关于金矿采矿方法的优化选择及岩石力学研究.pdf

柬工案 技术 1 2 4 关于金矿采矿方法的优化选择及岩石力学研究 孙伟栋 山东省招远市金亭岭矿业有限公司 ， 山东 招远 2 6 5 4 0 0 J 摘要因为中国特殊的地质结构，金矿的开采在所有类别的矿石开采当中所占的比重较大。为保证充分地开采出合格的金矿，本文以实际的 金矿开采为例，选用不同的方式进行金矿开采， 对其采矿方法的优化选择和对周围的岩石力学进行 了 研究。 关键词金矿 ； 采矿方法 ； 优化选择 ； 岩石力学 O O I 1 0 ． 1 6 6 4 0 ／ j ． c n k i ． 3 7 1 2 2 2 ／ t ． 2 0 1 6 ． 2 0 ． 1 1 3 本文中所选用的金矿位于华北板块，沂沐断裂带的东侧，金矿区 域内的地层结构比较简单，断裂的构造和岩浆岩遍布在内。主要的岩 性为含有沙砾的长石砂岩、硬砂岩并且黏土质砂岩较多。地层中的第 一 层是比较松散的堆积物，所以对埋藏的金矿的开采方法，必须对采 矿周围的岩石应力进行研究， 并且在传统的开采方式上进行优化处理。 1 金矿采矿方法的优化选择 在这个金矿的开采过程中，因为是深入地下层的开采，所以需要 选择的采矿方法需对地压具有一定的控制作用，经工程施工团队的商 讨后，最终确定采用上向进路充填采矿法。为保证矿坑的稳定 ，避免 造成地表的坍塌，在采矿时，施工团队根据矿山地质的实际状况，从 进路充填体积充填作业方面对进路充填采矿办法进行分析，并提出了 相应 的优化建议 。 1 充填体强度。在进行金矿的采矿过程中，如果所选用的充 填材料强度与金矿中的岩层强度相差太大，那么充填体的强度会直接 影响到周围岩层应力的传递和吸收的效果。当充填体的强度较高时， 其自立性会相对较好，很容易就达到支撑金矿周围岩层维护采矿场的 稳定性的作用。当周围岩层或者矿柱的破坏的压力增高为了更好地控 制周围岩层 ，需要延缓其变形移动的时间，让其滞后期限得到延长。 所以在优化中， 通常会选用强度较高的充填材料或者使用胶结的方式。 在进行胶结充填中，针对岩层应力较大或者在金矿的采矿过程中岩石 破坏较为严重碎化的区域 ，采用增加填充浆料的浓度或者改用强度较 高的充填体进行施工，同时需要提交充填接顶的高度。 2 采矿和充填的转换时间。在完成金矿的采矿后，需要立即 进行充填的工作，这样才能及时对金矿周围岩石和矿体起到支撑的作 用，避免了周围岩层因为没有充填体的支撑和约束，导致大面积的变 形，从而出现地表的坍塌现象。但如果在此过程中充填转换的时间较 长，金矿周围的岩层的移动破坏的速度会加快，尤其是被破坏的岩体 部分 ，时间过长，会导致地表岩移滞后期产生严重的影响。所以在此 过程中，可以在采矿的同时进行充填工作，这样就可以避免在采充过 程中存在时间较长的现象，使得周围的岩层能够及时受到充填体的约 束和支撑作用。 3 充填在矿坑中的充填体作用力。在进行充填施工期间，充 填体会在充入矿区后进行 自 然沉降凝固，在此过程中，首先会发 生静止水平侧压力的作用，促使充填体的强度能够提升，让黏聚力增 强到能够维持稳定的状态。在金矿的现场开采当中， 矿体倾斜的角度 均为 3 O 。，这是填充胶结材料的必备条件。这样在金矿铲运机运转过 程中会加快对充填的夯实，促使其产生主动作用力。 2 在金矿充填中的岩石力学的分析 在此次金矿的开采过程中， 选用的是上向进路充填采矿法进行， 采矿的过程是在回采的进路中完成的，所以需要保持回采进路、联络 巷道及金矿沿脉平巷的良好状态， 保证安全生产，提高其回收效率。 1 采用回路采矿方式的矿坑岩体的应力分析。采用回采进路 开采时，对于作用在进路的顶板上的压力会沿着进路向前挖掘的方向 形成波状 的分布 。在应 力的升高区域 ，所挖 掘的进路两边 的拱脚和力 墙的垂直应 力大 于墙心的应力 。对于矿 山上分段的 回采程度和 下分段 的进路周围的岩层稳定性也具有较大的影响。此时上分段会存在末爆 的矿石体 ， 下分段产生集中的应力，并对顶板产生水平拉力，导致进 路发生开裂、片帮和冒顶现象。 2 采用进路回采方式其周围的岩石应力分布分析。如图 1 所示， 当进路的布置的相互位置不同时，所产生的岩石的力学也会存在较大 的差异。这种规律～般是按照上下分层回采进路对应力交错成菱形的 布置方式所引起的，也是决定应力的分布和稳定极限的关键。当两者 处于同一条件下时，分段回采进路对应的垂直布置，在岩体的应力分 布上要比菱形的布置均匀，仅仅会在拐角处出现应力集中的情况，对 于承受地表或者岩层的压力方面及维持稳定性方面比其余方式较好。 由图1 可以看出，当作用在菱形的回采进路上的应力主要是垂直作用 的压力，并且在起到支撑的同时会将进路的断面处的弯角和上下分段 相邻处产生最大的集中应力。当荷载条件相同时，进路中的分层高度 会随之减小，间距也会缩小，回采的进路断面增加，在经过极限的荷 载过程中，会将集中应力的部位进行剪切的破坏，避免引起整个矿区 的坍塌 。 图 1 上下分层 间的进路 回采方式 3 相邻进路之间的回采当时对岩石应力的分析。 在回采进路中， 会因为分段的原因选择适合的平行回采、氮进路单侧回采或者双侧回 采的方式。这几种回采方式中，平行回采进路所产生的周边应力是最 大的，也会导致进路联络道发生相互的影响。所以采用回采一段，隔 离一段的方式使各进路回采的工作面之间形成斜线阶梯状的屏障，且 相互之间的距离控制在 4 ． 6 米左右。这样不仅应力不会产生叠加，也 更利于维护岩石体的整体稳定性。 3 结束语 由以上可知 ，在金矿的开采过程中，需要结合实际的地质岩层及 对硬度的要求，进行岩层的分析 ，并及时进行充填工作 ，这样才能保 证其整体的稳定性。 参考文献 [ 1 ]刘国喜 ， 董山． 某金矿采矿方法的优化选择及岩石力学分析 [ J ] ． 金属矿 山 ， 2 0 1 2 ， 0 9 2 4 - 2 8 3 6 ． [ 2 】 蔡 美峰 ． 岩石力学在金属矿 山采矿工程 中的应用 [ J 】 ． 金属矿 山 。 2 0 0 6 ． 0 1 2 8 3 3 ．