金屬礦山安全開采深度研究與思考

李長富，張瑞萍

（云南金沙礦業股份有限公司，云南 東川 654100）

在開采金屬礦山的過程中，由于不同礦層之間的相互干擾和影響，會對礦山的安全開采帶來不利的影響，其工程的布置以及地壓的相互作用會使開采的過程不穩定，從而不利于開發礦山。

因此，研究金屬礦山的合理開采深度和開采礦層的順序，對降低金屬礦山和礦層間的相互干擾有一定的積極影響。文章深入探究了金屬礦山的基本結構以及開采礦層的基本特征，分析了礦山安全開采深度和礦層間距、開采角度和礦層傾角等各個方面的關系，并在此基礎上對礦層間距、開采角度和礦層傾角進行分析和研究。

根據在不同開采深度與觀測點間的距離關系進行分析，探討了在不同情況下的開采深度與觀測點的距離規律，總結出了先進行下層開采再進行上層開采，按照順序進行開采的規律，在此基礎上提出了適用于不同開采深度的安全開采金屬礦山的方法。本文通過研究金屬礦山在開采時礦層間的相互擾動關系，形成了安全開采深度與金屬礦山點間距離的相互關系式，有利于對安全開采金屬礦山提供數據支持和科學依據。

1 金屬礦山安全開采深度的影響因素分析

金屬礦山根據礦層傾角的不同分為緩傾斜金屬礦山、傾斜金屬礦山和急傾斜金屬礦山。緩傾斜金屬礦山的礦層傾角一般小于30度，開采角度一般要大于礦層本身的傾角，在對金屬礦山開采的過程中，下層礦體在上層礦體的開采范圍以內，在這種情況下，要先開采上層礦體，后開采下層礦體，這樣可以減少對金屬礦山本身結構的影響，對礦層間的相互干擾和影響的范圍較小。

因此，開采緩傾斜的礦山應該采用從上到下開的開采順序，采用房住法的開采方法[1]。

開采急傾斜的金屬礦山，由于礦層傾角和開采角度鄉下很小，相鄰礦體之間的距離很近，相鄰礦層之間的影響范圍較大，無論用什么方法開采礦體，都會對相鄰礦層產生很大的影響，由于急傾斜礦山的上下層礦體之間的影響范圍較大，不利于保證金屬礦山的安全開采。采用不同的開采方式對礦層間的影響程度是不一樣的，因此，在進行急傾斜礦山的開采時，要科學分析礦體的開采順序和開采角度，避免出現開采事故。本文通過對急傾斜金屬礦山的研究，深入分析了相鄰礦層間的影響關系和安全開采深有利于確定科學的開采方式和科學的開采深度，保證了對金屬礦山的安全開采。

相鄰礦層間的開采擾動和相互關系是金屬礦山確定開采深度的重要指標。礦層間的開采擾動十分復雜，并受到多種因素的制約，需要對其進行科學深入的分析?，F階段，是通過礦山的移動角來確定不同巖層之間的相互影響范圍。一般通過對礦山的實際測量和經驗的總結來確定巖石的移動角。

金屬礦山的巖層開采范圍受到巖石移動角的影響。礦層之間的距離越大，上層礦層對下層礦層的影響就越小。相反，礦層之間的距離越小，上層礦層對下層礦層的影響就隨著各礦越大，進而安全開采的深度就越大。

同上所示，根據下層礦層的巖石移動角可以判斷上下層礦層之間影響范圍的大小，下層礦層的擾動范圍越大，可進行安全開采的深度就越大。上層礦層的攪動范圍往往小于下層礦層開采的攪動范圍。

表1 開采深度與觀測點間距離的關系

金屬礦山的安全開采深度對金屬礦山的安全開采有著深刻的影響，關系到開采的安全與否。

本文通過對金屬礦山的開采方式和礦層間的相互影響關系的分析，確定了先開采上層礦體后采下層礦體時的安全開采深度、先開采下層礦體后采上層礦體時的安全開采深度以及開采角度與巖石角度之間的關系，對金屬礦山的安全開采提供了科學的依據[2]。

2 金屬礦安全開采深度的單因素影響規律分析

通過分析金屬礦山的安全開采深度和礦層之間的關系，開采角度和巖石傾角的關系，建立了函數解析式，通過解析式來計算出金屬礦山的安全開采深度。通過分析得出，礦層間的安全開采深度受到礦層深度和礦層間的相互作用的影響。礦層的深度越小，礦層間的相互作用也就越小，得出的開采深度也就越小。相反，礦層的深度越大，礦層間的相互作用也就越大，得出的開采深度也就越大[3]。

