影响湿陷性的因素见表1。

表1影响湿陷性的因素

自然原因

2.岩体的结构特征(裂缝的几何参数)

3.岩石强度

4.原岩应力条件

5.抗裂强度

2.拉底范围

3.边界弱化

一、几种矿体形态

影响矿石崩落特性的矿体几何形状主要指:水平面积、高度和倾角。矿块崩落采矿法最理想的矿床赋存条件是矿体厚度大、倾角陡、形状规则。

充足的矿体水平面积是有效放矿的必要条件。矿体的高度，即待开采矿块的高度，也是设计中需要考虑的一个重要问题。矿块越高，矿体中的垂直应力越大，有利于矿石的正常崩落，崩落的矿块在矿柱向下流动过程中有更多的机会相互碰撞并再次破碎。矿块高度也直接影响每吨矿石的采切工作量和巷道维护费用。

矿体缓倾角会造成潘芳三角矿柱损失，或增加开采此三角矿的工程量和相应费用，也会影响贫化指标。

部分国外矿块崩落法开采的矿床规模见表2。

表2部分矿块崩落法开采的矿床尺寸(m)

长度

335

1494

366

914

201

335

610

3048

457

366

549

305~792

76

671

四十九个

213

305

762

244

122

427

701

457

122~244

396

701

1097

549

366

305

二、裂纹几何参数

岩体的结构特征取决于岩体中的不连续状态和裂隙中充填物的力学性质。它们决定着岩体破碎的难易程度、破碎时的崩落方向和块度，也影响着崩落矿石是否会结块和块底巷道的支护结构。发育良好的断裂系统是矿体顺利陷落的重要因素。当矿体中存在三个以上不同倾角的节理组时，崩落情况最佳。缓节理组的存在尤其有利于矿块的初期崩落。美国矿务局对两个矿块崩落矿的裂隙组进行调查分析后认为，当矿块水平应力较大且没有缓倾角(< 30°)的裂隙组时，矿体的崩落性很差，见表3。

表3裂缝组与崩落特征的关系

对比项目

2.MP二长斑岩

3.Rh流纹岩

2.类似于MP

N42W/89NE

N30E/22SE

2、N60E/87NW

N20W/87NE

N23E/26SE

3、N70E/87NW

N48W/85NE

N30E

N60W

N30W

倾斜度几乎是垂直的。

2、0.18

3、0.06

2.平均0.15

2.很容易崩溃。

3.很难崩溃。

注:①应力比:在矿井A中，假设等于泊松比≈0.2。在B矿井，原边水平应力为96.5Mpa，当深度为457m时，垂直应力假定为103.4Mpa

采用崩落法采矿的矿山，部分矿体的裂缝和矿石崩落情况见表4。

表4部分矿块崩落法矿山的裂缝

序列号

其中，Phillipsonlv

8.2

原生矿

次级矿石

15~90

70~100%

0~50%

易崩到易崩

ⅰ矿带

ⅱ矿带

3~8

<25%

平均55%

容易崩落

开始崩溃。

注:JS-平均节理间距，cm。

它是断层岩体中最大的软弱面。如果矿内断层较多，矿块被拉下后，在应力的作用下，在其他较小的结构面如节理等还没有来得及张开断裂之前，矿体就先从断层上断裂，坍塌成大块。这对放矿非常不利。另一方面，往往选择断层附近的软弱段作为初始崩落段，从软弱岩区向较稳定岩区推进的开采顺序更有利于矿块崩落。如铜矿峪矿810的崩落顺序确定为从靠近1号断层的矿体东北方向开始崩落，逐年向西南方向推进，如图1所示。

图1铜矿峪矿018阶段崩落顺序

三。岩石强度

岩石强度包括抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。崩落是一个沿岩石软弱面的连续破坏过程，因此岩体的强度更具决定性。岩体的强度不仅取决于岩体的强度，还取决于岩体的结构。而岩体强度低，岩体强度相应降低。

除了昂贵的原位三轴试验外，岩体强度的具体值很难测定。因此，经常用岩体强度来计算岩体强度。以下两种方法可以用来确定岩体强度与岩体强度的关系。

(1)影响岩体与岩体强度差异的主要因素是裂隙。用声波法查明岩体中的裂隙情况，并按下式计算裂隙系数:

弹性波在介质岩体中的传播速度；

——弹性波在岩石试件中的传播速度。

各种岩体的开裂系数参考值见表5。

表5开裂系数参考值

岩体类型

庞大的

分裂

0.45~0.75

<0.45

岩体的抗压强度可通过以下公式获得:

SMc=KSc

式中SMC——岩体的抗压强度，Mpa；

Sc——岩石的抗压强度，Mpa；

K——开裂系数。

岩体的抗拉强度也可以根据同样的原理进行计算。

SMt=KSt

式中SMt，ST——岩体和岩石的抗拉强度，MPa。

(2)Deere等(1966)根据实测RQD值建立了Dworshak坝矿岩体强度与岩体强度的关系，即当岩石RQD值为60 ~ 95%时，折减系数(EM/ES，EM-岩体弹性模量；es-岩样的弹性模量)为0.06 ~ 1.0。RQD值对应的折减系数可以通过插值得到，EM可以根据ES得到。

(3)部分矿块崩落法矿块的单轴抗压强度值见图2。

图2岩石抗压强度对比(引自怀特，1979年)

