地下采礦活動對危巖形成過程的影響分析

王國欽

摘要：地下采礦活動之中，極易出現(xiàn)危巖坍塌事故，而導(dǎo)致此現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是由于采礦活動的實施。因為自身結(jié)構(gòu)影響，再加上強(qiáng)降雨天氣等諸多因素，巖體的內(nèi)部會有很多細(xì)小裂縫，而采礦過程中極易加寬加深巖體裂縫，進(jìn)而構(gòu)成了主控結(jié)構(gòu)面，當(dāng)開采力度不斷加大以后，或者是降雨天氣來臨，危巖失去穩(wěn)定性造成滑坡等危險事件。此次重點針對地下采礦活動中危巖形成過程，以及對周圍產(chǎn)生的不良影響做一個詳細(xì)的分析和探究。

關(guān)鍵詞：地下采礦;危巖;影響

一、地下采礦活動對危巖穩(wěn)定性的影響

（一）危巖的炮采影響

地下采礦活動中，會對危巖帶來較大的影響，使其穩(wěn)定性受到破壞，具體體現(xiàn)在以下兩方面：第一，炮采、巖爆帶來的影響;第二，采空區(qū)帶來的影響。在礦山開采中，炮采是主要的方法，當(dāng)采空區(qū)不斷擴(kuò)大時，上部覆蓋的巖體便會出現(xiàn)局部應(yīng)力的高度集中，在達(dá)到某種程度的時候，巖爆發(fā)生。巖體內(nèi)動荷載傳播依賴于應(yīng)力波，距離不斷增加，應(yīng)力波衰減，若危巖體控制在范圍以內(nèi)，增加了巖體下滑力度，降低了穩(wěn)定性。當(dāng)擴(kuò)大了開采程度時，改變了巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)，應(yīng)力重分布，危巖體后方產(chǎn)生了拉應(yīng)力的集中，主控結(jié)構(gòu)面的尖端有剪應(yīng)力集中發(fā)生，應(yīng)力集中到達(dá)某一范圍時，巖體便會崩塌。

（二）巖爆產(chǎn)生的沖擊力影響

礦山開采時，炮采、巖爆會有動荷載產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致巖體速度加快，較快的速度在慣性的作用下導(dǎo)致頂部巖體出現(xiàn)了裂縫、位移等，不斷延伸至地面，在動荷載作用之下，原來的裂縫擴(kuò)大。炮采、巖爆使危巖體穩(wěn)定性受到了較大的影響，主要表現(xiàn)為以下兩方面：第一，受到慣性的影響，動荷載呈現(xiàn)水平力，此力和危巖體運動方向保持著一致性，進(jìn)而增加了危巖體下滑力，降低了穩(wěn)定性;第二，受到爆破震動的影響，降低了巖體主控結(jié)構(gòu)面抗剪性。巖體內(nèi)由于受到炮采、巖爆引發(fā)的巖體應(yīng)力波與震動的影響，抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢，以摩爾破壞庫倫準(zhǔn)則為重要依據(jù)，危巖體下滑力大于抗剪強(qiáng)度的時候，極易出現(xiàn)崩塌。

（三）采空區(qū)的影響

采礦活動影響危巖的穩(wěn)定性，具體體現(xiàn)在以下兩方面，炮采、巖爆影響最為明顯。炮采、巖爆所產(chǎn)生的應(yīng)力波、振動會對巖體穩(wěn)定性有影響。不過，其中還有一項是關(guān)于采空區(qū)的危巖坍塌現(xiàn)象，由于采空區(qū)的出現(xiàn)造成的危巖也不在少數(shù)，每個礦洞都有采空區(qū)，怎樣在礦區(qū)中平衡這幾個采空區(qū)，在每個礦洞中留好礦柱，支撐整個底下礦區(qū)的平衡，減少危巖的出現(xiàn)率，這是工作人員還需要研究的地方。

另外，采空區(qū)也會影響危巖穩(wěn)定性。人類對于礦區(qū)進(jìn)行過度采空，導(dǎo)致形成采空區(qū)的出現(xiàn)。采空區(qū)缺乏有力的礦柱子支持，調(diào)整了巖體內(nèi)應(yīng)力，頂部存在拉應(yīng)力，巖體沿結(jié)構(gòu)面不斷拓展，產(chǎn)生較強(qiáng)的拉張力，出現(xiàn)了裂縫，或者是加寬加深了原來的裂縫，采空范圍日益拓展，再加上降雨等，裂縫也會有所變化，向下不斷擴(kuò)展，自重影響下，裂縫底有應(yīng)力集中現(xiàn)象，巖體出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形，應(yīng)力集中到某一范圍時，危巖體出現(xiàn)了斷裂與崩塌。由此可以看出，采礦活動會影響到危巖，這些都會導(dǎo)致危巖發(fā)生坍塌，最終危害工作人員的人身安全，怎樣遏制危巖的形成是我們應(yīng)當(dāng)注重的要點。

