一種基于塊體化程度理論的裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級方法研究

陳慶發(fā)，韋才壽，牛文靜，陳德炎，馮春輝，范秋雁

（廣西大學(xué) 資源與冶金學(xué)院，南寧 530004）

1 引 言

我國礦山約70%為地下開采，頂板穩(wěn)定性分級一直是礦山安全管理的重要內(nèi)容。在金屬礦山領(lǐng)域，許多學(xué)者對頂板穩(wěn)定分級進行了積極探索，如：胡平安[1]采用定性與定量分析相結(jié)合的方法對頂板穩(wěn)定性分級進行研究；王紅漢等[2]提出了頂板穩(wěn)定性分級指標(biāo)和分級方法；王永清[3]依據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)類型將礦山頂板安全管理分為3 級；孟中華等[4]提出了實施頂板動態(tài)分級管理方法；王寧等[5]提出了聲發(fā)射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)頂板安全分級新方法。

上述研究中，巖體完整性程度均作為頂板穩(wěn)定性分級的一個重要指標(biāo)，在評價該因素對頂板圍巖穩(wěn)定性影響時，以節(jié)理間距、巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD[6-7]值等進行量衡，但量衡方法均是從一維角度對巖體結(jié)構(gòu)進行描述，難以準(zhǔn)確反映巖體三維空間上受結(jié)構(gòu)面的切割情況，對巖體完整性程度描述不夠真實客觀，且靠鉆孔的辦法來獲取RQD 要耗費大量的資金和時間。

為能夠更加客觀真實描述巖體的完整性程度，克服傳統(tǒng)描述方法中存在的不足。引入裂隙巖體塊體化程度分級理論[8]，開展了基于該理論的裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級研究，從而創(chuàng)新形成了一種特別適用于裂隙巖體工程頂板穩(wěn)定性分級的BT 分級方法，并將其應(yīng)用于廣西華錫集團銅坑礦92號礦體裂隙巷道頂板穩(wěn)定性分級評價中。

2 BT 分級方法理論基礎(chǔ)

2.1 裂隙巖體塊體化程度理論

(1)塊體百分比

巖體塊體化程度的指標(biāo)：塊體百分比K，其定義為巖體中被結(jié)構(gòu)面切割圈閉形成有限塊體的體積和與巖體總體積的比值，范圍為0～100%[8]，其表達式為

式中：vi為各有限塊體的體積；n為塊體個數(shù)；V為人為劃定或巖體模擬中的巖體總體積。

(2)塊體體積曲線

塊體體積曲線是將土力學(xué)中用來分析土的粒徑級配分布的級配曲線引入巖體研究領(lǐng)域中而提出的概念。它比塊體百分比反映信息多，除了能夠描述巖體的完整性程度以外，還能夠反映出巖體被裂隙切割形成塊體的規(guī)模，即在巖體內(nèi)形成的塊體體積大小、數(shù)目以及各個塊體體積差距大小等。在塊體體積曲線中橫坐標(biāo)對應(yīng)塊體的體積大小，縱坐標(biāo)表示小于某體積的塊體的累積百分含量?？v坐標(biāo)為10%、30%、60%所對應(yīng)的塊體體積大小d10、d30、d60分別為有效體積、中值體積、限定體積。

通過曲線形狀可以判斷巖體中塊體不均勻程度：曲線越陡表示巖體中塊體體積越均勻；反之，則表示巖體中塊體體積越不均勻。

2.2 塊體化程度分類標(biāo)準(zhǔn)

文獻[8]給出了塊體化分類，如表1 所示。該分類標(biāo)準(zhǔn)與以往經(jīng)常用巖體內(nèi)部不連續(xù)面的信息來劃分頂板巖體類型相比更準(zhǔn)確直接，這對裂隙巖體自然塊度描述更加全面，能夠更客觀地刻劃巖體完整性。