當礦層的傾角小于巖石移動角時，根據函數公式的計算得出開采深度小于零，不能對其進行開采，因此，該數據沒有任何的參考價值和實際意義。

由此得出結論，只有當礦層的傾角大于巖石移動角時，該公式才成立，開采深度大于零，要將開采的礦體處于下層礦體的開采范圍之內，這樣進行計算而得出的數據才有實際參考作用和價值[4]。

表2 安全開采深度H與下盤巖石移動角的關系（a=10 m；α2=60°）

下層巖石的移動角在45度至55度的范圍之間是，對應的礦體傾角的范圍在60度至80度的范圍，金屬礦山的安全開采深受到度礦層間距的影響，隨著礦層間距的變化而變化，礦層的間距越小，對應的開采深度就越??；礦層的間距越大，對應的開采深度就越大。當礦層的間距小于5米時，所對應的開采深度的范圍在8米至68米之間；當礦層的間距在5米至10米之間是時，所對應的開采深度的范圍在9米至135米之間。金屬礦山的安全開采深度該現象的主要原因是礦層的傾角與巖石的移動角之間的相差的范圍較大。當巖石的移動角和礦體傾角相差的范圍較小時，對應的安全開采深度將達到百米以上，這個數值遠遠超出了我國對金屬礦山的實際開采深度。因此，根據這個規律，可以得出以下結論，根據巖石移動角和礦體傾角之間的差異越大，安全開采深度就越小；反之，巖石移動角與礦體傾角的差異越小，對應的安全開采深度就越小。當巖石移動角與礦體傾角的數值比較接近時，可以采用比較大的巖石開采深度；當巖石移動角遠遠大于礦體傾角的數值時，需要采用較小的巖石開采深度[5]。

當礦層之間的間距小于20米時，對應的安全開采深度要小于40米；當礦層之間的間距大于20米時，對應的安全開采深度要大于60米。根據金屬礦山的開采工程的安全科學數據分析，安全開采的深度最大不能超過61米，因此，對于礦層之間的間距大于20米的礦山而言，不能采取和緩傾角礦山和傾角一樣的模式進行礦山的開采，要采用特殊的開采辦法并利用特殊的開采工具。

3 結語

礦層間的間距和礦體傾角以及開采角度有影響著對金屬礦山安全開采深度，其中礦體傾角與開采深度呈現正相關，而礦層間的間距與礦體傾角呈現出負相關的趨勢。要研究金屬礦山的安全開采深度的影響因素，就要對礦層間距、礦體傾角和開采角度的三者之間建立實驗方案，進行科學分析。

各個相關因素對先開采上層礦體后采下層礦體時安全開采深度H的影響程度對上層礦體的巖石移動角影響最大、對礦層傾角的影響程度最小，而巖石移動角對巖石的開采深度影響最大，是主要的影響因素。

各個相關因素對先開采下層礦體后采上層礦體，還是先開采上層礦體后開采上層礦體有著不同的影響，礦層間距是安全開采深度的主要影響因素，本文通過分析各個相關因素對金屬礦山安全開采深度的影響，總結出了金屬礦山的不同高度與其安全開采深度的不同數值的變化規律和特點，總結出了相關結論，為選取金屬礦山的安全開采深度提供了定量的參考數值和參考依據。

[1]唐紹輝,黃英華,潘懿．災害性群空區深部開采采場結構參數優化研究[J]．中國礦業,2017,18(11)：65-68．

[2]林坤峰,柯麗華,馬志偉．上橫山緩傾斜多層釩礦合理采礦方法探討[J]．中國礦業,2017,22(2)：92-95．

[3]漆濤,石平五,王拴存,等．急斜近距煤層聯合開采礦壓顯現規律[J]．礦山壓力與頂板管理,2017,21(3)：62-64．

[4]王文會,閆順玲,原香民．尹格莊金礦開拓中段高度的研究[J]．采礦技術,2017,2(3)：30-32．

[5]高峰,周科平,胡建華,等．充填體下礦體開采安全頂板厚度數學預測模型[J]．巖土力學,2017,29(1)：177-181．