關于金礦采礦方法的優化選擇及巖石力學研究

孫偉棟

（山東省招遠市金亭嶺礦業有限公司，山東 招遠 265400）

關于金礦采礦方法的優化選擇及巖石力學研究

孫偉棟

（山東省招遠市金亭嶺礦業有限公司，山東 招遠 265400）

因為中國特殊的地質結構，金礦的開采在所有類別的礦石開采當中所占的比重較大。為保證充分地開采出合格的金礦，本文以實際的金礦開采為例，選用不同的方式進行金礦開采，對其采礦方法的優化選擇和對周圍的巖石力學進行了研究。

金礦；采礦方法；優化選擇；巖石力學

本文中所選用的金礦位于華北板塊，沂沐斷裂帶的東側，金礦區域內的地層結構比較簡單，斷裂的構造和巖漿巖遍布在內。主要的巖性為含有沙礫的長石砂巖、硬砂巖并且黏土質砂巖較多。地層中的第一層是比較松散的堆積物，所以對埋藏的金礦的開采方法，必須對采礦周圍的巖石應力進行研究，并且在傳統的開采方式上進行優化處理。

1 金礦采礦方法的優化選擇

在這個金礦的開采過程中，因為是深入地下層的開采，所以需要選擇的采礦方法需對地壓具有一定的控制作用，經工程施工團隊的商討后，最終確定采用上向進路充填采礦法。為保證礦坑的穩定，避免造成地表的坍塌，在采礦時，施工團隊根據礦山地質的實際狀況，從進路充填體積充填作業方面對進路充填采礦辦法進行分析，并提出了相應的優化建議。

（1）充填體強度。在進行金礦的采礦過程中，如果所選用的充填材料強度與金礦中的巖層強度相差太大，那么充填體的強度會直接影響到周圍巖層應力的傳遞和吸收的效果。當充填體的強度較高時，其自立性會相對較好，很容易就達到支撐金礦周圍巖層維護采礦場的穩定性的作用。當周圍巖層或者礦柱的破壞的壓力增高為了更好地控制周圍巖層，需要延緩其變形移動的時間，讓其滯后期限得到延長。所以在優化中，通常會選用強度較高的充填材料或者使用膠結的方式。在進行膠結充填中，針對巖層應力較大或者在金礦的采礦過程中巖石破壞較為嚴重碎化的區域，采用增加填充漿料的濃度或者改用強度較高的充填體進行施工，同時需要提交充填接頂的高度。

（2）采礦和充填的轉換時間。在完成金礦的采礦后，需要立即進行充填的工作，這樣才能及時對金礦周圍巖石和礦體起到支撐的作用，避免了周圍巖層因為沒有充填體的支撐和約束，導致大面積的變形，從而出現地表的坍塌現象。但如果在此過程中充填轉換的時間較長，金礦周圍的巖層的移動破壞的速度會加快，尤其是被破壞的巖體部分，時間過長，會導致地表巖移滯后期產生嚴重的影響。所以在此過程中，可以在采礦的同時進行充填工作，這樣就可以避免在采充過程中存在時間較長的現象，使得周圍的巖層能夠及時受到充填體的約束和支撐作用。

（3）充填在礦坑中的充填體作用力。在進行充填施工期間，充填體會在充入礦區后進行自然沉降——凝固，在此過程中，首先會發生靜止水平側壓力的作用，促使充填體的強度能夠提升，讓黏聚力增強到能夠維持穩定的狀態。在金礦的現場開采當中，礦體傾斜的角度均為30°，這是填充膠結材料的必備條件。這樣在金礦鏟運機運轉過程中會加快對充填的夯實，促使其產生主動作用力。

2 在金礦充填中的巖石力學的分析

在此次金礦的開采過程中，選用的是上向進路充填采礦法進行，采礦的過程是在回采的進路中完成的，所以需要保持回采進路、聯絡巷道及金礦沿脈平巷的良好狀態，保證安全生產，提高其回收效率。

（1）采用回路采礦方式的礦坑巖體的應力分析。采用回采進路開采時，對于作用在進路的頂板上的壓力會沿著進路向前挖掘的方向形成波狀的分布。在應力的升高區域，所挖掘的進路兩邊的拱腳和力墻的垂直應力大于墻心的應力。對于礦山上分段的回采程度和下分段的進路周圍的巖層穩定性也具有較大的影響。此時上分段會存在未爆的礦石體，下分段產生集中的應力，并對頂板產生水平拉力，導致進路發生開裂、片幫和冒頂現象。

（2）采用進路回采方式其周圍的巖石應力分布分析。如圖1所示，當進路的布置的相互位置不同時，所產生的巖石的力學也會存在較大的差異。這種規律一般是按照上下分層回采進路對應力交錯成菱形的布置方式所引起的，也是決定應力的分布和穩定極限的關鍵。當兩者處于同一條件下時，分段回采進路對應的垂直布置，在巖體的應力分布上要比菱形的布置均勻，僅僅會在拐角處出現應力集中的情況，對于承受地表或者巖層的壓力方面及維持穩定性方面比其余方式較好。由圖1可以看出，當作用在菱形的回采進路上的應力主要是垂直作用的壓力，并且在起到支撐的同時會將進路的斷面處的彎角和上下分段相鄰處產生最大的集中應力。當荷載條件相同時，進路中的分層高度會隨之減小，間距也會縮小，回采的進路斷面增加，在經過極限的荷載過程中，會將集中應力的部位進行剪切的破壞，避免引起整個礦區的坍塌。

（3）相鄰進路之間的回采當時對巖石應力的分析。在回采進路中，會因為分段的原因選擇適合的平行回采、氮進路單側回采或者雙側回采的方式。這幾種回采方式中，平行回采進路所產生的周邊應力是最大的，也會導致進路聯絡道發生相互的影響。所以采用回采一段，隔離一段的方式使各進路回采的工作面之間形成斜線階梯狀的屏障，且相互之間的距離控制在4.6米左右。這樣不僅應力不會產生疊加，也更利于維護巖石體的整體穩定性。

3 結束語

由以上可知，在金礦的開采過程中，需要結合實際的地質巖層及對硬度的要求，進行巖層的分析，并及時進行充填工作，這樣才能保證其整體的穩定性。

［1］劉國喜，董山.某金礦采礦方法的優化選擇及巖石力學分析［J］.金屬礦山，2012，09：24-28+36.

［2］蔡美峰.巖石力學在金屬礦山采礦工程中的應用［J］.金屬礦山，2006，01：28-33.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.113