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1、Serial No549January2015现 代 矿 业MODEN MINING总 第 549 期2015年 1 月第 1 期陈 俊 池 ( 1988) ， 男 ， 助 理 工程师 ， 硕士 ， 130022 吉林省长春市亚泰大街 3218 号 。岩体质量Q系统分类方法及工程应用陈俊池 张 景 武 谷中元( 中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司 )摘 要 岩 体质量 Q 分类方法是在当今岩体质量 分类中应用最广泛的方法之一 ， 该 方法在长期的工程和生产实践中被进行了反复的论证和修正 。在对 2002 年巴顿修正后的 Q 系统分类方法深入分析的基础上 ， 将其应用到山东黄金天承矿业公司岩体
2、质量分级中 ， 取得了较好的效果 。关键词 岩体质量分级 Q 系统分类方法 工程应用Q 系统分类法是目前应用最广的岩体质量分类方法 ， 由挪威岩土工程研究所的巴顿等人根据 212个隧道案例 ， 于 1974 年提出的用于实现巷道 ( 采场 ) 岩石质量指标分类 1-2。该方法特 征 有 : 详尽叙述了节理蚀变度与节理粗糙度 ， 并且将它们当做Q 分类系统主要参数 ， 同时将岩石应力也加入到 Q分类系统中的重要参数当中 ; 按照 Q 值大小不同 ， 将支护划分为 38 个类别 ; 将地下矿石 、围岩的分级 、分类与支护联系到一起 。在对该方法进行深入分析的基础上 ， 介绍了该方法在山东黄金天承矿
3、业公司岩体质量分级中的应用 。1 Q 分类系统11 计 算 方 法根 据矿区的水文信息 、工程地质条件以及矿体的 赋存情况 ， 矿区的地应力调查 ， 矿山岩石各种力学 、物理试验结果和节理裂隙发育情况等 ， 采用巴顿岩体质量 ( Q) 分类评价方法 ， 将矿区各中段分布的岩组进行岩体质量分级 3， 该标值 Q 由下式 确定Q =QDJrJwJnJaSF， ( 1)式中 ， QD 为岩石质量指标 ; Jn为节理组数 ; Jr为节理粗糙系 数 ; Ja为节理蚀变系数 ; Jw为节理水 折 减系数 ; SF 为应力折减系数 。当评估岩体质量系数( Q) 时 ， 应注意 4 5:( 1) 当钻孔岩 芯
4、 不可靠时 ， 可通过采用单位体积岩体含有的节理数进行评估得到 QD 值 ， 对节理组按每米节理数进行计算 。( 2) 节理组数主要受面理 、片理 、流劈理 、层理等影响 ， 如果节理极其发育 ， 平行节理应被看作完整的节理组 。如果存在几条节理 ， 或者在岩芯偶尔仅存几条节理 ， 在评估节理组数时 ， 可被看作自由节理 。( 3) 如果节理组或最小 Jr/Ja值的不连续性偏于稳定方 向 ， 或多或少节理组或不连续性比较明显 ，评 估 Jn时 ， Jr/Ja可取大值 。( 4) 当 岩 体含有黏土时 ， 评估 SF 值适合松散荷载 ， 此时无需关注完整岩石强度 。然而 ， 当岩石节理最小或完全
5、无黏土时 ， 完整岩石的稳定性取决于围岩应力与岩石强度的比值 。( 5) 如果符合当前或未来围岩条件 ， 饱和条件下完整岩石的单轴抗压或抗拉强度应被计算 ， 当暴露潮湿或饱和条件下时 ， 应非常保守地评估岩石单轴抗压或抗拉强度 。12 分类参数选取121 岩石质量指标 ( QD)QD 计算公式为QD = 115 33Jv， ( 2)式中 ， Jv为单位岩体节理数目 。122 节理组系 数 ( Jn)Jn可按表 1 进行 选 取 ， 取值原则为 : 在同 1 个分类区段中当节理裂隙不大于 6 条 ， 且分散分布时可以当成作为很少的节理组数 ， Jn值取为 1; 当不 大 于3 条或无节理时 ，
