姜朋

（招遠市招金金歐礦業(yè)有限公司 山東 招遠 265400）

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

關鍵詞：地壓顯現；數值分析；采礦方法

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，對于礦產資源的需求也在不斷增加，這使得對礦山的開采也轉向深部開采，而深部礦山開采當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礦山開采的關鍵。

一、礦山數值模擬分析

目前，模型試驗和現場監(jiān)測在巖層控制研究和地壓控制應用中為主要的方法，但由于地質體 的天然狀態(tài)所具有的許多復雜性使得解析解很難求得。而隨著近年來計算機技術的不斷發(fā)展，其與數學建模之間的關系也日益密切，數值模擬計算方法開始被逐漸應用到各個領域當中，礦山采礦中也開始嘗試應用數值模擬方法進行分析，通過對特定段進行數值建模來分析其目標數據變化，在現代采礦業(yè)當中也是比較常見的方法，尤其是對于地壓顯現的礦山來說，其本身地壓變化情況可以通過數值模擬分析來獲得相應的數據，根據數據來確定相應的采礦方法，從而能夠為采礦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，產狀傾向在150～155°之間，片狀構造，礦體下面為凝灰質千枚巖，對于淺部礦體的開采是采用淺孔留礦法進行的，而隨著對礦體開采深度的加深，當前已經進入到深部開采狀態(tài)下，地壓已經開始明顯顯現出來，礦體下的千枚巖在壓力作用下出現巖片分開或是折斷等現象，存在發(fā)生安全事故的風險，對于天井的支護工作難度也在不斷加大，需要對深部采礦方法進行調整。

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

二、地壓顯現礦山的采礦方法

通過數值分析工具對該礦山進行分析的結果可知，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，也隨著地壓顯現的愈發(fā)明顯，兩者都已經到了破壞界限位置，這就使得采場容易發(fā)生礦柱片幫或是頂板冒落等危險，因而在采礦方法上應該選擇能夠減少采場暴露面積的方法來實施開采，從目前的采礦技術來看，主要是有三種方法可供參考。

（一）留礦采礦嗣后尾砂膠結充填法。這種方法是先對礦柱進行開采，然后用尾砂膠結對其進行充填，使礦柱部位在經過充填之后達到養(yǎng)護強度之后再對礦塊進行開采，后續(xù)對頂底柱進行開采，并用灰砂對其附近進行充填，這樣來減少采場的暴露面積。

（二）人工頂底柱留礦采礦嗣后尾砂膠結充填法。這種方法與上面的采礦方法存在相似之處，不同在于需要先構建人工頂底柱和間柱，然后再對礦體進行開采，在開采結束之后再用尾砂膠結對其空區(qū)進行充填，這種方法是借助于人工頂底柱來增強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）上向分層尾砂膠結充填方法。這種方法是對上層用尾砂膠結進行充填，在進行上層開采時先將下層用尾砂膠結充填上，然后開采完畢之后將下層挖開，將上層用尾砂膠結填充上，這樣采場暴露出來的面積是最小的，對礦石進行回采的概率也是最高的，在開采結束之后也能夠較好對地壓進行控制。

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，能夠對地壓進行有效的控制，從而有效提升地壓顯現礦山的開采安全性，還能夠在一定程度上提高礦石回踩率，提高礦山的生產率，但在經濟成本上花費較多，需要投入更多資金來實施這種采礦方法。而第一種采礦方法和第二種采礦方法在本質上有著相通之處，都是在礦石采完一次之后進行填充，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，經過上面數值分析，采場當中的暴露面積要控制在150㎡以下，再用尾砂膠結進行充填之后，頂板圍巖還是容易冒落。而方法二當中應用了人工頂底柱雖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，但人工頂底柱的施工上也需要投入較多的費用，包括混凝土攪拌和輸送施工都會產生一定的費用，在一定程度上增加了經濟成本。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，因而綜上進行分析，對于本次研究當中的礦山應該采用上向分層尾砂膠結充填法來進行采礦，這樣能夠有效控制地壓，提升采礦的安全性。

結語：

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

參考文獻：

[1]江波.框架式礦柱采礦法采場穩(wěn)定性數值分析及現場監(jiān)測[J].采礦技術，2015，15（4）：27-29.

[2]許宏亮，劉召勝.用Mathews穩(wěn)定圖法與數值分析法優(yōu)化充填開采礦山采場結構參數[J].金屬礦山，2015，（12）：19-23.

[3]張偉，倪彬，劉曉明.數值分析技術在地壓顯現礦山采礦方法選擇中的應用[J].中國礦山工程，2014，43（1）：1-4.

[4]金毅，宋慧波，潘結南等.煤微觀結構三維表征及其孔-滲時空演化模式數值分析[J].巖石力學與工程學報，2013，32（A01）：2632-2641.

[5]余偉健.大面積充填采礦時的流固耦合數值分析及優(yōu)化[J].礦業(yè)工程研究，2009，24（4）：11-17.