金屬礦山采礦工程中巖石力學的應(yīng)用

緱昆貞

（山東省淄博市金嶺礦業(yè)股份有限公司，山東 淄博 255081）

1 巖石力學的具體概念

研究表明，巖石力學在最初階段屬于力學的一個分支，僅僅被應(yīng)用于對巖石力學的性狀及巖石自身對周邊物理力場反應(yīng)等方面進行分析研究，由此導致巖石力學中還會帶有固體力學及材料力學等方面的內(nèi)容；而隨著人們對巖石力學研究的不斷深入，巖石的賦存條件及自身結(jié)構(gòu)等方面都存在一定的不確定性，因此，巖石力學也由對性狀與力場方面的研究，轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢r石系統(tǒng)工程功能及力學行為方面的研究控制。隨著時間的推移，在我國現(xiàn)代地質(zhì)工程、礦產(chǎn)開采、道路建設(shè)及水利建設(shè)等方面都會應(yīng)用巖石力學的內(nèi)容，極大地促進了我國工程行業(yè)的進步與發(fā)展[1]。

2 金屬礦山地應(yīng)力測量工作概述

2.1 地應(yīng)力測量工作的意義

所謂地應(yīng)力，主要是指地層以內(nèi)的任意位置所存在的自然力，通常，任何工程在施工建設(shè)及日常使用的過程中都會受到地應(yīng)力的影響或破壞，這主要是由于工程項目下方的巖體結(jié)構(gòu)被地應(yīng)力影響或破壞。因此，在現(xiàn)代金屬礦山開采之前，施工單位及人員需要借助現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)備，對施工地區(qū)的地應(yīng)力進行探測，以此來制定出詳細的開采方案，同時確保當開采區(qū)域出現(xiàn)問題之后，能夠及時有效的進行處理，保障施工單位及人員的生命財產(chǎn)安全。

施工人員還需要借助斷面位置兩個主應(yīng)力的比值，以此來對礦場開采及巷道位置進行確定，避免這些區(qū)域內(nèi)部的應(yīng)力出現(xiàn)集中現(xiàn)象，進而對礦產(chǎn)資源開采環(huán)境的穩(wěn)固性進行保障。不過，由于金屬礦山開采工作存在極大的復雜性，極大的影響著開采工作的順利進行。為此，相關(guān)人員可以利用現(xiàn)代計算機等技術(shù)，對金屬礦開采工程進行相應(yīng)的計算，并確保計算結(jié)果的精確度與真實性，以此來確定地應(yīng)力是否會對開采過程造成影響，進而對金屬礦山開采工作的質(zhì)量與效率進行保障。

2.2 地應(yīng)力測量工作的方法

為了對開采區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)及整片礦區(qū)應(yīng)力狀況進行明確，相關(guān)人員還可以借助建立坐標系，通過內(nèi)部各個分量進行三維應(yīng)力的測量，由于在坐標系內(nèi)部存在六個分量，相關(guān)人員可以根據(jù)不同情況來進行合理選擇。研究發(fā)現(xiàn)，通過這一方法測得的參數(shù)信息具有極高的精確度，同時還可以提高測量工作的便利性。不過由于地應(yīng)力的狀態(tài)多且復雜，為此，當相關(guān)人員在對地應(yīng)力進行測量時，需要同時對多個不同的點位進行測量，之后再將測量數(shù)據(jù)進行分析處理，創(chuàng)建出相應(yīng)的力場模型，以此來促進地應(yīng)力測量工作水平與質(zhì)量的提高[2]。

3 巖石力學應(yīng)用于采礦工程的意義

眾所周知，任何礦產(chǎn)資源開采之前都處于巖層的包裹中，由此導致在不同礦產(chǎn)資源開發(fā)的過程中都會應(yīng)用巖石力學方面的內(nèi)容，具體如下：①任何礦產(chǎn)資源的開發(fā)都屬于動態(tài)的生產(chǎn)勞動，在實際的挖掘過程中，需要根據(jù)礦脈延伸的具體方向及工程施工距離進行實時變更，無法按照固定方向進行挖掘；而由于挖掘方向變化之后，巖層內(nèi)部的力學性質(zhì)也會隨之產(chǎn)生改變，加之地下水及地應(yīng)力等因素的影響，極易對井下施工人員的生命安全造成危害，進而對施工企業(yè)自身的經(jīng)濟效益造成影響；②由于金屬礦山周圍的巖層屬于地質(zhì)體，在長期的地質(zhì)活動中極易出現(xiàn)形變等問題，導致地質(zhì)體內(nèi)部存在一定的巖石結(jié)構(gòu)，為了避免一些不良因素及問題對施工過程造成影響，相關(guān)人員需要加強巖石力學在采礦工程中的應(yīng)用。

4 巖石力學應(yīng)用于采礦工程的特點

通常情況下，采礦工程大多在深處底層進行作業(yè)，且礦山自身的地質(zhì)條件也較為復雜，對開采工作有著極大的影響。為此，相關(guān)人員在進行日常工作時需要加強巖石力學內(nèi)容的應(yīng)用，以此來預(yù)測開采區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)的變化，并制定出健全完善的預(yù)防方案，確保當巖體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變等問題后，相關(guān)人員根據(jù)預(yù)防方案進行有效處理，避免施工人員及單位生命財產(chǎn)安全受到影響，進而促進采礦單位及整體行業(yè)的健康發(fā)展。