表1 裂隙巖體塊體化程度分類表Table 1 Blockiness classification of fractured rock mass

2.3 塊體化程度解算流程

根據(jù)裂隙巖體塊體化程度理論，構(gòu)建出裂隙巖體巷道頂板塊體化程度解算流程，如圖1 所示。

（1）巷道頂板結(jié)構(gòu)面調(diào)查

采用精測網(wǎng)法對巷道頂板結(jié)構(gòu)面進行調(diào)查[9]，圖2為精測網(wǎng)法示意圖，圖中A(xa,ya)，B(xb,yb)為一條裂隙跡線的兩個端點的坐標(biāo)。

（2）結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)初步整理

建立裂隙巖體數(shù)學(xué)模型需對巖體中各確定結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)進行數(shù)學(xué)描述，包括結(jié)構(gòu)面的空間位置、方向、形狀、大小等。運用Dips 軟件對結(jié)構(gòu)面調(diào)查數(shù)據(jù)進行分組后，用Excel 軟件對各分組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，確定各組結(jié)構(gòu)面的具體參數(shù)，掌握結(jié)構(gòu)面分布規(guī)律。

（3）表征單元體尺寸確定

某一參數(shù)達到基本穩(wěn)定時，巖體范圍臨界尺寸稱為該參數(shù)的表征單元體(REV)[10-11]。塊體百分比的表征單元體是指塊體百分比達到基本穩(wěn)定時巖體的臨界尺[12]。從統(tǒng)計角度來看，巖體范圍太小，結(jié)果隨機性大，統(tǒng)計規(guī)律失真；但太大的巖體范圍又受到計算機能力限制。從塊體化程度角度，大多數(shù)裂隙巖體的REV 大小在4 倍與12 倍裂隙間距之間，不超過12倍間距[13]。

（4）裂隙巖體數(shù)學(xué)模型的建立

基于一般塊體理論開發(fā)的GeneralBlock 軟件[14]是目前惟一能在有限延展裂隙條件下識別出所有塊體的軟件，將實際調(diào)查的結(jié)構(gòu)面相關(guān)參數(shù)及選定的表征單元體尺寸輸入到軟件中，建立裂隙巖體數(shù)學(xué)模型，識別出所有塊體，計算出各塊體體積。利用Excel軟件對體積數(shù)據(jù)進行處理并繪圖，分析可得塊體百分比與體積曲線，對照表1 得出巖體塊體化程度類型。

圖1 裂隙巖體巷道頂板塊體化程度解算流程Fig.1 Blockiness solving process of roadway roof in fractured rock mass

圖2 精測網(wǎng)法Fig.2 Precise and accurate network method

3 BT 分級方法

BT 分級方法是以裂隙巖體塊體化程度理論為基礎(chǔ)，是以巖體塊體化程度、巖石抗壓強度、節(jié)理條件、地下水條件為重要指標(biāo)的一種特別適用于裂隙巖體穩(wěn)定性分級的評價體系。該方法以工程現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，按照一定的評分準(zhǔn)則對各指標(biāo)進行取值，綜合計算出所研究對象的總分值，對照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行巷道頂板穩(wěn)定性評價。

3.1 工程現(xiàn)場調(diào)查

實地踏勘裂隙巖體巷道工程現(xiàn)場，掌握裂隙巖體巷道穩(wěn)定狀況，開展工程地質(zhì)調(diào)查，收集相關(guān)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)資料。

3.2 BT 分級指標(biāo)確定

目前，在礦巖體穩(wěn)定性分級的各種方法中，多以巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD 值、巖石單軸抗壓強度、節(jié)理間距、節(jié)理特征和地下水作為穩(wěn)定性分級的主要指標(biāo)。

基于塊體化程度在三維上描述頂板圍巖結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢，BT 分級法采用塊體化程度指標(biāo)代替表征巖體的完整性的巖體質(zhì)量RQD 值和節(jié)理間距兩項子指標(biāo)，從而形成以巖體塊體化程度、巖石單軸抗壓強度、節(jié)理條件和地下水條件等代表性分級指標(biāo)。

