姜朋

（招遠(yuǎn)市招金金歐礦業(yè)有限公司 山東 招遠(yuǎn) 265400）

摘 要：利用數(shù)值分析方法對礦山建立數(shù)值分析模型，對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采礦的方法在地壓顯現(xiàn)礦山當(dāng)中應(yīng)用逐漸廣泛起來，其數(shù)值分析技術(shù)的應(yīng)用也提升了礦山采礦的效率，為科學(xué)選擇合適的采礦方法提供了依據(jù)。本文主要對地壓顯現(xiàn)礦山當(dāng)中應(yīng)用數(shù)值分析技術(shù)對采礦方法進(jìn)行選擇的過程進(jìn)行了分析，以期能夠給地壓顯現(xiàn)礦山采礦一定的參考。

關(guān)鍵詞：地壓顯現(xiàn)；數(shù)值分析；采礦方法

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于礦產(chǎn)資源的需求也在不斷增加，這使得對礦山的開采也轉(zhuǎn)向深部開采，而深部礦山開采當(dāng)中存在的主要難題就是低壓問題，隨著開采深度的增加，礦山內(nèi)發(fā)生安全事故的可能性也在不斷增大，如何選擇采礦方法就成為地壓顯現(xiàn)礦山開采的關(guān)鍵。

一、礦山數(shù)值模擬分析

目前，模型試驗(yàn)和現(xiàn)場監(jiān)測在巖層控制研究和地壓控制應(yīng)用中為主要的方法，但由于地質(zhì)體 的天然狀態(tài)所具有的許多復(fù)雜性使得解析解很難求得。而隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其與數(shù)學(xué)建模之間的關(guān)系也日益密切，數(shù)值模擬計(jì)算方法開始被逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域當(dāng)中，礦山采礦中也開始嘗試應(yīng)用數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析，通過對特定段進(jìn)行數(shù)值建模來分析其目標(biāo)數(shù)據(jù)變化，在現(xiàn)代采礦業(yè)當(dāng)中也是比較常見的方法，尤其是對于地壓顯現(xiàn)的礦山來說，其本身地壓變化情況可以通過數(shù)值模擬分析來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來確定相應(yīng)的采礦方法，從而能夠?yàn)椴傻V的安全性和效率做好鋪墊。

以某銅礦山作為研究對象，礦體深部控制在190～220米，礦體厚度在0.6～3.7米之間，屬于延深超過延長的類型，產(chǎn)狀傾向在150～155°之間，片狀構(gòu)造，礦體下面為凝灰質(zhì)千枚巖，對于淺部礦體的開采是采用淺孔留礦法進(jìn)行的，而隨著對礦體開采深度的加深，當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入到深部開采狀態(tài)下，地壓已經(jīng)開始明顯顯現(xiàn)出來，礦體下的千枚巖在壓力作用下出現(xiàn)巖片分開或是折斷等現(xiàn)象，存在發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，對于天井的支護(hù)工作難度也在不斷加大，需要對深部采礦方法進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)此利用數(shù)值模擬軟件對礦山內(nèi)部地壓變化情況進(jìn)行分析，在模型建立上首先是對中段平面以及勘深線剖面進(jìn)行模型建立，然后將圍巖作為彈塑性材料進(jìn)行數(shù)值處理，并應(yīng)用摩爾庫倫準(zhǔn)則對其進(jìn)行計(jì)算之后，應(yīng)用軟件輸出相應(yīng)的應(yīng)力、位移和塑性分布圖來。

二、地壓顯現(xiàn)礦山的采礦方法

通過數(shù)值分析工具對該礦山進(jìn)行分析的結(jié)果可知，隨著對礦山回采力度的加深，采場頂板位移和暴露面積都在不斷增加，也隨著地壓顯現(xiàn)的愈發(fā)明顯，兩者都已經(jīng)到了破壞界限位置，這就使得采場容易發(fā)生礦柱片幫或是頂板冒落等危險(xiǎn)，因而在采礦方法上應(yīng)該選擇能夠減少采場暴露面積的方法來實(shí)施開采，從目前的采礦技術(shù)來看，主要是有三種方法可供參考。