四。原岩应力状态

为了预测崩落性，不仅要知道原岩应力场的状态，而且要知道应力场是如何随拉底崩落过程而变化的。

在原始岩石应力场中，水平应力与垂直应力的比值非常重要。一般来说，岩体中的垂直应力等于覆盖层的自重。矿体埋深、覆盖层厚、垂直应力高，自然有利于矿石崩落。根据其他指标，亨德森矿矿石的溃散性较差。但生产中的湿陷性是很正常的，其中一个重要原因就是有800多米厚的覆盖层。因此，崩矿性的研究不仅要研究矿体的崩矿性，还要评价上覆岩层的崩矿性及其对矿石崩矿性的影响。理想的覆盖层应该易于以陡峭的角度塌缩成较大的块，并且具有足够的厚度。为了防止过多的水进入冒落区，如果上覆岩层中有大量的水，在拉底放顶前要将蔬菜晒干。在菲莱克斯矿，塌陷坑被回填，表面被做成可以排水的斜坡，以防止降水进入崩落区。

构造应力引起的水平应力不利于矿岩的初期崩落。当矿区最大主应力为水平应力且其值较大时，往往需要采取预裂、侧切等措施建立应力释放带，以减小或消除水平应力对崩落的影响。为了促进冒落，保证底部结构的稳定，在确定冒落方向时，底部最长边应垂直于最大主应力方向，巷道应平行于最大主应力方向。图3显示了亨德森矿8100生产水平根据最大主应力方向确定的崩落推进方向和采准工程布置。

图3初始开采方向与最大主应力方向的关系

矿体开采后，尤其是拉底后，原岩应力场会发生变化。研究次生应力场的目的是为了促进垮落性和保护回采巷道。矿山生产实践表明，底部形状空与岩石冒落应力密切相关，因此可以采用改变底部形状空的措施来促进岩石冒落。

(1)当底空之间的跨度不变时，增加其长度可使冒落应力增加两倍以上。因此，使底部空在平面上呈矩形有利于矿块崩落。

(2)增大底部宽高比空也能促进矿块崩落。图4显示了在弹性岩层中增加底部空之间的跨度的效果。bottom 空之间的长度大于其宽度，即L/B大约大于3。原岩的水平应力σh是垂直应力的1/3。底空之间顶角轮廓线的曲率半径为空之间高度h的1/6。纵坐标表示为原岩垂直应力的倍数，横坐标为B/H，从图A中可以看出，底空之间的顶角处，在底跨不大的情况下，表面应力最大值为3，随着跨度的增大，该值几乎呈线性增大。当跨度略大于空之间高度的4倍时，约为6。在底部空房间，屋顶中心的表面应力σt接近于零。当B/H等于4时，σt变为-0.4。所以σt在宽底空空间变成了拉应力。从图B可以看出，拉应力的深度从顶板边缘开始变小。增大底部宽高比空会增大上隅角的表面压应力和顶板中心的拉应力，有利于矿岩的崩落。Swaisgood、Mcmahon和West曾比较过底角应力与岩石强度，分析了几个矿山的矿石崩落特征(见表6)，指出当底角平均应力超过岩石强度4倍时，崩落条件良好；当应力降低到2倍时，崩落块度较大，需要大量的二次破碎工作。

图4隧道顶部的应力分布

表6几种矿块崩落法崩落特性对比

底部平均应力与岩体强度的比值

动词 （verb的缩写）抗裂强度

裂纹强度与其几何参数一样重要。其强度值可通过直剪试验获得。

裂隙充填物的性质、胶结作用以及裂隙边界的蚀变决定了裂隙的强度，从而对崩落特性产生重要影响。硅化作用的胶结使弱面形成坚固的岩石，抵消了裂隙效应；而裂隙充填物如粘土、绢云母、绿泥石或黑云母，或蚀变细尿素，在应力作用下，容易张开裂隙，有利于矿岩崩落。从顶极矿A、B、C三个试验区的数据(见表7)可以看出，虽然A区的破裂频率高于B区和C区，但由于A区应时裂隙比例高，绢云母和粘土裂隙比例低，B区和C区很难崩落，有时过多的粘性弱夹层或充填物也会造成结块，给放矿带来困难。因此，在进行岩体调查时，应详细描述裂隙充填和蚀变情况。

7地表裂隙充填物对湿陷性的影响

试验区

CLI矿岩心测井时，用蚀变(泥化)指数(分为十级)来描述裂隙充填情况和蚀变程度，即:

0-接缝和岩体没有泥浆。

1-接缝有局部划痕表面或被土壤轻微覆盖；

2-节理上有3.2mm厚的土，但岩体本身几乎没有土；

3-不连续面上的土壤厚度约为3.2 ~ 6.4 mm，与节理有关的蚀变已影响到附近岩体的强度；

4-不连续面上土层厚度> > 6.4mm，围岩岩体受影响强烈；

5-不连续面上和岩体中有相当多的土，该段10%的岩石破碎成断层泥和角砾岩，或25%的岩体被蚀变，导致强度显著降低(无侧限抗压强度< 69 MPa)；

6-断层泥和角砾岩以及该段20%的岩石，或该段25 ~ 50%的岩体为泥质；

7-断层泥和岩体泥量超过该段岩石的50%，形成角砾岩断层泥带；

8-全断面为角砾岩断层泥；

这个剖面几乎完全是断层泥。

地下水渗流对裂隙充填等软弱面的影响不可忽视，因为地下水使软弱夹层和结构面内的泥质物质软化、泥化，增加润滑，降低岩体强度。

Guilermo V . Borquez建议采用以下抗裂强度系数(J.S.F)来修正RQD值:

质量评估

媒介

无力的

非常虚弱

0.9

0.8

0.7

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