3.3 BT 分級方法各指標(biāo)評分值計算

（1）分級指標(biāo)權(quán)重確定

為合理反映各項指標(biāo)（影響因素）影響程度，利用層次分析法（AHP 法）確定裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級指標(biāo)權(quán)重分配。

首先，構(gòu)建裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級指標(biāo)的層次分析模型，如圖3 所示，A 代表目標(biāo)層，BiB代表指標(biāo)層。

圖3 裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性主要影響因素層次分析模型Fig.3 Main factors hierarchical analysis model affecting the roadway roof stability in fractured rock mass

然后，參照巖體地質(zhì)力學(xué)（RMR）分類方法中各指標(biāo)的最高評分值的大小，對各指標(biāo)重要程度進行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣，其中巖體塊體化程度的重要性依據(jù)巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD 值和節(jié)理間距兩個指標(biāo)的最高評分值之和進行評價。按照層次分析法計算步驟計算出各項指標(biāo)權(quán)值。

最后，根據(jù)判斷矩陣計算出各因素權(quán)值w，求出最大特征值 λmax=4，一致性指標(biāo)CI=0，進行一致性和隨機檢驗，隨機一致性比率0 ≤0.1，計算結(jié)果具有滿意的一致性。最終，可得到各影響因素指標(biāo)的權(quán)重分配，各因素對目標(biāo)的權(quán)重向量W=(W1,W2,W3,W4)=(0.4,0.15,0.3,0.15)，如表2 所示。

表2 BT 分級法各指標(biāo)權(quán)重分配表Table 2 Weight distributions of the BT classification method

（2）各項指標(biāo)取值原則

根據(jù)已確定的分級指標(biāo)，對各指標(biāo)進行等級劃分。依據(jù)各等級的優(yōu)劣程度確定評分值（采用百分制），對巷道穩(wěn)定越有利評分值越高，最有利的取100分，最不利的等級取0 分。

巖體塊體化程度和單軸抗壓強度兩項指標(biāo)的易定量化表示，為使取值盡可能精確，先對各參數(shù)進行區(qū)間劃分，再確定各參數(shù)區(qū)間相應(yīng)取值范圍。節(jié)理面條件和地下水條件兩項指標(biāo)不易采用定量表示的指標(biāo)，則需定性劃分后再進行定量化。表3為裂隙巖體巷道穩(wěn)定性分級各指標(biāo)取值表。

（3）各指標(biāo)分值確定

根據(jù)具體工程各項指標(biāo)的情況，對照取值標(biāo)準(zhǔn)表直接進行評分取值，當(dāng)同一指標(biāo)存在多種情況時，該指標(biāo)的分值還需要按照各種情況出現(xiàn)的比例加權(quán)平均計算后確定。各指標(biāo)分值向量U=(u1,u2,u3,u4)，ui為第i 項因素評分值。其中巖體塊體化程度的分值u1按式（2）計算：

式中：K 依據(jù)式（1）分析計算所得。

（4）總評分值計算

BT 分級法總評分值計算公式如下：

式中：F為BT 分級法總評分值；U為各指標(biāo)的分值向量；W為各因素對目標(biāo)的權(quán)重向量。

3.4 BT 分級法評價標(biāo)準(zhǔn)

參照傳統(tǒng)分級方法的標(biāo)準(zhǔn)，整合我國部分礦山在頂板穩(wěn)定性的分級的研究成果，將裂隙巖體巷道頂板的穩(wěn)定性劃分4個等級，即為極穩(wěn)定（Ⅰ級）、中等穩(wěn)定（Ⅱ級）、不穩(wěn)定（Ⅲ級）和極不穩(wěn)定（Ⅳ級）4個級別，穩(wěn)定級別的綜合評分值采用等區(qū)間劃分。

表4為推薦采用的裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級標(biāo)準(zhǔn)表，具體應(yīng)用根據(jù)工程具體情況適當(dāng)修正。

