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【摘要】本文主要从岩石力学概述、采矿工程中岩体力学的特点、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用、力学问题与采矿工程的关系等方面进行了探讨。
【关键词】岩石力学；采矿工程；应用
中图分类号：P581文献标识码： A
一、前言
我国岩石力学的研究越来越受到重视，岩石力学在采矿工程中的应用也越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。
二、岩石力学概述
1.岩体力学的时代背景
岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科，虽然说不是一门系统的学科，但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题，因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化，处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来，尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大，我国优秀岩石工作者经过不懈努力，已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看，与国际先进水平相比，尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果，并将成果转化为生产力产生效益这一方面，尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果，未能充分应用于工程实践中去，发挥出更大的效益。
2.我国岩体力学的发展历史和现状
在新中国成立前，岩体力学研究基本上属于空白的。尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设，如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后，我国充分发挥社会主义制度的优越性，对岩体力学中的一些前沿课题，在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在文化大革命期间，岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰，我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神，在很多的重点水电工程(如葛洲坝，刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线)，做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后，我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的实践成功的基础上，我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。
三、采矿工程中岩体力学的特点
采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。由于岩体中具有天然应力、地下水等，并发育有各种结构面，所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性，而且还具有非线弹性、非连续性，以及非均质和各向异性等特征。对于这样一种复杂的介质，不仅研究内容非常复杂，而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。
国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法，这是一种静态的确定性分析方法，而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的，是动态的不确定性的；该方法是基于土力学理论提出来的，不能考虑实际的岩体条件，如断层、节理的存在，同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的，但对深凹露天矿设计并不适用。
为了克服传统的极限平衡分析方法的不足，必须采用现代的科学技术，充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件，通过定量的计算分析，实现边坡设计的优化。具体的试试路线为：采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法，对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析，在保证安全的前提下，尽可能低提高边坡角，减少剥离量，尽可能地减少生产成本，增加矿石产量和矿山效益。
四、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用
1.深部开采造成的危害性分析
众所周知，对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程，在实际的施工中，很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况，正是由于这类事故的发生概率很高，所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如，南非国家就曾经历过大型的岩爆，其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸，不仅破坏力极强，杀伤力也是极大的，然而，就目前的采矿工程建设安全防范措施来看，对这方面的重视程度还不是很大。
2.就矿山地应力场的测量分析
所谓的地应力，其实质就是存储在地质地层中的天然力量，这种力量，也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量，在进行开采或者挖掘工作之前，对其进行充分的研究和分析是十分有必要的，在实际的采矿工程之中，只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况，才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进，人类生存的地球已经经历了多次的构造运动，逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的，要想实现采矿工程的安全施工，加强对其的实地应用力测量是很有必要的。
3.矿场边坡设计
现如今，我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变，随着开采难度的不断加大，如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了，由于近年来边坡滑移事故的不断出现，矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战，然而，在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题，鉴于这种情况的出现，在实际的施工中，我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量，与此同时，还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用，并保证在安全施工的条件下，减少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
五、力学问题与采矿工程的关系
1.钻井工作
在具体的采矿工程中，对于钻井的选型，要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故，比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等，就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。
2.矿场环境监测
在具体的采矿工程中，要对采场的地压进行监测，当出现异常情况的时候，及时预警，同时要考查矿石滚动的规律，一次预防意外事故的发生。对采矿区的外围路段也要进行严密监测，对露天陡坡进行监测，确保其稳定性。
3.爆破工作
对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注，努力做好岩爆机制的预防，关注硬岩的非爆炸破碎方法，研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。
4.崩落采矿工作
对于崩落采矿工作，要做到：了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素，注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用，其主要的应用范围有：应用岩体自身特征，結合地应力对工程进行控制，达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时，运用力学充分掌握岩体的断层特点，深入研究岩体的可崩性，才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。
5.岩石力学在采矿工程中应用现状
要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作，可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险，并且这类事故是常有发生的，目前已经有很多国家有过类似的经历，但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视，施工队伍对矿山的开采已经越来越深入，所面临的危险也自然越来越大，因此对于这方面必须加以重视，应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查，应力测量以及一些岩石力学实验，通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理，从而对岩爆进行一定的防治工作。
六、结束语
随着科技的不断进步与发展，加强对岩石力学技术的研究，可以更好的使其指导采矿工程的施工，是非常有现实意义的研究。
参考文献：
[1] 彭海辉.岩石力学在采矿工程中的研究[J].中华民居.2013（3）:166-168.
[2] 王朝.岩石力学在采矿工程中的研究[J].新西部下半.2012（3）:16-18.
