基于BQ法与Q系统法的三山岛金矿深部岩体质量分级*

王剑波 李 钊 赵 亮

(1.山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿；2.北京科技大学土木与环境工程学院)

基于BQ法与Q系统法的三山岛金矿深部岩体质量分级*

王剑波1李 钊2赵 亮2

(1.山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿；2.北京科技大学土木与环境工程学院)

结合三山岛金矿现场勘探资料及相关试验数据，并综合考虑现场工程地质条件，运用BQ法和Q系统法对矿体深部-510，-555，-600 m中段的岩体进行质量分级和稳定性分析，并针对分级结果制定相应的支护与加固措施，为确保该矿安全高效生产提供科学依据。

BQ法 Q系统法 岩体质量分级 围岩稳定性 支护与加固措施

对巷道围岩进行稳定性分析的目标是恰当地评价巷道所处围岩及环境条件下支护的难度，为确定合理的支护方案提供依据。为此，可通过对岩体进行质量分级，深入分析岩体力学特性并合理选取力学参数，针对各级岩体制定相应的支护与加固方式，对于确保矿山安全生产具有重要意义。

1 围岩稳定性分类方法

1.1 BQ法

BQ法综合考虑了岩体的完整性、抗压强度、地下水以及主要软弱结构面产状和初始地应力对工程的影响，将岩体的完整性和岩石坚硬程度作为分类的基本要素。岩体的质量参数越好，则稳定性越好，反之则稳定性越差[1-3]。岩体的基本质量指标BQ公式为

BQ=90+3σcw+250Kv，

(1)

式中，σcw为岩石单轴饱和状态下的抗压强度，MPa；Kv为岩体完整性指标。

由于缺少声波资料，可根据岩体单位体积内结构面条数Jv，通过查表1求得Kv值。

表1 Jv与Kv的数值对应关系

按我国工程岩体的分级标准，可将工程岩体划分为5个等级[3]，相应的BQ值分级标准见表2。

考虑各类工程稳定性影响因素(如地下水状态、结构面的产状、天然地应力等)，对岩体基本质量指标进行修正，修正后的公式为

表2 基于BQ法的岩体质量分级

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3) ，

(2)

式中，K1为地下水影响修正系数；K2为主要结构面产状影响修正系数；K3为天然地应力影响修正系数。

1.2 Q系统法

Q系统法充分顾及了岩体完整性、节理特性、地应力以及地下水等因素的影响[4-5]，以6个参数来确定并反映隧洞围岩稳定性的岩体质量指标Q值，公式为

(3)

式中，RQD为岩体质量指标，%；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；SRF为应力折减系数。

式(3)中，RQD/Jn反应了岩体的完整程度；Jr/Ja为结构面特征、充填物特点与其次生变化；Jw/SRF描述水与其他应力对岩体质量指标的影响。Q值范围为0.001～1 000，共分为9个等级，见表3。

1.3 2种方法的联系

BQ法是一种定量与定性相结合，同时综合经验判断与实测运算的方法。定性分级仅需进行现场调查，而定量分级需要进行岩石的单轴抗压强度测量以及岩体弹性波波速测试[6]。Q系统法除岩体质量指标RQD外，其余几个参数均是根据现场调查得到的结果查表得出，主观随意性较强，但该方法由于仅需测量岩块的单轴抗压强度，因此比较简单。

表3 Q系统岩体分类等级

BQ法与Q系统法具有较好的对应关系。通常BQ法Ⅰ级相当于Q系统的2 级及2级以上，为极好、特别好的岩体。BQ法Ⅴ级相当于Q系统的6级及6 级以下，为差到特别差的岩体，其余级别二者相差约半级。该2种方法分级存在差异的原因有：①分级时参评因素和侧重点不同；②分级计算的参数与现实之间存在偏差；③非定量参数在选择时易受人为主观因素影响。

2 应用实例

三山岛金矿位于胶东半岛西北部，与莱州港为邻，生产能力可达8 000 t/d。矿山自1984年正式开始开拓工作，开拓方式采用下盘竖井斜坡道方案，目前斜坡道已开拓至-780 m以下，盲竖井已施工至-1 180 m处。随着开采深度的不断增加，地下工程规模越来越大，工程地质条件也变得越来越复杂。为此，对该矿深部-510，-555，-600 m中段矿体进行地质条件调查，并分别运用BQ法和Q系统法进行质量分级，结果见表4。

表4 BQ法、Q系统法分级结果

由表4可知，BQ法和Q系统法的分级结果近似一致，说明二者对三山岛金矿深部岩体质量分级的结果是准确可靠的。

根据岩体质量分级结果，确定了危险区域范围，并在该区域内采取了支护措施：①采用锚杆支护与喷浆支护等措施来改变围岩的构造特性，提高其完整性，提高围岩强度；②选取合理的巷道断面尺寸与形状，改善围岩受力状态；③加强对断面收敛状况以及围岩应力变形监测；④加强巡视高角度裂隙区域，确保安全施工。

3 结 语

以三山岛金矿深部-510，-555，-600 m中段矿体为例，分别采用BQ法与Q系统法进行岩体稳定性分级，并根据分级结果，给出了有效的支护措施，为确保矿山安全生产提供参考。

[1] 祁建东，叶 昀，蒋仲安. 基于BQ法和RMR法的巷道围岩稳定性分级技术[J]. 现代矿业，2013(8)：23-25.

[2] 巩城城，马凤山，张亚民，等. 基于岩体结构面统计与分维数的的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报，2011，22(2)：92-98.

[3] 邬爱清，柳赋铮. 国标《工程岩体分级标准》的应用与进展[J]. 岩石力学与工程学报，2012，31(8)：1513-1523.

[4] 寇佳伟, 石豫川, 刘汉超，等. 高地应力条件下Q系统在某勘探洞围岩分类中的应用[J]. 防灾减灾工程学报，2006， 26(2)：194-200.

[5] 李洪碧，耿海洋. 工程地质围岩Q系统分类法的认识[J]. 山西建筑，2013，39(10)：75-77.

[6] 任文明，梁久正. 大型地下洞库岩体力学参数取值及工程应用[J]. 石油工程建设，2012，38(1)：14-17.

*“十二五”国家科技支撑计划项目(编号：2013BAB02B08)。

2015-01-22)

王剑波(1962—)，男，工程师，261442 山东省莱州市。