表3 BT 分級法各指標(biāo)取值表Table 3 Index values of the BT classification method

表4 BT 分級法評價標(biāo)準(zhǔn)表Table 4 Evaluation standards of the BT classification method

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

銅坑礦是廣西華錫集團股份有限公司下屬的二級單位，屬國有大型礦山企業(yè)，年生產(chǎn)能力為220×104t。銅坑礦有上中下3個大型礦體，依次分別為細脈帶礦體、91號富礦體和92號巨型貧礦體。前礦體開采已經(jīng)結(jié)束，目前正在大量開采92號礦體。

銅坑礦92號礦巖體硬度大，部分區(qū)域節(jié)理裂隙極為發(fā)育，巖體完整性差。崩落法回采過程中，鑿巖巷道經(jīng)常出現(xiàn)冒頂、整體跨塌的現(xiàn)象，甚至在局部破碎區(qū)域采用加固措施后仍出現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)象，極大影響了礦山安全生產(chǎn)工作。通過現(xiàn)場實地勘察發(fā)現(xiàn)，部分巷道出現(xiàn)有松動掉塊、頂板離層冒落、掛網(wǎng)破裂、錨桿失效等失穩(wěn)破壞形式，如圖4 所示。為保證巷道頂板安全穩(wěn)定，需對裂隙巷道的穩(wěn)定性進行分級，旨在能為巷道頂板的支護管理提供更加科學(xué)依據(jù)，以促進礦山安全生產(chǎn)。

圖4 92號礦體裂隙巖體部分巷道頂板破壞失穩(wěn)現(xiàn)象Fig.4 Destruction instability phenomena of the part roadway roof in the fractured rock mass of ore body No.92

4.2 裂隙巖體巷道頂板結(jié)構(gòu)面調(diào)查分析

實踐中對92號礦體裂隙巖體選擇了4個試驗區(qū)，采用精細網(wǎng)法對巷道頂板結(jié)構(gòu)面進行了詳細調(diào)查，利用Dips 軟件對各試驗區(qū)結(jié)構(gòu)面進行分組，對結(jié)構(gòu)面各性質(zhì)進行統(tǒng)計分析。

1#試驗區(qū)結(jié)構(gòu)面按傾向可分為4 組，分別為1組10°～20°、2 組30°～40°、3 組280°～290°、4組300°～310°，其中1、2 組為優(yōu)勢組，傾角集中在45°～65°。結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)總體呈壓性；間距為很密級別，跡長以中等連續(xù)性為主，隙寬為裂開級別，粗糙度以平直光滑和光滑波狀為主，結(jié)構(gòu)面干燥。

2#試驗區(qū)結(jié)構(gòu)按傾向可分3 組：1 組10°～20°、2 組110°～120°、3 組180°～190°，其中1、2 組為優(yōu)勢組，傾角主要集中在40°～60°。結(jié)構(gòu)面類型主要為層理面，局部為脈巖充填的裂隙充填物，硬度較大，力學(xué)性質(zhì)以壓性為主；結(jié)構(gòu)面間距密集、隙寬為裂開級別，潮濕狀態(tài)，較粗糙，部分為平直光滑；連續(xù)性較低。

3#試驗區(qū)結(jié)構(gòu)面按傾向可分為3 組，分別為1組330°～340°、2 組110°～120°、3 組150°～160°，其中1 組為優(yōu)勢組，傾角主要集中在20°左右。結(jié)構(gòu)面主要由壓性的層理面構(gòu)成；結(jié)構(gòu)面間距很密，中等連續(xù)性，隙寬以裂開級別為主，結(jié)構(gòu)面平直光滑，頂板為滴水狀態(tài)。

