金属矿山采矿工程中岩石力学的应用

缑昆贞

（山东省淄博市金岭矿业股份有限公司，山东 淄博 255081）

1 岩石力学的具体概念

研究表明，岩石力学在最初阶段属于力学的一个分支，仅仅被应用于对岩石力学的性状及岩石自身对周边物理力场反应等方面进行分析研究，由此导致岩石力学中还会带有固体力学及材料力学等方面的内容；而随着人们对岩石力学研究的不断深入，岩石的赋存条件及自身结构等方面都存在一定的不确定性，因此，岩石力学也由对性状与力场方面的研究，转变为了对岩石系统工程功能及力学行为方面的研究控制。随着时间的推移，在我国现代地质工程、矿产开采、道路建设及水利建设等方面都会应用岩石力学的内容，极大地促进了我国工程行业的进步与发展[1]。

2 金属矿山地应力测量工作概述

2.1 地应力测量工作的意义

所谓地应力，主要是指地层以内的任意位置所存在的自然力，通常，任何工程在施工建设及日常使用的过程中都会受到地应力的影响或破坏，这主要是由于工程项目下方的岩体结构被地应力影响或破坏。因此，在现代金属矿山开采之前，施工单位及人员需要借助现代化技术与设备，对施工地区的地应力进行探测，以此来制定出详细的开采方案，同时确保当开采区域出现问题之后，能够及时有效的进行处理，保障施工单位及人员的生命财产安全。

施工人员还需要借助断面位置两个主应力的比值，以此来对矿场开采及巷道位置进行确定，避免这些区域内部的应力出现集中现象，进而对矿产资源开采环境的稳固性进行保障。不过，由于金属矿山开采工作存在极大的复杂性，极大的影响着开采工作的顺利进行。为此，相关人员可以利用现代计算机等技术，对金属矿开采工程进行相应的计算，并确保计算结果的精确度与真实性，以此来确定地应力是否会对开采过程造成影响，进而对金属矿山开采工作的质量与效率进行保障。

2.2 地应力测量工作的方法

为了对开采区域的应力状态及整片矿区应力状况进行明确，相关人员还可以借助建立坐标系，通过内部各个分量进行三维应力的测量，由于在坐标系内部存在六个分量，相关人员可以根据不同情况来进行合理选择。研究发现，通过这一方法测得的参数信息具有极高的精确度，同时还可以提高测量工作的便利性。不过由于地应力的状态多且复杂，为此，当相关人员在对地应力进行测量时，需要同时对多个不同的点位进行测量，之后再将测量数据进行分析处理，创建出相应的力场模型，以此来促进地应力测量工作水平与质量的提高[2]。

3 岩石力学应用于采矿工程的意义

众所周知，任何矿产资源开采之前都处于岩层的包裹中，由此导致在不同矿产资源开发的过程中都会应用岩石力学方面的内容，具体如下：①任何矿产资源的开发都属于动态的生产劳动，在实际的挖掘过程中，需要根据矿脉延伸的具体方向及工程施工距离进行实时变更，无法按照固定方向进行挖掘；而由于挖掘方向变化之后，岩层内部的力学性质也会随之产生改变，加之地下水及地应力等因素的影响，极易对井下施工人员的生命安全造成危害，进而对施工企业自身的经济效益造成影响；②由于金属矿山周围的岩层属于地质体，在长期的地质活动中极易出现形变等问题，导致地质体内部存在一定的岩石结构，为了避免一些不良因素及问题对施工过程造成影响，相关人员需要加强岩石力学在采矿工程中的应用。

4 岩石力学应用于采矿工程的特点

通常情况下，采矿工程大多在深处底层进行作业，且矿山自身的地质条件也较为复杂，对开采工作有着极大的影响。为此，相关人员在进行日常工作时需要加强岩石力学内容的应用，以此来预测开采区域岩体结构的变化，并制定出健全完善的预防方案，确保当岩体结构出现形变等问题后，相关人员根据预防方案进行有效处理，避免施工人员及单位生命财产安全受到影响，进而促进采矿单位及整体行业的健康发展。