5 巖石力學在現(xiàn)代技術(shù)礦山采礦工程中的實際應(yīng)用

5.1 加強深凹露天礦邊坡設(shè)計方案的優(yōu)化

在傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采的過程中，施工人員普遍使用靜態(tài)確定系分析的極限平衡技術(shù)對露天礦邊坡穩(wěn)定性進行加固，不過，由于部分礦山自身巖層狀況較為復雜，且露天礦邊坡的具體狀況無法固定，由此導致實際的開采過程極易受到影響。為此，相關(guān)人員可以加強巖石力學的應(yīng)用，以此來加強深凹露天礦邊坡設(shè)計方案的優(yōu)化，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)加工方法，同時結(jié)合地應(yīng)力及巖體的實際狀況進行分析，確保在最大程度上制定出合理的施工方案，進而提高露天礦邊坡的穩(wěn)定性。

5.2 加強金屬礦山采礦設(shè)計的優(yōu)化

研究發(fā)現(xiàn)，金屬礦床的形成及開采過程都會在很大程度上受地應(yīng)力的影響，因此，為了保障開采工作的水平與效率，相關(guān)單位及人員需要在日常的工作過程中加強巖石力學的應(yīng)用，以此來加強采礦設(shè)計工作的優(yōu)化。

同時借助現(xiàn)代化測量設(shè)備，對礦山周圍的水文、地應(yīng)力及工程地質(zhì)等方面進行詳細測量，并以此為基礎(chǔ)進行計算，尋找最為合適的開采方式，同時合理選擇安全保障及加固措施，進一步提高采礦工作的安全性，進而促進礦產(chǎn)開采領(lǐng)域的進步與發(fā)展[3]。

5.3 加強對礦山地應(yīng)力場測量的分析

當前時期，在現(xiàn)代金屬礦山開采過程中，巖石力學還會應(yīng)用于對礦山地應(yīng)力場進行測量分析的過程中，經(jīng)過對地應(yīng)力進行分析可知，巖層底部的地應(yīng)力，能夠引起地上的道路、建筑、水利及部分地下工程出現(xiàn)形變及損壞等問題，極大地影響著人們正常的日常生活及社會正常發(fā)展。為此，相關(guān)人員可以借助巖石力學，對地應(yīng)力進行測量，以此來選擇合理的施工方案，并借助大量先進技術(shù)對井下巷道進行加固，確保在足夠的安全保障下，逐漸提高生產(chǎn)效益，進而推動礦產(chǎn)企業(yè)的進步與發(fā)展。

5.4 加強對礦山深部開采危害性的分析

除了以上方面之外，巖石力學還會應(yīng)用于對礦山深部開采危害性分析方面；由于礦山內(nèi)部巖層的結(jié)構(gòu)較為復雜，且礦產(chǎn)開采工作存在較高的風險性，例如，在國外某些礦場開采時，偶爾會出現(xiàn)巖石爆炸、礦山震動等現(xiàn)象，而某些問題會造成極大地破壞力與殺傷力，對施工人員的生命安全有著極大的威脅。為此，相關(guān)人員需要借助巖石力學，對礦山深部開采工作的危害性進行充分分析，同時加強安全防范措施的應(yīng)用，并在日常工作過程中加強對該領(lǐng)域進行宣傳教育，促使企業(yè)員工能夠明確深部開采事故的危害性，以此來實現(xiàn)在最大程度上降低事故問題出現(xiàn)的概率，進而對采礦工程的健康發(fā)展提供保障。

6 金屬礦山開采工作的未來發(fā)展

在未來金屬礦山的開采過程中，為了提高開采工作的效率與質(zhì)量，相關(guān)人員首先需要在礦山的淺層位置進行開采，以此來確定礦山內(nèi)部巖體結(jié)構(gòu)的強度，為了實現(xiàn)這一目標，相關(guān)人員需要采用拉壓復合方式，來對巖體自身的強度進行確定，同時對整體巖層的強度進行確定。之后，施工人員需要借助淺層開采的方式來確定巖層內(nèi)部的穩(wěn)定性，為此，相關(guān)人員需要對某一區(qū)域進行多次的支護處理，避免由于單次或兩次支護導致穩(wěn)定性數(shù)據(jù)不準確等問題的出現(xiàn)。最后，相關(guān)人員還需要對設(shè)計方案進行確定；通過借助淺層開采過程為依據(jù)，結(jié)合傳統(tǒng)線性設(shè)計理論，提高采礦工程穩(wěn)定性控制的水平，進一步促進采礦工程效率的提高[4]。

7 總結(jié)

綜上所述，隨著時間的推移，我國采礦行業(yè)得到了極為快速的發(fā)展，不過，在部分金屬礦山開采過程中，由于巖體結(jié)構(gòu)較為復雜，且穩(wěn)定性無法得到保障，影響著采礦工程的效率與質(zhì)量。為此，相關(guān)人員需要在日常的施工過程中加強現(xiàn)代先進設(shè)備的應(yīng)用，并結(jié)合巖石力學等專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)，強化提高礦產(chǎn)開采過程的水平與效率，降低采礦過程所投入的成本，同時保障施工單位及人員的安全性，進而促進我國礦產(chǎn)開發(fā)及工業(yè)領(lǐng)域的進一步發(fā)展。