4#試驗區(qū)結(jié)構(gòu)面按傾向可分為3 組，傾向分別為：1 組180°～190°、2 組210°～220°、3 組100°～110°，其中1、2 組為優(yōu)勢組。結(jié)構(gòu)面類型主要為層理面和礦脈充填裂隙，充填物較硬，力學(xué)性質(zhì)以壓性為主，少部分為張性；結(jié)構(gòu)面間距很密，以中等連續(xù)性為主，隙寬為裂開級別；結(jié)構(gòu)面平直光滑為主，且均為滲水狀態(tài)。

4.3 基于傳統(tǒng)分類方法的巷道頂板穩(wěn)定性評價

（1）RMR 分級方法

目前，國內(nèi)外常用的工程巖體分級（分類）方法有許多種，如RQD 法、Q 法、RMR 法等[15]。本文采用得到廣泛應(yīng)用的RMR 法對各試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定性進行評價，然后將其評價結(jié)果與新分級方法的評價結(jié)果進行對比。

地質(zhì)力學(xué)RMR 分級方法由比尼奧斯基于1973年間提出，該分級方法共有5個基本指標(biāo)：巖塊單軸抗壓強度、巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD、節(jié)理間距、節(jié)理面性狀、地下水條件及節(jié)理產(chǎn)狀[16]。5個基本指標(biāo)的分值都是根據(jù)工程實際情況按照標(biāo)準(zhǔn)取定，求和得到巖體的RMR 總評分值，然后按照節(jié)理的產(chǎn)狀對工程穩(wěn)定的影響進行修正，將修正后的總分對照表5 求得所研究對象巖體質(zhì)量級別。

表5 RMR 巖體質(zhì)量分級表Table 5 Rock mass classifications of RMR

（2）不同試驗區(qū)巷道頂板RMR 分級

以銅坑92號礦體工程地質(zhì)資料和結(jié)構(gòu)面調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)RMR 系統(tǒng)的取值標(biāo)準(zhǔn)，計算出不同試驗區(qū)巷道頂板RMR 值，評價其工程穩(wěn)定性。

92號礦體不同試驗區(qū)巷道頂板均屬于硅質(zhì)巖，單軸抗壓強度約為80 MPa；RQD 值分別為28.7%、69.5%、40.6%、28.7%，其他指標(biāo)具體情況可由結(jié)構(gòu)面調(diào)查分析結(jié)果確定。不同試驗區(qū)巷道頂板RMR分類法分值計算如表6 所示。

由表6 的評分結(jié)果，1#～4#試驗區(qū)巷道頂板巖體RMR 總分值分別為43、48、32、45，對照表5的分級標(biāo)準(zhǔn)可知，除了3#試驗區(qū)頂板巖體為Ⅳ級外，其它三個試驗區(qū)頂板巖體均為Ⅲ級。RMR 的分級結(jié)果表明：3#試驗區(qū)頂板的穩(wěn)定性最差，屬于較不穩(wěn)定的巖體；其他3個試驗區(qū)的穩(wěn)定相差不大，屬于一般穩(wěn)定性巖體。通過現(xiàn)場調(diào)查也表明，3#試驗區(qū)頂板的穩(wěn)定確實是最差，這與工程實際相符合。但現(xiàn)場3#頂板在巷道剛形成時已出現(xiàn)較大規(guī)模的掉塊現(xiàn)象，已被迫立即采用錨網(wǎng)支護，而其他3個試驗區(qū)頂板的穩(wěn)定性則明顯不一致，這與RMR 分級標(biāo)準(zhǔn)對工程穩(wěn)定性描述有一定偏差。

表6 不同試驗區(qū)巷道頂板RMR 評分表Table 6 The RMR scores of the roadway roof in different tests

4.4 基于BT 分級法的巷道頂板穩(wěn)定性評價

（1）裂隙巖體模型建立在表征單體尺寸的取值規(guī)定下，試驗區(qū)表征單元體尺寸在計算機能力范圍之內(nèi)盡量取大值，1#～4#試驗區(qū)的表征單元體尺寸分別為4 m×4 m×4 m、4.5 m×4.5 m×4.5 m、6.5 m×6.5 m×6.5 m、5 m×5 m×5 m。利用GeneralBlock 軟件建立各試驗區(qū)的數(shù)學(xué)模型，將各組結(jié)構(gòu)面調(diào)查參數(shù)輸入到模型中，如圖5 所示。識別所有塊體，輸出各塊體體積。