5 岩石力学在现代技术矿山采矿工程中的实际应用

5.1 加强深凹露天矿边坡设计方案的优化

在传统矿产开采的过程中，施工人员普遍使用静态确定系分析的极限平衡技术对露天矿边坡稳定性进行加固，不过，由于部分矿山自身岩层状况较为复杂，且露天矿边坡的具体状况无法固定，由此导致实际的开采过程极易受到影响。为此，相关人员可以加强岩石力学的应用，以此来加强深凹露天矿边坡设计方案的优化，转变传统加工方法，同时结合地应力及岩体的实际状况进行分析，确保在最大程度上制定出合理的施工方案，进而提高露天矿边坡的稳定性。

5.2 加强金属矿山采矿设计的优化

研究发现，金属矿床的形成及开采过程都会在很大程度上受地应力的影响，因此，为了保障开采工作的水平与效率，相关单位及人员需要在日常的工作过程中加强岩石力学的应用，以此来加强采矿设计工作的优化。

同时借助现代化测量设备，对矿山周围的水文、地应力及工程地质等方面进行详细测量，并以此为基础进行计算，寻找最为合适的开采方式，同时合理选择安全保障及加固措施，进一步提高采矿工作的安全性，进而促进矿产开采领域的进步与发展[3]。

5.3 加强对矿山地应力场测量的分析

当前时期，在现代金属矿山开采过程中，岩石力学还会应用于对矿山地应力场进行测量分析的过程中，经过对地应力进行分析可知，岩层底部的地应力，能够引起地上的道路、建筑、水利及部分地下工程出现形变及损坏等问题，极大地影响着人们正常的日常生活及社会正常发展。为此，相关人员可以借助岩石力学，对地应力进行测量，以此来选择合理的施工方案，并借助大量先进技术对井下巷道进行加固，确保在足够的安全保障下，逐渐提高生产效益，进而推动矿产企业的进步与发展。

5.4 加强对矿山深部开采危害性的分析

除了以上方面之外，岩石力学还会应用于对矿山深部开采危害性分析方面；由于矿山内部岩层的结构较为复杂，且矿产开采工作存在较高的风险性，例如，在国外某些矿场开采时，偶尔会出现岩石爆炸、矿山震动等现象，而某些问题会造成极大地破坏力与杀伤力，对施工人员的生命安全有着极大的威胁。为此，相关人员需要借助岩石力学，对矿山深部开采工作的危害性进行充分分析，同时加强安全防范措施的应用，并在日常工作过程中加强对该领域进行宣传教育，促使企业员工能够明确深部开采事故的危害性，以此来实现在最大程度上降低事故问题出现的概率，进而对采矿工程的健康发展提供保障。

6 金属矿山开采工作的未来发展

在未来金属矿山的开采过程中，为了提高开采工作的效率与质量，相关人员首先需要在矿山的浅层位置进行开采，以此来确定矿山内部岩体结构的强度，为了实现这一目标，相关人员需要采用拉压复合方式，来对岩体自身的强度进行确定，同时对整体岩层的强度进行确定。之后，施工人员需要借助浅层开采的方式来确定岩层内部的稳定性，为此，相关人员需要对某一区域进行多次的支护处理，避免由于单次或两次支护导致稳定性数据不准确等问题的出现。最后，相关人员还需要对设计方案进行确定；通过借助浅层开采过程为依据，结合传统线性设计理论，提高采矿工程稳定性控制的水平，进一步促进采矿工程效率的提高[4]。

7 总结

综上所述，随着时间的推移，我国采矿行业得到了极为快速的发展，不过，在部分金属矿山开采过程中，由于岩体结构较为复杂，且稳定性无法得到保障，影响着采矿工程的效率与质量。为此，相关人员需要在日常的施工过程中加强现代先进设备的应用，并结合岩石力学等专业领域的技术，强化提高矿产开采过程的水平与效率，降低采矿过程所投入的成本，同时保障施工单位及人员的安全性，进而促进我国矿产开发及工业领域的进一步发展。