与 临空 面 之 间距 离 图 号 空 区 围岩 稳 定性 分 析 · 经 模拟 计 算可 知 ， 号 空 区 在 地 表 进 行 爆破 和 电 铲 铲 掘 作 业 时 引 起 最 大 位 移 值 还 不 到 ， 顶板 临空 面 处 的位 移值 最 大 为 ， 其 次 是 两 帮位 移 值 临 空面 处 最 大 为 ， 顶 板 与两 帮 交界 处位 移值 也较 大 ， 而底 板 处位 移值 可