6、Jn取 0 5。若当 1 个分类 区 段有 6条或 6 条以上的节理裂隙时 ， 同一方向不小于 3 条节理裂隙算成 1 组 ， 少于 3 条时则为随机节理 。123 节理组粗糙程度系数 ( Jr)Jr值可按表 2 进 行 选取 。124 节理组风化蚀变系数 ( Ja)Ja值可按表 3 进 行 选取 。421表 1 Jn取值完整岩体 ( 没 有 或极少节理 )1 组节理1 组节理和一些不规则节理2 组节理2 组节理和一些不规则节理3 组节理3 组节理和一些不规则节理4 组或多于 4 组节理 ， 不规则的严重节理化的立方体碎裂岩 石05 10 2 3 4 6 9 12 15 20表 2 Jr取值受
7、剪出现 10 cm 位移前 ， 节理面接触不 连续的节理粗糙且不规则或波状的节理光滑波状的节理有光滑面波状的节理粗糙或者不规则平直的节理光滑平直的节理有光滑面平直的节 理受剪情况下节理面不接触节理之间有黏土状物 质阻止节 理面相接触节理之间有沙或碎石阻止节理面相接触4 3 2 15 15 10 05 10 10表 3 Ja取值节理组接触 面良好节理紧密接触 ，未软化 ， 无渗透性充填物节理面无蚀变 ，仅有色变节理面轻微蚀变泥质或砂质包层 ，黏土碎屑软化的或低摩擦的矿物包层节理受剪面存在 10 cm 位移前且节理面相接触砂质颗粒 、无 黏土及岩石碎屑强超固结 、非软化黏土矿化充填物中等或低超固结
8、的黏土矿化充填物膨胀黏土充填物受剪 情 况下节理面不接触破碎带075 10 20 30 40 40 60 80 80 120 60125 节理水折减系数 ( Jw)Jw取值见表 4。表 4 Jw取值地下水条件 水 头 /mJw干燥或有 5 L/min 局部节理地下水流入 10 100中等程度流入量 ， 节理充填物 局部冲蚀 10 25 066在未充填的节理中有较大流入量 25 100 050较大流入量 ， 伴有节理充填物的明显冲蚀 25 100 033极大量地下水流入 ， 随时间推移出现风化 100 020 010极大地 、不间断地涌入而无明显风化 l00 010 005126 应力折减 系
9、数 ( SF)SF 取值见表 5。利用巴顿岩体质量 ( Q) 分类方法 ， 计算所得到Q 值为 0 001 1 000， 这代表了围岩是从极差破碎性岩石到极好坚硬性完整岩石范围 ， 划分了 5 个质量的等级 ， 见表 6。围岩质量描述见表 7。2 应用实例研究区域 为 天承公司所属的 4 个矿区 ( 红布 、东季 、马塘 、二采 ) ， 在红布矿区的 300 m 水平中段 ， 在东季矿区的 130， 170 m 水平中段 ， 在马塘矿区的 260 m 水平中段 ， 在二采矿区的 475，500 m 水平中段选取勘测点 ， 开展地质调查 ， 取样包含了上 、下盘矿石及围岩 。QD 值可参照表 8
10、 选取 。根据上述指标 ， 对岩体质量进行分级评价 ， 结果见表 9。表 5 SF 取值序 号 大类 子 类 SFA弱区交叉开 挖 ， 巷道 开挖时引起松散岩体冒落含有黏土或因化学作用碎解岩石的多组破碎带 ( 在任意深度围岩非常松散 )10含 有黏土或 因化学作用碎解岩石的一组破碎带 ( 埋深 50 m)5含 有黏土或 因化学作用碎解岩石的一组破碎带 ( 埋深 50 m)25稳 固岩石 ( 无黏 土 ) 中多组剪切带 ( 在任意深度围岩非常松散 )75稳 固岩石 ( 无黏 土 ) 中一组剪切带 ( 埋深 50 m)50稳 固岩石 ( 无黏 土 ) 中一组剪切带 ( 埋深 50 m)25松 散的