二、地下采礦活動中應(yīng)力波和震動作用在巖體內(nèi)的傳播

（一）地下采礦活動中炮采和巖爆傳播的影響

炮采、巖爆會引發(fā)應(yīng)力波、強(qiáng)烈的震動，當(dāng)出現(xiàn)爆炸情況時便會產(chǎn)生應(yīng)力波，而且以縱波為主，危巖體臨空面會受到波射疊加影響，危巖體周圍形成周期性振動，當(dāng)震動的強(qiáng)度加大的時候，引發(fā)超壓，在達(dá)到一定程度的時候，巖體便會有崩塌現(xiàn)象的發(fā)生。巖體本身也存在較為明顯的不均衡性，再加上巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面、縫隙較為復(fù)雜多變，現(xiàn)場施工的時候多以對危巖體變形、速度、加速度分布等進(jìn)行檢測的方式為主，以此來判斷采礦活動對危巖形成過程的影響程度。

（二）應(yīng)力波和震動作用在巖體內(nèi)的衰減

礦山開采會對周圍有影響，震動力的增強(qiáng)，巖體有了明顯的速度變化，巖體自身不均勻，復(fù)雜多變，在傳播時加速度引發(fā)的慣性力會呈現(xiàn)出逐漸變?nèi)醯内厔荩铋_始時為沖擊波，最后慢慢的衰減，形成了地震波，對于巖體的影響也越來越小，爆破作用區(qū)主要集中于壓縮波作用范圍內(nèi)，導(dǎo)致巖體出現(xiàn)拉斷等現(xiàn)象。危巖體關(guān)鍵節(jié)點峰值加速度大于臨界值的時候，便會產(chǎn)生崩塌，巖體本身較為復(fù)雜，峰值加速度的測定也只能通過現(xiàn)場試驗來完成，也可以進(jìn)行大致估算，主要借助的是模型試驗、數(shù)值模擬等。

三、地下采礦活動中磨子巖形成機(jī)制分析

（一）磨子巖危巖概況

最近幾年，磨子巖也出現(xiàn)了較大規(guī)模崩塌，單次塌方量達(dá)五個平方米，有時也會出現(xiàn)小規(guī)模崩塌，造成整個地下采礦過程中，礦洞的不穩(wěn)定情形，這對于地下采礦活動中的工作人員的生命安全造成了極大的危險隱患。危巖帶處在新華夏構(gòu)造體系川東褶皺帶華鎣山復(fù)式背斜的次級褶皺龍家灣背斜的東翼，裂隙發(fā)育且正下方，此區(qū)域內(nèi)經(jīng)常會出現(xiàn)采礦活動。

（二）磨子巖危巖形成機(jī)制分析

在危巖區(qū)域內(nèi)經(jīng)常會出現(xiàn)褶皺以及斷裂，所以裂縫也非常多，使巖體完整性遭遇破壞，臨空外傾結(jié)構(gòu)面進(jìn)而形成;由于受到新構(gòu)造的頻繁運動，再加上河流下蝕切割的作用下，進(jìn)而形成了現(xiàn)有的陡崖帶，使原來巖體應(yīng)力平衡度發(fā)生了變化，發(fā)生了卸荷回彈效應(yīng)，在陡崖帶外部臨空面周圍，極易出現(xiàn)應(yīng)力分布以及集中，在主應(yīng)力的作用之下，出現(xiàn)了裂縫，卸荷裂隙進(jìn)而形成，這也是危巖體產(chǎn)生的主要原因;后期人類進(jìn)行地下開采的過程中，會使得危巖形成，增加危險隱患，最終造成不良影響，加寬加深了卸荷裂隙，將母巖體進(jìn)行了切割，進(jìn)而產(chǎn)生了單個危巖體，并且緊挨著母巖體，較大的裂縫，只能依賴于摩擦力、剪力保持平衡度，如果一旦被觸發(fā)，便會出現(xiàn)滑移式的崩塌。在危巖體的內(nèi)部存在著諸多裂縫，在不斷風(fēng)化與切割的作用之下，單個危巖體支撐力變?nèi)?，極易出現(xiàn)墜落式的崩塌。

結(jié)語

地下采礦活動會造成周邊環(huán)境中出現(xiàn)很多危巖，形成危巖的主要因素就是人為開采，對于采礦過度產(chǎn)生采空區(qū)等等。人類在進(jìn)行地下采礦的時候同樣也會造成危巖體崩塌，主要表現(xiàn)在炮采、巖爆兩方面，不僅是對周圍生態(tài)環(huán)境的影響，以及對于這些不良危巖造成的影響，使得巖體下滑，或者遇見大風(fēng)暴雨天氣造成滑坡等現(xiàn)象。這些都是不可估量的損失，我們在地下進(jìn)行采礦活動的時候一定要注意減少危巖形成的舉動和因素。

參考文獻(xiàn)

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