圖5 各試驗區(qū)裂隙巖體模型圖Fig.5 Fractured rock mass models of each test area

（2）塊體化程度計算結(jié)果分析

利用GeneralBlock 軟件識別出各試驗區(qū)裂隙巖體模型中的所有塊體，輸出各塊體的體積，利用相關(guān)軟件繪制出各試驗區(qū)頂板塊體體積曲線。圖6為92號礦體各試驗區(qū)頂板塊體體積曲線，表7為塊體化程度計算結(jié)果。由圖6 和表7 可知，1#～4#試驗區(qū)巷道頂板塊體百分比分別為62.25%、74.9%、92.04%、16.3%。參照表1，1#～3#試驗區(qū)巷道頂板均屬于塊狀化巖體，4#試驗區(qū)巷道頂板屬于輕度塊狀化巖體，其他試驗區(qū)巷道頂板圍巖均比較破碎。

圖6 92#礦體各試驗區(qū)巷道頂板塊體體積曲線圖Fig.6 Volume curves in roadway roof of each test area in the ore body No.92

結(jié)合塊體體積曲線形狀還可知，各試驗區(qū)塊體體積大小和均勻程度。1#試驗區(qū)塊體體積曲線較平直，塊體化程度較高，存在大量小塊體；2#試驗區(qū)塊體百分比較大，塊體體積曲線最陡，塊體體積比較均勻，小塊體極少，塊體體積集中分布在一定區(qū)段，頂板容易出現(xiàn)大塊體松石掉落的失穩(wěn)現(xiàn)象；3#試驗區(qū)頂板塊體百分比最大，達到了92.04%，說明頂板完整性極差，處于支離破碎的狀態(tài)，且塊體體積不均勻，這與現(xiàn)場情況極為吻合。4#試驗區(qū)頂板塊體百分比最小，僅為16.3%，僅存在極少數(shù)的塊體，頂板完整性較好。

（3）不同試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定性評價

以各試驗區(qū)裂隙巖體塊體化程度、結(jié)構(gòu)面調(diào)查數(shù)據(jù)和巖石力學(xué)參數(shù)為依據(jù)，按照表3 的取值標(biāo)準(zhǔn)對各項指標(biāo)進行評分，其中u1分值按照式(2)計算，分別確定各試驗區(qū)分值向量U，最后根據(jù)式(3)的計算方法算出總評分值，對照表5 對各試驗區(qū)巷道頂板的穩(wěn)定性進行分級。表8 給出了4個試驗區(qū)巷道頂板各指標(biāo)取值情況和穩(wěn)定性分級結(jié)果。結(jié)果表明：1#～4#試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定性分別為不穩(wěn)定（Ⅲ級）、不穩(wěn)定（Ⅲ級）、極不穩(wěn)定（Ⅳ級）和中等穩(wěn)定（Ⅱ級）。

表8 銅坑92#號礦體4個試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定性分級結(jié)果表Table 8 Roadway stability classification results of four pilot area in ore body No.92 of Tongkeng mine

4.5 傳統(tǒng)RMR 法與BT 法評價結(jié)果比較分析

采用RMR 法和BT 分級方法對銅坑礦4個試驗區(qū)的巷道頂板穩(wěn)定性進行分級評價，結(jié)果均表明，3#試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定性最差，這與現(xiàn)場情況吻合，但從整體上看，BT 法比RMR 法更為優(yōu)越。