11、张节 理 ， 严重节理化或结晶体等( 任意深度 )50B完 整 岩体 、围 岩应力 问题低应力 ， 靠近地表 25中等应力 10高应力 ， 极密集的构造 ( 通常对稳定有利 ， 但可能对侧墙稳定不利 )05 2轻微岩爆 ( 整体岩石 ) 5 10剧烈岩爆 ( 整体岩石 ) 10 20C挤 压 岩石 ， 在 高围 岩 应力作用下致密岩石中有塑性流动轻微挤压岩石压力 5 10强烈挤压岩石压力 10 20D膨 胀 岩石 ， 由 水压诱 发的化学膨胀活动轻微膨胀岩石压力 5 10剧烈膨胀岩石压力 10 15表 6 巴顿岩体 质 量 ( Q) 围岩分类Q 值 40 10 40 1 10 1 01 01围
12、 岩分类 ( 下转第 140 页 )521陈 俊池 张景武等 : 岩体质量 Q 系统分类方法及工程应用 2015 年 1 月第 1 期通过矿山环境治理 ， 初期产生的社会效益主要是减轻矿区下游洪涝灾害与泥沙淤积 ， 减轻滑 坡 、泥石 流的危害 14。长期的社会效益将体现在通过矿山的清洁生产与环境治理为当地提供了较好的生产与生活 条 件 ， 重建了比原生态更好的生态系统 ， 缓解了人地矛盾 ， 重塑了矿山企业的形象 ， 改善了矿山和地方政府 、矿山和农民的关系 ， 有利于地方经济的可持续发展和当地社会的长期稳定 15。5 结 语通过玛瑙山矿山地质环境治理工程设计的研究与实践 ， 提出 了 适合
13、于当地的矿山地质环境治理方案 ， 达到了矿山地质环境治理工程的预期目标 。随着郴州市矿产资源的继续开发利用 ， 相伴生的环境问题仍较为突出 ， 有必要加强相关矿山环境治理相关法律体系建设 ， 落实环境治理工程设计和资金 ， 为矿山地质环境治理提供有力保障 。参 考 文 献 1 孙文武 ， 马金 良 金 属矿山环境保护与安全 M 北京 : 冶金工业出版社 ， 2012 2 古德生 ， 吴 超 我国金属矿山安全与环境科技发展前瞻研究 M 北京 : 冶金工业出版社 ， 2011 3 沈建新 有色金属矿山生态修复工程设计与思考 J 有色冶金设计与研究 ， 2009， 30( 6) : 47-52 4
14、武 强 ， 陈 奇 矿山环境问 题诱发的环境效应研究 J 水文地质工程地质 ， 2008， 35( 5) : 81-85 5 祝 启坤 ， 黄玉清 ， 宋 征 某矿山地质环境问题与综合治理对策研究 J 地质灾害与环境保护 ， 2010， 21( 1) : 21-25 6 Liu H Y， Probst A， Liao B H Metal contamination of soils andcrops affected by the Chenzhou lead/zinc mine spill ( Hunan， Chi-na) J Science of the Total Environment，
15、 2005( 1) : 153-166 7 Shao Y H， Zhang W X， Shen J C， et al Nematodes as indicatorsof soil recovery in tailings of a lead/zinc mine J Soil Biology andBiochemistry， 2008， 40( 8) : 2040-2046 8 Probst A， Liu H Y， Fanjuld M， et al esponse of vicia fabal tometal toxicity on mine tailing substrate: Geochemical and morpho-logical changes in leaf and root J Environmental and Experi-mental Botany， 2009， 66( 2) : 297-308 9 董华斌 ， 段建南 ， 黄 卫常 郴州市矿区生态环境状况与土地复垦研究 J 热带农业科学 ， 2005， 25( 4) : 48-52 10 雷 翻宇 ， 张志亮 ， 黄 义钧 浅议郴州市废弃矿山生态恢复途径 J 湖南省环境生物职业技术学院学报 ， 2011， 17( 2) : 15-17
