岩石力学在采矿工程中的研究

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1、岩石力学在采矿工程中的研究【摘要】本文主要从岩石力学概述、采矿工程中岩体力学的特点、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用、力学问题与采矿工程的关系等方面进行了探讨。【关键词】岩石力学；采矿工程；应用中图分类号：P581文献标识码：A一、前言我国岩石力学的研究越来越受到重视，岩石力学在采矿工程中的应用也越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。二、岩石力学概述1.岩体力学的时代背景8岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科，虽然说不是一门系统的学科，但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题，因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和

2、集成化，处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来，尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大，我国优秀岩石工作者经过不懈努力，已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看，与国际先进水平相比，尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果，并将成果转化为生产力产生效益这一方面，尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果，未能充分应用于工程实践中去，发挥出更大的效益。2.我国岩体力学的发展历史和现状在新中国成立前，岩体力学研究基本上属于空白的。尽管

3、我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设，如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后，我国充分发挥社会主义制度的优越性，对岩体力学中的一些前沿课题，在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在文化大革命期间，岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰，我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神，在很多的重点水电工程(如葛洲坝，刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线)，做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后，我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站

4、等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。在取得重大的实践成功的基础上，我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。三、采矿工程中岩体力学的特点8采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。8在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须

5、符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到

6、的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。由于岩体中具有天然应力、地下水等，并发育有各种结构面，所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性，而且还具有非线弹性、非连续性，以及非均质和各向异性等特征。对于这样一种复杂的介质，不仅研究内容非常复杂，而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。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，

7、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术，充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件，通过定量的计算分析，实现边坡设计的优化。具体的试试路线为：采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法，对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析，在保证安全的前提下，尽可能低提高边坡角，减少剥离量，尽可能地减少生产成本，增加矿石产量和矿山效益。四、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用1.深部开采造成的危害性分

8、析8众所周知，对矿山的深