采场顶板的稳定性控制一直是确保采场安全高效开采的核心研究内容。本文针对因长节理、大暴露面积、高地应力和弱强度参数等因素影响而发生破坏的红透山铜矿1-1采场第九分层顶板,根据现场工程地质调查、原岩地应力测量、岩石力学实验和锚索试验的结果,结合理论分析得到的锚索极限荷载,确定锚索支护参数,设计采场支护方案;利用有限元、离散元和有限差分三种数值方法对采场顶板支护方案进行合理选择及有效性分析;并将锚索支护应用于1-1采场第九分层顶板中。 (1)根据对1-1采场上下盘岩体和矿体的地质调查结果,结合室内岩石力学实验得到的岩块物理力学参数,使用RMR,Q,RMi和GSI岩体分级方法对岩体进行质量评价。然后,使用地质强度指标(GSI)、Hoek-Brown和Mohr-Coulomb准则确定岩体力学参数。最后利用RMi岩体分级系统对前述方法得到的岩体参数加以验证。 (2)对锚索杆体进行拉伸试验,确定平绞线的物理力学特性。在不同外部套管、水灰比和围压条件下对锚固系统进行拉拔试验,获得其荷载-位移曲线及破坏特点,并总结锚固系统在拉拔过程中的破坏规律。使用理论方法对锚固系统三个破裂面进行力学分析,将得到的三个破裂面上最小荷载作为锚固系统极限荷载,并与传统方法得到的极限荷载进行对比。 (3)基于锚索室内试验和理论分析得到的锚固系统力学参数,结合1-1采场的地质状况,使用Mathews图表法、工程类比法、普氏拱理论、悬吊理论、岩体分级方法、工程经验法和椭圆理论获得第九分层顶板锚索支护参数。 (4)根据得到的锚索支护参数,设计三种支护方案。使用Phase2软件确定最优方案。利用3DEC离散元软件分析锚索支护对采场不稳地块体的悬吊作用。并将采场开挖、充填和支护整个过程中位移、应力和塑性区的变化在FLAC^3D中有效模拟。最后,将锚索支护应用于实际工程中,取得良好的施工效果。