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自然崩落法是一种依靠岩体内部的自然力来达到矿石的破碎,并依靠重力来进行矿石运搬的大规模地下采矿方法。因此,在自然崩落法中,矿岩的可崩性是自然崩落法可行性研究的重点。
研究表明,完整岩石强度、RQD值、岩体原岩应力节理间距、节理条件、地下水、岩体原岩应力及其它性质对矿体可崩性都有影响。对可崩性的研究因此也经历了从单因素到多因素、确定性向非确定性综合评价的发展过程。
当然,如何确定矿岩的可崩性实际上是一项非常复杂的系统工程。因为由于岩石材料的特殊性,使得矿岩的崩落过程实质上是节理发育,微裂隙逐渐扩张,最后直到宏观破坏自然崩落的过程,这实际也是具有高度非线性的岩石材料的力学表现。传统上对于可崩性的确定方法实际上大都是由隧道围岩稳定性分析的基础上发展起来的,由于采矿工程的复杂性,各种方法在应用上都有一定的片面性。近年来,随着计算机技术的迅猛发展,数据处理能力的极大增强,将其应用到可崩性的分级研究来分析各种纷繁芜杂的庞大数据,无疑是一种非常方便和有效的手段。
本文以金川公司三矿区为研究对象,在较为深入的分析矿体的工程地质条件及各种力学特性的基础上,借助大型矿业工程软件,建立起大规模的地质数据库,求解出评价指标的变异函数参数及统计分布规律,然后通过建立逼近实际状态的三维地质实体模型,将各参数引入到块体模型中对未知区域进行估值,进行分析计算,再利用解算结果对原有数据进行交叉验证,从而检验各种统计规律和结果的准确性,并在此基础上利用可崩性分级法,对整个矿区岩体质量进行分级分区。最后,采用工程经验对结果作了进一步的验证。
本文的主要创新在于结合理论分析与块段模型估值来研究大范围内的矿岩可崩性及岩体质量分级分区。通过资料的整理和分析,把握研究区域的基础地质条件,深入分析结构面统计分析资料,拟定通过矿体三维建模和区域化评价的方法对矿山岩体质量及资源信息进行评价及优化,把最新的计算机技术和矿山实际相结合,建立三矿区的各类三维可视化模型。最后综合以上研究成果,运用岩体质量分析方法进行岩体质量分析以及岩体质量分级、分区并最终做出评价模型,提出自然崩落法矿体可崩性评价及岩体质量分级分区方案,并将其应用到金川公司三矿区矿岩可崩性评价之中。
本研究提出的矿岩可崩性评价方法和手段,以及得出的评价结果,对于金川三矿区自然崩落法的实施和生产管理具有重要的实际意义。