探究巖石力學(xué)中金屬礦山采礦工程的應用論文

　　摘要：隨著(zhù)近年來(lái)我國社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于金屬材料的需求量也不斷增加，由此，也便對金屬礦山采礦工程提出了更加嚴格的標準要求，基于這一現狀下巖石力學(xué)得到了越來(lái)越廣泛的應用。本文主要探討了巖石力學(xué)在金屬礦山采礦工程當中對于地應力的測量，以及礦山采礦設計優(yōu)化等方面的內容，希望能夠為相關(guān)的研究人員提供一些有價(jià)值的參考。

　　關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；金屬礦山；采礦工程；應用

　　巖石力學(xué)起源于較大規模的工程實(shí)踐，在發(fā)展初期巖石力學(xué)工程基本都會(huì )與采礦工程一同開(kāi)展。在采礦工程的實(shí)踐作業(yè)過(guò)程中巖石工程經(jīng)常會(huì )有著(zhù)較大規模的應用，且所面臨的工作環(huán)境也會(huì )十分復雜。巖石力學(xué)問(wèn)題始終存在于采礦工程的各個(gè)環(huán)節之中，一方面，采礦工程的巖體是經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的地質(zhì)演變所形成的地質(zhì)體，在特定的地質(zhì)環(huán)境當中巖體的力學(xué)特性往往會(huì )較為穩定。另一方面，因采礦工程有著(zhù)動(dòng)態(tài)性的特征，巖體的力學(xué)性質(zhì)也會(huì )受到工程大小與開(kāi)挖方向而產(chǎn)生相應的改變，并且環(huán)境因素也是一項主要影響因素�；�于上述特征也便決定了采礦工程中的巖石力學(xué)有著(zhù)高度的復雜性，因此就必須采用多種手段方式來(lái)對其展開(kāi)研究。

　　１巖石力學(xué)概述

　　巖石力學(xué)是探究巖石力學(xué)性狀的一門(mén)理論與應用科學(xué)，是力學(xué)研究最重要的一項分支內容。作為近代才逐漸興起的一門(mén)學(xué)科，巖石力學(xué)的應用范圍主要包括了公路、鐵路、地質(zhì)、土木、石油、采礦等眾多與巖石工程有關(guān)的工程領(lǐng)域。對于巖石力學(xué)所作出的定義是基于材料概念所提出的，主要受到材料力學(xué)或是固體力學(xué)的深刻影響。伴隨著(zhù)相關(guān)巖石力學(xué)理論研究以及工程實(shí)踐的持續深入開(kāi)展，人們關(guān)于巖石的了解也取得了重大突破。首先，要盡量避免將巖石僅僅看作是固體力學(xué)中的一種材料類(lèi)型，作為一種天然型的地質(zhì)體，因此更應當將其稱(chēng)之為巖體，引起具備有相對較為復雜的地質(zhì)構造與賦存條件，因此也是一種重要的“不連續介質(zhì)”。

