山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿 山东莱州 261441
摘要:岩石力学发展速度快，应用范围广。它与水利、铁路工程建设中的采矿力学有关。通常，采矿工程与岩石力学应用有着密切的关系。在岩石开挖过程中，必须以长期自然钻探后不同地质类型的岩体为依据和参考，并根据岩石系统制定不同的开挖方案。随着经济的不断发展，有必要对岩石力学的研究进行深化和拓展。基于此，本文主要对岩石力学在金属矿山采矿工程中的应用进行了有效的分析。
关键词：岩石力学；金属矿山；采矿工程；应用
引言
为了确保安全生产，促进矿山安全生产形势的根本好转，有必要深刻认识边坡稳定性及最终边坡角、采空区及巷道地压、岩爆发生条件等岩石力学问题，以便在岩石力学原理及地压分布规律的指导下合理布置巷道及采场、正确实施开采与开挖。
1岩石力学相关概述
在岩体力学中，岩石是矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然物体；岩体由岩石块体和节理裂隙组成，其稳定性往往由宏观裂隙决定（cm及以上尺度）。地质勘探报告中对于矿井工程地质条件的分析和评价，其主要依据是地质钻探过程中所采取的岩石测试样品所测试的结果。这些岩石测试样品均为一定高度和直径的圆柱形岩块，通常测试的指标包括物理和力学性能两大类。岩石物理性质指标主要有密度，比重、含水率，吸水率、孔隙率，饱和度等；力学性能指标主要有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度，软化系数、变形模量、泊松比等。
2岩石力学在金属矿山采矿工程应用重要性
2.1分析岩石物理力学性能
在进行金属矿山工程地质条件评价时，根据《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》中的岩体质量系数法和岩体质量指标法，首先应该根据岩石物理力学性能测试结果，针对井田内覆岩以及金属顶底板围岩的物理力学性能进行描述。覆岩描述应该分地层或深度进行，金属顶底板描述应该分岩性进行。统计的数据应该为范围值和平均值，并应指出所利用了哪些钻孔测试成果。在统计数据的基础上，应该将各项物理力学指标分别做一分析说明，指出分布规律以及可能存在的相关工程地质问题。
2.2对工程地质问题进行分析
对金属矿山岩石物理力学性能分析、岩石质量评价以及围岩稳定性评价的基础上，需针对金属矿山掘进、回采过程中存在的工程地质问题进行分析，指明金属矿山存在的具体工程隐患因素，如井筒掘进过程中软弱夹层的分布，巷道掘进及回采工作面中围岩存在的底臌、片帮、冒顶现象等。
3岩石力学在金属矿山采矿工程中的应用
3.1矿山地应力场测量分析
存在于底层中的天然地应力是采矿水利水电、铁道、土木建筑、公路及各类地下或露天沿道路开挖工程变形破坏的基本触发力是矿山、岩土工程开挖科学设计和决策的重要依据。在矿山设计中，只有在掌握具体工程区地应力条件的基础上，才能实现矿山的总体合理布局，并在批准的条件下，确定巷道、采场的最佳断面形状和尺寸、直接调用的形式和时间以及开挖步骤。在保证围岩稳定的前提下，优先选择开采方法，以提高矿石的最大产量。有限增加，实现矿山更高的经济效益。目前，应力释放法和水力压裂法是测量地应力的主要方法。应力消除法具有开发时间长、技术成熟等特点。在测量原应力的适用性和可靠性时，不能用其它方法代替。相关数据表明，应力释放法获得的现场应力测量数据占全球应力测量数据的80%。由于矿井内的通道和洞室距离地下测点较近，不需要用水压裂。法到达测点需求专门钻孔。所以说矿山地应力测量中应力解除法的应用最为经济可靠。
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3.2矿山采矿设计优化
地应力场的控制直接影响矿山金属矿床的形成、产状和稳定性。因此，金属矿山采矿设计的优化应从地应力入手。根据实测的地应力、水文地质、工程地质及矿石、岩石物理性质等资料，结合具体产状和开采条件，进行定量计算分析，实现采矿作业方式的合理选择，合理确定采矿作业方式。明确开采方式和顺序、结构参数、低压控制及支护加固措施。最后，确保金属矿山的安全。具体优化过程如下：基础数据采集初步方案确定分析多方案计算优化多目标决策实施技术现场测量分析方案改进与完善。该理论实现了对岩体本身的非线性、多终点和开挖特性的综合考虑。在数值分析、大数据统计分析等现代技术手段的合理应用下，为采矿设计提供了科学的手段。
3.3深部开采造成的危害性分析
安全工作一直是矿山生产中的一个重要问题，安全事故的发生是不可能完全避免的，这些事故的发生概率相对较高，采矿工程中应注意安全防范措施。矿山工程中岩石力学的数据测量，不仅可以得到具体的开采方案，而且可以给出具体的地质资料，避免一些安全事故的发生。
4金属矿山开采工程今后的发展愿景
目前，岩石力学在金属矿山采矿工程中的应用虽然取得了初步成果，但在技术的应用和创新方面仍存在一些不足。由于采矿业的巨大效益效应，国家和政府，甚至企业，对深层矿产资源的重视程度也越来越高，对地质地层的研究水平也越来越受到重视。随着我国的发展，地质地层问题越来越受到重视。浅层金属矿产资源大多越来越少，开采好的矿产难度越来越大。因此，寻找较深的金属矿产资源成为最重要的问题。与浅层相比，深部开采需要更多的技术支持。这些特征在寻找深层矿产资源中尤为突出。因此，根据我国金属矿山的开采情况，研究和开采深部矿产资源的任务越来越紧迫。在今后岩石力学的发展中，可能会有许多地方需要利用，因此我们应该积极发挥其优势。从目前工程建设情况来看，软岩（包括膨胀岩）的工程选择越来越多。利用岩石力学测量各种因素的应力值越来越重要。随着经济的快速发展，地下空间得到了利用，如地下隧道、地铁等，在施工时还应考虑地表岩石所能承受的最大值。岩石力学可以很好地显示这个值的变化。岩石力学在金属矿山深部采矿工程中发挥着越来越重要的作用，今后的研究方向应着重于深部岩石的性质和特征，保证深部采矿工程的稳定性，为金属矿山提供良好的开采环境。深部岩石力学环境一般是三大发展趋势。深部岩体一旦开采，其地层走向和内部结构也将随之发生变化。因此，在深部矿区可能会发生许多不可预测的事情，给矿工带来危险。因此，岩石力学的诞生为我国深部采矿业的发展指明了新的方向，应以发展为重点。
结束语
综上所述，采矿工程系统工程非常复杂，包括许多专业领域。对当今采矿业来说，在机械知识的应用下，提高采矿工程水平是非常重要的。然而，在促进矿业发展的同时，力学方面仍存在许多不足。提出了采矿工程力学关系理论研究与采矿工程实践相结合，提高采矿技术水平的要求。在此基础上，进一步提高采矿效率，实现采矿成本效益。
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论文作者:孟祥凯
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/6
标签：岩石论文; 矿山论文; 力学论文; 采矿工程论文; 金属论文; 应力论文; 深部论文; 《防护工程》2019年9期论文;