探究金属矿山地压控制技术现状和发展.doc

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1、探究金属矿山地压控制技术现状和发展摘要：随着科学技术的发展，各类技术不断发展，金属矿山中低压控制技术的运用越来越得到人们的重视，本文通过分析金属矿山地压控制技术的现状，提出了它的未来发展。关键词：金属矿山地压控制现状发展中图分类号：TD21文献标识码：A文章编号：50多年来，我国金属矿山、各类非煤矿山及局部矿山地压控制研究取得了长足进展，有力促进了我国矿业生产与国民经济建设。矿山地压安全控制技术涉及到地质、采矿、岩石力学、机械、电子、计算机、通讯等多门学科知识和技术，它的进步和发展离不开对矿山地压形成机理、显现规律的科学

2、认识和正确把握，离不开及时可靠的安全监测预警系统的建立健全、离不开高速有效的井巷支护和岩层加固方法和技术的发展和完善。从我国矿山地压安全控制技术的现状来看：1、矿山地压理论。在我国，无论是煤炭矿山，还是非金属或金属矿山，都对矿山地压的形成机制、显现规律进行了大量的观测与研究，积累了丰富的资料，取得了重大的进展。众所周知，从地表到矿体，其上覆的岩层及矿体上下左右的围岩是地质历史的产物，尽管经历过各地质历史时期的成层成矿作用，地质构造运动以及以后的河海侵蚀、风化等改造，以至现今仍受新构造运动的影响，矿体和围岩在开采前是处于自

3、然平衡状态的（或称相对平衡状态）。当在围岩及矿体内进行掘进与开采，形成不同深度水平、不同方向延伸的各种井巷、场穴，即不同程度地破坏了原有的平衡状态，在岩体自重、地温、地下水、构造应力和采掘活动等诸因素的作用下，围岩与矿体会产生不同程度的变形、位移和崩塌破坏，它们均是围岩与矿体自动趋向新平衡的过程中的一系列外观反映，若井巷进行人工支护即表现为对支护施予压力，这就是矿山地压的来由。由于矿山地压与地质构造、岩性、岩体结构和岩石的物理力学特性密切相关（此外，亦与采矿的设计与工艺相关），因此人们非常注重从地质力学和岩石力学方面来加

4、以研究。随着这两个学科的深入发展，矿山地压的研究实践中形成了多种解释矿山地压现象的理论并建立了相应的力学模型和计算分析方法，如依据岩体结构，提出的块状岩体矿压理论、层状岩体矿压理论、碎裂状岩体矿压理论、整体岩体矿压理论和松散岩体矿压理论等等。由于岩体属地质体的一部分，是一种预应力体，而且本身材料是多介质多裂隙的，形态各异，又处在不同的边界条件中，因此，要想通过一个统一的模型来解决各种地质条件下的矿山地压问题，至少在现阶段是很难很难的。在我国，目前应用较多较广的矿山地压理论归纳起来有以下四种：(1)、散体与似散体塌落体理论

5、。这种理论把洞室围岩看作松散或似松散介质。认为洞室开挖支护后，洞顶将会形成一塌落体，其压力为上覆岩石或塌落体的重力。通过用土力学的有关公式或普氏系数予以计算分析。在实际应用中,人们大多根据岩石性质断裂发育程度、地下水活动情况对普氏系数进行修正，以图更适应具体的情况。有些还与实际经验进行对比，以总结一些经验性的公式推广使用。这一理论方法仍流行于大多数矿山的设计与施工中。(2)、拉、剪强度破坏理论。该理论认为矿山地压的由来是围岩岩体强度不够而产生的破坏，作为这种理论观点的代表有两种：一是轴变论。认为洞体开挖后，围岩中将形成某

6、一轴比(高跨比)的椭球体，其中出现拉应力，并超出岩石的抗拉强度，因而松脱下塌，产生相当于塌体重量的压力，二是常土漂倡导的，洞体开挖后，周边切向应力集中并克服岩石抗剪强度，诱发出指向洞内的塌体压力。这种观点通过采用不同的抗剪强度指标来计算压力，考虑了岩体不均一性和各向异性，在一些工程中得到应用。(3)、弹塑性平衡理论。这种理论设想在洞体周围由于应力超过岩石强度，形成塑性区，并由于塑性区外的弹性区内的岩体应力和洞体支护阻力的共同作用，使塑性区达到平衡而不再扩展，鉴此，提出了计算支护阻力的公式。(4)、时间一变形控制理论•该理

7、论强调了岩体的流变特性，考虑了洞体开挖后围岩变形的时间效应，并提出了围岩,压力的大小与支护时间、洞周应力状态和岩石流变参数有关的观点。对岩石流变特性认识的逐渐深化和采掘工程的日趋深部化，促进了这一理论的应用和推广。另外，值得一提的是:随着电子计算机技术的发展与普及，粘弹塑性理论、非连续介质力学、块体力学、颗粒介质力学、复合材料力学等相继引进到岩石力学研究中，使当今解决矿山地压和支护加固问题的数值分析方法得到了很大的发展。目前应用的数值分析方法主要是有限元法、边界元法和离散元法。其中有限元法的应用已相当成熟和普遍，它能考虑

8、岩体介质的复杂特性和岩体破坏后的特性，能模拟实际工程的开挖、支护等施工过程，分析各阶段的岩体应力、应变的发展变化,并预示各施工时期岩体的稳定性。然而，数值分析的结果正确与否，主要取决于岩石力学参数的研究和正确的选定以及对岩体所处的应力状态的正确测定。但从目前的研究状况来看，上述两方面的研究还是很不够的。因此，数值分析