金屬礦山安全開采深度研究與思考

李長富，張瑞萍

（云南金沙礦業(yè)股份有限公司，云南 東川 654100）

在開采金屬礦山的過程中，由于不同礦層之間的相互干擾和影響，會對礦山的安全開采帶來不利的影響，其工程的布置以及地壓的相互作用會使開采的過程不穩(wěn)定，從而不利于開發(fā)礦山。

因此，研究金屬礦山的合理開采深度和開采礦層的順序，對降低金屬礦山和礦層間的相互干擾有一定的積極影響。文章深入探究了金屬礦山的基本結(jié)構(gòu)以及開采礦層的基本特征，分析了礦山安全開采深度和礦層間距、開采角度和礦層傾角等各個方面的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對礦層間距、開采角度和礦層傾角進(jìn)行分析和研究。

根據(jù)在不同開采深度與觀測點間的距離關(guān)系進(jìn)行分析，探討了在不同情況下的開采深度與觀測點的距離規(guī)律，總結(jié)出了先進(jìn)行下層開采再進(jìn)行上層開采，按照順序進(jìn)行開采的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了適用于不同開采深度的安全開采金屬礦山的方法。本文通過研究金屬礦山在開采時礦層間的相互擾動關(guān)系，形成了安全開采深度與金屬礦山點間距離的相互關(guān)系式，有利于對安全開采金屬礦山提供數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)。

1 金屬礦山安全開采深度的影響因素分析

金屬礦山根據(jù)礦層傾角的不同分為緩傾斜金屬礦山、傾斜金屬礦山和急傾斜金屬礦山。緩傾斜金屬礦山的礦層傾角一般小于30度，開采角度一般要大于礦層本身的傾角，在對金屬礦山開采的過程中，下層礦體在上層礦體的開采范圍以內(nèi)，在這種情況下，要先開采上層礦體，后開采下層礦體，這樣可以減少對金屬礦山本身結(jié)構(gòu)的影響，對礦層間的相互干擾和影響的范圍較小。

因此，開采緩傾斜的礦山應(yīng)該采用從上到下開的開采順序，采用房住法的開采方法[1]。

開采急傾斜的金屬礦山，由于礦層傾角和開采角度鄉(xiāng)下很小，相鄰礦體之間的距離很近，相鄰礦層之間的影響范圍較大，無論用什么方法開采礦體，都會對相鄰礦層產(chǎn)生很大的影響，由于急傾斜礦山的上下層礦體之間的影響范圍較大，不利于保證金屬礦山的安全開采。采用不同的開采方式對礦層間的影響程度是不一樣的，因此，在進(jìn)行急傾斜礦山的開采時，要科學(xué)分析礦體的開采順序和開采角度，避免出現(xiàn)開采事故。本文通過對急傾斜金屬礦山的研究，深入分析了相鄰礦層間的影響關(guān)系和安全開采深有利于確定科學(xué)的開采方式和科學(xué)的開采深度，保證了對金屬礦山的安全開采。

相鄰礦層間的開采擾動和相互關(guān)系是金屬礦山確定開采深度的重要指標(biāo)。礦層間的開采擾動十分復(fù)雜，并受到多種因素的制約，需要對其進(jìn)行科學(xué)深入的分析?，F(xiàn)階段，是通過礦山的移動角來確定不同巖層之間的相互影響范圍。一般通過對礦山的實際測量和經(jīng)驗的總結(jié)來確定巖石的移動角。

金屬礦山的巖層開采范圍受到巖石移動角的影響。礦層之間的距離越大，上層礦層對下層礦層的影響就越小。相反，礦層之間的距離越小，上層礦層對下層礦層的影響就隨著各礦越大，進(jìn)而安全開采的深度就越大。

同上所示，根據(jù)下層礦層的巖石移動角可以判斷上下層礦層之間影響范圍的大小，下層礦層的擾動范圍越大，可進(jìn)行安全開采的深度就越大。上層礦層的攪動范圍往往小于下層礦層開采的攪動范圍。

表1 開采深度與觀測點間距離的關(guān)系

金屬礦山的安全開采深度對金屬礦山的安全開采有著深刻的影響，關(guān)系到開采的安全與否。

本文通過對金屬礦山的開采方式和礦層間的相互影響關(guān)系的分析，確定了先開采上層礦體后采下層礦體時的安全開采深度、先開采下層礦體后采上層礦體時的安全開采深度以及開采角度與巖石角度之間的關(guān)系，對金屬礦山的安全開采提供了科學(xué)的依據(jù)[2]。