（1）穩(wěn)定性描述

如3#試驗區(qū)，現(xiàn)場巖體十分破碎，在巷道掘進過程中，頂板持續(xù)出現(xiàn)較大規(guī)模冒落掉塊現(xiàn)象，在RMR 法分級結(jié)果中屬于差巖體（Ⅳ級），巷道自穩(wěn)時間約為10 h；在BT 分級法的結(jié)果中屬于極不穩(wěn)定級別（Ⅳ級），自穩(wěn)能力極差，在無支護條件下巷道形成后隨即失穩(wěn)。

（2）分級準(zhǔn)確性

在RMR 法分級結(jié)果中1#、2#和3#3個試驗區(qū)巷道頂板均屬于Ⅲ級巖體，穩(wěn)定性相差不大；在BT分級法的分級結(jié)果中，1#和2#試驗區(qū)巷道頂板屬于不穩(wěn)定級別（Ⅲ級），4#試驗區(qū)巷道頂板屬于中等穩(wěn)定級別（Ⅱ級），現(xiàn)場調(diào)查表明，這些試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定有較大差別，特別是4#試驗區(qū)頂板完整性較好，基本上不需要支護，而1#和2#試驗穩(wěn)定性稍差。1#試驗區(qū)頂板破壞形式主要是出現(xiàn)大小不一松石掉落，2#試驗區(qū)頂板主要在局部位置出現(xiàn)離層冒落。

（3）安全管理指導(dǎo)作用

對于裂隙巖體而言，BT 分級法不僅能夠?qū)ο锏理敯宸€(wěn)定性進行分級，且通過計算分析出巖體的塊體化程度，深入刻劃出巷道頂板完整性，對巷道頂板的安全管理具有較強的針對性指導(dǎo)作用。具體描述如下：1#試驗區(qū)結(jié)構(gòu)面條件較良好，頂板很干燥，但由于其頂板巖體塊體化程度較高，存在大量小塊體（是引起巷道不穩(wěn)定的最重要原因），對于這類巷道則應(yīng)在錨網(wǎng)支護的基礎(chǔ)上適當(dāng)噴漿，以防止大量不穩(wěn)定小塊體掉落；2#試驗區(qū)頂板巖體完整性較差，危險塊體體積較大，對于該巷道則應(yīng)當(dāng)采取錨網(wǎng)支護，在支護時應(yīng)適當(dāng)提高錨桿長度和密度；3#試驗區(qū)巷道頂板支離破碎，穩(wěn)定性最差，該巷道應(yīng)當(dāng)采取錨噴網(wǎng)支護，在支護時應(yīng)適當(dāng)提高錨桿長度和密度，增大噴漿厚度。4#試驗區(qū)巷道頂板完整性較好，無需要采取特別支護措施，通過加強管理及時處理松石掉塊即可保證巷道安全穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

（1）將塊體化程度理論應(yīng)用于裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性分級研究，提出了以塊體化程度代替表征常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)巖體完整性的巖體質(zhì)量RQD 值和節(jié)理間距兩項子指標(biāo)，創(chuàng)新形成了一種特別適用于裂隙巖體穩(wěn)定性分級的BT 分級方法，彌補了當(dāng)前分級方法在三維空間上描述頂板圍巖完整性的不足。

（2）系統(tǒng)提出了BT 分級法的評價體系，分析了影響裂隙巖體巷道頂板穩(wěn)定性因素，運用AHP法確定各指標(biāo)的權(quán)重，制定了各指標(biāo)的取值準(zhǔn)則和穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)。

（3）運用傳統(tǒng)分級方法中RMR 分級法和本文提出BT 分級法，完成了銅坑礦92號礦體裂隙巖體試驗區(qū)巷道頂板穩(wěn)定分級研究，對兩種分級結(jié)果進行比較分析，結(jié)果表明：BT 分級法在穩(wěn)定性描述、分級準(zhǔn)確性和安全管理指導(dǎo)作用等方面比傳統(tǒng)RMR 分級法更符合工程實際。

（4）BT 分級法用于評價工程穩(wěn)定性時，如與現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬等手段相結(jié)合，將會為地下礦山裂隙巖體巷道頂板安全管理提供更加可靠的依據(jù)。

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