岩石力学在采矿工程中的应用

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1、岩石力学在采矿工程中的应用与发展学院能源科学与工程学院专业采矿工程班级2010级单招1班学号311002040120姓名王兵祥7岩石力学在采矿工程中的应用与发展[摘要]简略介绍了岩石力学在采矿工程中的应用并探讨了其发展趋势。[关键词]岩石力学；采矿工程；应用；发展一概述岩石力学是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科，是一门应用性和实用性很强的应用基础学科。岩石力学的应用范围涉及土木工程、水利水电工程、矿山、铁路工程、地质、石油等众多领域。早期的岩石力学工作大都是结合采矿工程进行的。采矿工程涉及到底岩石工程往往规模巨大，而且条件极其复杂。不论是地下采矿工程，还是露天采矿工程，都是以具有

2、地质构造的岩石为对象，岩石力学的问题贯穿于采矿工程的各个角落。一方面采矿工程中的岩体是地质体，它经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成一定的岩石成分和结构，赋存于一定的地质环境中。岩体的力学性质包括岩体稳定性特征，强度特征和变形特征，它会随着岩体内结构面产状的不同而变化。另一方面，由于菜款工程是一个动态开挖过程，岩体的力学性质会随着工程尺寸和开挖方向不同而变化，同时环境因素（地应力、水、温度）也是影响其性质的一个重要方面。由此可见，岩体力学在采矿工程中的应用是非常广泛而深入的。7采矿是一项古老的行业，采矿业为人类社会的发展做出了重要的贡献。传统的采矿设计采用的是经验类比

3、法，靠“查手册”来进行开采方案的设计和确定采场的参数结构，以至于长久以来，人们习惯地认为采矿只是一门工艺而不是科学。造成采矿设计和技术落后的组要原因是采矿是一门极为复杂的工程。岩石力学是是采矿从工艺向科学转变的一座桥梁。二岩石力学在采矿工程中的应用岩石力学在菜款工程中中主要有以下几方面的应用。1.矿山地应力场测量地应力是存在于底层中的天然应力，它是引起采矿水利水电、土木建筑、铁道、公路和其他各种地下或露天沿途开挖工程变形和破坏的根本作用力，是实现采矿和岩土开挖设计和决策科学化的必要前提。对于矿山设计来讲，只有掌握了具体工程区域的地应力条件，才能合理确定矿山的总体布置，选取适当的采矿方

4、法，确定巷道和采场的最佳断面形状、断面尺寸、开挖步骤、直呼形式、支护结构参数、直呼时间等，从而在保证围岩稳定性的前提下，最大限度地增加矿石产量，提高矿山经济效益，实现采矿工程的优化。亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，造成了地应力状态的复杂性和多变性。要了解一个地区的地应力状态，唯一的方法就是进行现场地应力测量。7目前普遍采用的地应力测量方法有应力解除法和水压致裂法两大类。其中，套孔应力解除法是发展时间最长，技术比较成熟的映众地应力测量方法。在测定原始应力的适用性和可靠性方面，目前还没有那种方法可以与之相比。据统计，在全世界已经获得的地应力测量资料中，有80%是有应力解除法

5、测得的。对于矿山来讲，采用应力接触法更有得天独厚的条件。因为矿山有系列的航道、硐室可接近地下测点，而不需要向水压致裂法那样必须打专门的钻孔才能到达测点。因而对矿山地应力测量而言，采用应力解除法是最经济和可靠的。2.地下矿山采矿设计优化矿床的形成过程、赋存状态和开采稳定性均受地应力场的控制。为此，必须以地应力为切入点进行采矿设计优化。即：根据实测地应力和扎实的工程地质、水文地质及矿岩物理力学性质等基础资料，以及实际的矿体赋存和开采条件，通过定量计算和分析，选择合理的采矿方法，确定最佳的开采总体布置、采场结构管参数、开采顺序、直呼加固和地压控制措施，实现安全高效的开采目标。优化路线如下：

6、基础资料采集→初选方案确定→多方案定量计算分析→多目标优化决策→工程技术实施→现场检测和反分析→修改和完善方案。3.大型深凹露天矿边坡设计优化我国一大批大中型露天矿山已经或即将由山坡露天开采转为深凹开采。随着边坡的价高架豆，边坡稳定性维护的难度越来越大，边坡滑移和倾倒破坏事故的发生日益频繁，严重威胁矿山的安全生产，制约矿山生产能力的提高。但是另一方面，对于大型露天矿山，提高边坡角有事减少剥离和生产成本的重要手段。一个年产千万吨的矿山，边坡角没提高1°7就可减少剥离量0.5-1.5亿吨，节省成本1-3亿元，经济效益极为显著。实际情况是我国大型露天矿同国外相比，边坡角普遍片换5°左右。这

7、是边坡设计长期一栏经验类比，缺乏科学计算和分析的结果。国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法，这是一种静态的确定性分析方法，而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的，是动态的不确定性的；该方法是基于土力学理论提出来的，不能考虑实际的岩体条件，如断层、节理的存在，同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的，但对深凹露天矿设计并不适用。为了克服传统的极限平衡分析方法的不足，必须采用现代的科学技