（一）留礦采礦嗣后尾砂膠結(jié)充填法。這種方法是先對礦柱進(jìn)行開采，然后用尾砂膠結(jié)對其進(jìn)行充填，使礦柱部位在經(jīng)過充填之后達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度之后再對礦塊進(jìn)行開采，后續(xù)對頂?shù)字M(jìn)行開采，并用灰砂對其附近進(jìn)行充填，這樣來減少采場的暴露面積。

（二）人工頂?shù)字舻V采礦嗣后尾砂膠結(jié)充填法。這種方法與上面的采礦方法存在相似之處，不同在于需要先構(gòu)建人工頂?shù)字烷g柱，然后再對礦體進(jìn)行開采，在開采結(jié)束之后再用尾砂膠結(jié)對其空區(qū)進(jìn)行充填，這種方法是借助于人工頂?shù)字鶃碓鰪?qiáng)礦柱對于頂板圍巖的支撐作用，從而保證礦山深部中采礦的安全性。

（三）上向分層尾砂膠結(jié)充填方法。這種方法是對上層用尾砂膠結(jié)進(jìn)行充填，在進(jìn)行上層開采時(shí)先將下層用尾砂膠結(jié)充填上，然后開采完畢之后將下層挖開，將上層用尾砂膠結(jié)填充上，這樣采場暴露出來的面積是最小的，對礦石進(jìn)行回采的概率也是最高的，在開采結(jié)束之后也能夠較好對地壓進(jìn)行控制。

三、采礦方法選擇

三種采礦方法的比較如圖1所示，從圖中可以看出，第三種采礦方法對于采場暴露面積的控制是最為有效的，能夠?qū)Φ貕哼M(jìn)行有效的控制，從而有效提升地壓顯現(xiàn)礦山的開采安全性，還能夠在一定程度上提高礦石回踩率，提高礦山的生產(chǎn)率，但在經(jīng)濟(jì)成本上花費(fèi)較多，需要投入更多資金來實(shí)施這種采礦方法。而第一種采礦方法和第二種采礦方法在本質(zhì)上有著相通之處，都是在礦石采完一次之后進(jìn)行填充，這種方式能夠有效降低充填的成本，但在開采過程中的采場暴露面積比較大，經(jīng)過上面數(shù)值分析，采場當(dāng)中的暴露面積要控制在150㎡以下，再用尾砂膠結(jié)進(jìn)行充填之后，頂板圍巖還是容易冒落。而方法二當(dāng)中應(yīng)用了人工頂?shù)字m然能夠有效減少頂板圍巖冒落的可能性，在一定程度上提升了礦石回收率，但人工頂?shù)字氖┕ど弦残枰度胼^多的費(fèi)用，包括混凝土攪拌和輸送施工都會產(chǎn)生一定的費(fèi)用，在一定程度上增加了經(jīng)濟(jì)成本。從這幾種采礦方法的成本來看，第一種方法的施工成本是最低的，而第三種方法的成本則是最高的，但是從礦山深部地壓控制來看，第三種方法顯然是最為有效和安全的采礦方法，因而綜上進(jìn)行分析，對于本次研究當(dāng)中的礦山應(yīng)該采用上向分層尾砂膠結(jié)充填法來進(jìn)行采礦，這樣能夠有效控制地壓，提升采礦的安全性。

結(jié)語：

礦山深部地壓突出嚴(yán)重，礦山淺部的開采如果是采用淺孔留礦方法進(jìn)行開采，那么對于深部的開采也應(yīng)該選擇和淺部相似的采礦方法進(jìn)行開采，但在具體進(jìn)行選擇時(shí)還需要利用數(shù)值分析技術(shù)對其礦山深部情況進(jìn)行分析，從中選擇最佳的采礦方法，這樣能夠有效提高地壓顯現(xiàn)礦山的采礦效率和安全性，數(shù)值分析技術(shù)對于礦山地壓分析和礦山開采具有重要的參考作用。

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