　　２礦山地應力測量

　　針對原始地應力開(kāi)展測量工作即為明確出存在于擬開(kāi)挖巖體，和其附近位置未遭受驚擾的立體化應力狀態(tài)，在實(shí)施具體的測量作業(yè)時(shí)一般是采取連續不間斷的小幅度測量來(lái)實(shí)現的。巖體內的單點(diǎn)立體應力狀態(tài)可通過(guò)確定出坐標系內的不同分量來(lái)代表，相應的坐標系確立可依據實(shí)際需求亦或是遵循便捷化原則來(lái)進(jìn)行選擇，多數情況下會(huì )采取地球坐標系來(lái)充當測量坐標系�；�于多個(gè)應力分量來(lái)進(jìn)一步獲得位于該點(diǎn)上三維主應力程度與位置，這是可以得到精準確定的。在開(kāi)展實(shí)地測量作業(yè)時(shí)，各點(diǎn)所牽涉到的巖石其規模大小很有可能會(huì )是立方厘米級別到數千立方米級別中的任意一種，其真實(shí)的數值同時(shí)還可能會(huì )受到所選用的測量方法影響。然而無(wú)論其規模是立方厘米級別的還是數千立方米級別的，從整體巖石結構的層面來(lái)看，基本可將其視作為單點(diǎn)。因地應力狀態(tài)存在著(zhù)較為明顯的復雜性與變化性特征，因此要想能夠較為精準的測出某礦區內的地應力大小，便要同時(shí)選取多點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測量。只有基于這一基礎之上，方可憑借數值分析及數理統計、人工智能與模型建構等方式，來(lái)確定出該礦區的地應力場(chǎng)模型。目前已經(jīng)形成了一整套標準化的測量程序，其步驟流程如下：⑴由巖體表層，通常是地下巷道、隧道向巖體中打孔，指導孔穿透巖體中的測量位置。直徑通常為140mm左右，深度不小于巷道或隧道的2.5倍；⑵由孔底打同心小孔，提供安裝探頭使用，小孔直徑通常為37mm左右，孔深不小于孔徑的10倍；⑶采用專(zhuān)項設備把二兩探討固定到小孔中部位置；⑷采用薄壁鉆頭加深打孔，確保小孔附近巖芯能夠消除應力。

　　３礦山采礦設計優(yōu)化

　　金屬礦床的形成、賦存以及開(kāi)采穩定程度都會(huì )直接受制于地應力場(chǎng)控制。因此，就必須將地應力作為切入點(diǎn)來(lái)實(shí)施金屬采礦設計優(yōu)化。按照實(shí)際測量所獲得的地應力以及工程地質(zhì)實(shí)況、水文地質(zhì)、礦巖物理力學(xué)特性等資料信息，并再進(jìn)一步結合以具體的賦存與開(kāi)采條件，實(shí)施定量測算分析，選取出適當的開(kāi)采作業(yè)方式，明確出合理化的開(kāi)采布設方式、結構參數、開(kāi)采次序、支護加固、地壓控制等相關(guān)措施手段，來(lái)實(shí)現對金屬礦山開(kāi)采的安全保障。具體的優(yōu)化過(guò)程為：采集基礎資料→確定初步方案→多方案測算分析→多目標決策優(yōu)化→技術(shù)實(shí)施→現場(chǎng)測取與分析→改進(jìn)并完善方案。這一理論完全考慮到了采礦巖體本身的非線(xiàn)性特點(diǎn)與采礦多端行及開(kāi)挖特征，合理化的運用數值分析、大數據統計分析等現代化的技術(shù)手段，來(lái)為保障采礦設計提供了科學(xué)化的手段方式。

　　４結語(yǔ)

　　總而言之，伴隨著(zhù)巖石力學(xué)在金屬礦山采礦工程中應用范圍的日漸廣泛，也直接促使我國在巖石力學(xué)方面的研究達到了世界領(lǐng)先地位。在本次研究中簡(jiǎn)要闡述了巖石力學(xué)的基本特點(diǎn)，并進(jìn)一步就針對巖石力學(xué)在礦山地應力測量作業(yè)中的實(shí)際應用情況展開(kāi)了深入探究，最終對礦山采礦提出了幾點(diǎn)設計優(yōu)化建議。相關(guān)的工作人員還應當充分結合采礦工程的具體情況，來(lái)更加深入的探究巖石力學(xué)在采礦工程當中新的應用內容。

　　參考文獻：

　　[1]王學(xué)坤.自然崩落法采礦中對于巖石力學(xué)的運用分析[J].黑龍江科技信息,2014(20).

　　[2]劉溪鴿,朱萬(wàn)成,魏炯,等.巖石力學(xué)數值模擬方法用于采礦工程的技術(shù)經(jīng)濟探討與教學(xué)實(shí)踐[J].中國礦業(yè),2016,25(1).

　　[3]孫偉棟.關(guān)于金礦采礦方法的優(yōu)化選擇及巖石力學(xué)研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(20).

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