2 金屬礦安全開采深度的單因素影響規(guī)律分析

通過分析金屬礦山的安全開采深度和礦層之間的關(guān)系，開采角度和巖石傾角的關(guān)系，建立了函數(shù)解析式，通過解析式來計算出金屬礦山的安全開采深度。通過分析得出，礦層間的安全開采深度受到礦層深度和礦層間的相互作用的影響。礦層的深度越小，礦層間的相互作用也就越小，得出的開采深度也就越小。相反，礦層的深度越大，礦層間的相互作用也就越大，得出的開采深度也就越大[3]。

當(dāng)?shù)V層的傾角小于巖石移動角時，根據(jù)函數(shù)公式的計算得出開采深度小于零，不能對其進(jìn)行開采，因此，該數(shù)據(jù)沒有任何的參考價值和實際意義。

由此得出結(jié)論，只有當(dāng)?shù)V層的傾角大于巖石移動角時，該公式才成立，開采深度大于零，要將開采的礦體處于下層礦體的開采范圍之內(nèi)，這樣進(jìn)行計算而得出的數(shù)據(jù)才有實際參考作用和價值[4]。

表2 安全開采深度H與下盤巖石移動角的關(guān)系（a=10 m；α2=60°）

下層巖石的移動角在45度至55度的范圍之間是，對應(yīng)的礦體傾角的范圍在60度至80度的范圍，金屬礦山的安全開采深受到度礦層間距的影響，隨著礦層間距的變化而變化，礦層的間距越小，對應(yīng)的開采深度就越??；礦層的間距越大，對應(yīng)的開采深度就越大。當(dāng)?shù)V層的間距小于5米時，所對應(yīng)的開采深度的范圍在8米至68米之間；當(dāng)?shù)V層的間距在5米至10米之間是時，所對應(yīng)的開采深度的范圍在9米至135米之間。金屬礦山的安全開采深度該現(xiàn)象的主要原因是礦層的傾角與巖石的移動角之間的相差的范圍較大。當(dāng)巖石的移動角和礦體傾角相差的范圍較小時，對應(yīng)的安全開采深度將達(dá)到百米以上，這個數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我國對金屬礦山的實際開采深度。因此，根據(jù)這個規(guī)律，可以得出以下結(jié)論，根據(jù)巖石移動角和礦體傾角之間的差異越大，安全開采深度就越?。环粗瑤r石移動角與礦體傾角的差異越小，對應(yīng)的安全開采深度就越小。當(dāng)巖石移動角與礦體傾角的數(shù)值比較接近時，可以采用比較大的巖石開采深度；當(dāng)巖石移動角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦體傾角的數(shù)值時，需要采用較小的巖石開采深度[5]。

當(dāng)?shù)V層之間的間距小于20米時，對應(yīng)的安全開采深度要小于40米；當(dāng)?shù)V層之間的間距大于20米時，對應(yīng)的安全開采深度要大于60米。根據(jù)金屬礦山的開采工程的安全科學(xué)數(shù)據(jù)分析，安全開采的深度最大不能超過61米，因此，對于礦層之間的間距大于20米的礦山而言，不能采取和緩傾角礦山和傾角一樣的模式進(jìn)行礦山的開采，要采用特殊的開采辦法并利用特殊的開采工具。

3 結(jié)語

礦層間的間距和礦體傾角以及開采角度有影響著對金屬礦山安全開采深度，其中礦體傾角與開采深度呈現(xiàn)正相關(guān)，而礦層間的間距與礦體傾角呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的趨勢。要研究金屬礦山的安全開采深度的影響因素，就要對礦層間距、礦體傾角和開采角度的三者之間建立實驗方案，進(jìn)行科學(xué)分析。

各個相關(guān)因素對先開采上層礦體后采下層礦體時安全開采深度H的影響程度對上層礦體的巖石移動角影響最大、對礦層傾角的影響程度最小，而巖石移動角對巖石的開采深度影響最大，是主要的影響因素。

各個相關(guān)因素對先開采下層礦體后采上層礦體，還是先開采上層礦體后開采上層礦體有著不同的影響，礦層間距是安全開采深度的主要影響因素，本文通過分析各個相關(guān)因素對金屬礦山安全開采深度的影響，總結(jié)出了金屬礦山的不同高度與其安全開采深度的不同數(shù)值的變化規(guī)律和特點，總結(jié)出了相關(guān)結(jié)論，為選取金屬礦山的安全開采深度提供了定量的參考數(shù)值和參考依據(jù)。

[1]唐紹輝,黃英華,潘懿．災(zāi)害性群空區(qū)深部開采采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[J]．中國礦業(yè),2017,18(11)：65-68．

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[4]王文會,閆順玲,原香民．尹格莊金礦開拓中段高度的研究[J]．采礦技術(shù),2017,2(3)：30-32．

[5]高峰,周科平,胡建華,等．充填體下礦體開采安全頂板厚度數(shù)學(xué)預(yù)測模型[J]．巖土力學(xué),2017,29(1)：177-181．