[3] 高洁.岩石力学在采矿工程中的研究[J].价值工程.2013（6）:66-69.
【关键词】岩石力学；采矿工程；应用
中图分类号：P581文献标识码： A
一、前言
我国岩石力学的研究越来越受到重视，岩石力学在采矿工程中的应用也越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。
二、岩石力学概述
1.岩体力学的时代背景
岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科，虽然说不是一门系统的学科，但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题，因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化，处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来，尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大，我国优秀岩石工作者经过不懈努力，已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看，与国际先进水平相比，尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果，并将成果转化为生产力产生效益这一方面，尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果，未能充分应用于工程实践中去，发挥出更大的效益。
2.我国岩体力学的发展历史和现状
在新中国成立前，岩体力学研究基本上属于空白的。尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设，如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后，我国充分发挥社会主义制度的优越性，对岩体力学中的一些前沿课题，在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在文化大革命期间，岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰，我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神，在很多的重点水电工程(如葛洲坝，刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线)，做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后，我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的实践成功的基础上，我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。
三、采矿工程中岩体力学的特点
采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。由于岩体中具有天然应力、地下水等，并发育有各种结构面，所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性，而且还具有非线弹性、非连续性，以及非均质和各向异性等特征。对于这样一种复杂的介质，不仅研究内容非常复杂，而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。
国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法，这是一种静态的确定性分析方法，而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的，是动态的不确定性的；该方法是基于土力学理论提出来的，不能考虑实际的岩体条件，如断层、节理的存在，同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的，但对深凹露天矿设计并不适用。
为了克服传统的极限平衡分析方法的不足，必须采用现代的科学技术，充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件，通过定量的计算分析，实现边坡设计的优化。具体的试试路线为：采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法，对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析，在保证安全的前提下，尽可能低提高边坡角，减少剥离量，尽可能地减少生产成本，增加矿石产量和矿山效益。
四、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用
1.深部开采造成的危害性分析
众所周知，对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程，在实际的施工中，很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况，正是由于这类事故的发生概率很高，所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如，南非国家就曾经历过大型的岩爆，其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸，不仅破坏力极强，杀伤力也是极大的，然而，就目前的采矿工程建设安全防范措施来看，对这方面的重视程度还不是很大。
2.就矿山地应力场的测量分析
所谓的地应力，其实质就是存储在地质地层中的天然力量，这种力量，也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量，在进行开采或者挖掘工作之前，对其进行充分的研究和分析是十分有必要的，在实际的采矿工程之中，只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况，才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进，人类生存的地球已经经历了多次的构造运动，逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的，要想实现采矿工程的安全施工，加强对其的实地应用力测量是很有必要的。
3.矿场边坡设计
现如今，我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变，随着开采难度的不断加大，如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了，由于近年来边坡滑移事故的不断出现，矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战，然而，在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题，鉴于这种情况的出现，在实际的施工中，我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量，与此同时，还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用，并保证在安全施工的条件下，减少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
五、力学问题与采矿工程的关系
1.钻井工作
在具体的采矿工程中，对于钻井的选型，要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故，比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等，就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。
2.矿场环境监测
在具体的采矿工程中，要对采场的地压进行监测，当出现异常情况的时候，及时预警，同时要考查矿石滚动的规律，一次预防意外事故的发生。对采矿区的外围路段也要进行严密监测，对露天陡坡进行监测，确保其稳定性。
3.爆破工作
对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注，努力做好岩爆机制的预防，关注硬岩的非爆炸破碎方法，研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。
4.崩落采矿工作
对于崩落采矿工作，要做到：了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素，注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用，其主要的应用范围有：应用岩体自身特征，結合地应力对工程进行控制，达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时，运用力学充分掌握岩体的断层特点，深入研究岩体的可崩性，才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。
5.岩石力学在采矿工程中应用现状
要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作，可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险，并且这类事故是常有发生的，目前已经有很多国家有过类似的经历，但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视，施工队伍对矿山的开采已经越来越深入，所面临的危险也自然越来越大，因此对于这方面必须加以重视，应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查，应力测量以及一些岩石力学实验，通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理，从而对岩爆进行一定的防治工作。
六、结束语
随着科技的不断进步与发展，加强对岩石力学技术的研究，可以更好的使其指导采矿工程的施工，是非常有现实意义的研究。
参考文献：
[1] 彭海辉.岩石力学在采矿工程中的研究[J].中华民居.2013（3）:166-168.
[2] 王朝.岩石力学在采矿工程中的研究[J].新西部下半.2012（3）:16-18.
[3] 高洁.岩石力学在采矿工程中的研究[J].价值工程.2013（6）:66-69.