熊健
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摘要：我国社会的不断发展需要很多资源的支持，其中矿产资源占着非常重要的比重，而且矿产资源开采是国民经济基础性支柱产业之一- ,涉及国民经济中的钢铁、煤炭、有色金属、黄金、化工及非金属工业等许多领域。矿产资源的勘探、开发和利用是国民经济重要基础产业之一。据统计,我国92%以上的一次能源、80%的工业原材料、70%以上的农业生产资料都来自于矿产资源。但是目前我国的千层矿产资源都已经消耗殆尽，因此为了发展的需要，就需要去开发开发新的开采方向。本文就基于深部矿岩工程条件与开挖的稳定性进行了分析。
关键词：深部矿岩；工程条件；开挖稳定性
引言：随着社会的发展，我国的浅地表矿产资源已经消耗殆尽。然而我国对于矿产资源的需求日益增长，因此，在接下来的开过过程中，深井开采将是我国矿山的发展方向。随着开采深度的逐渐增大，采场围岩的岩石力学性质、地应力等地质特性与浅井比较均发生了根本的变化，岩爆、岩层冒落频繁发生，常规的采矿方法无法实现安全开采。同时，深井开采还产生更多的尾砂、矸石等废料，严重地污染地表环境。充填采矿法可以将地表堆积废料回填到井下，以处理采空区，进而大大提高回采作业安全程度，将深部资源回收率提高30%，且解决地表堆积废料造成的环境污染，实现绿色开采。因此,充填采矿法成为深井开最安全的、回采率最高的、最环保的采矿方法。
一、开挖稳定性的方法
下向进路胶结充填采矿法以作业面较小暴露、资源回收率高、安全性高等优点迅速成为下向分层充填采矿法的最主要方案。上世纪70年代初,我国金川公司龙首矿首次引进下向进路胶结充填采矿法，并在使用过程中进行了大量的改进和完善。随着这-采矿技术的日趋成熟，逐渐在全国得到普遍推广应用。近年来，随着无轨机械化采矿设备的推广，大大扩展了下向进路胶结充填 采矿法的内涵和应用，使之已经成为- -种高强度、 高效率、高回收率的采矿方法。目前，我国应用下向进路胶结充填采矿法的矿山有金川二矿区、山东焦家金矿、江西武山铜矿、新疆喀拉通克铜矿、内蒙古大水清金矿、山东灵山金矿等。
二、深部矿岩的工程条件
1. 深部矿体回采时优选隔三采一出矿方案.10000分析结果显示，由于隔三采一出矿时，矿房两侧临时矿柱的厚度较隔二采一方案厚，: 更为重要的是，在进行隔二采一一出矿时， 由于开采矿房两侧临时矿柱结构组成不相同(一侧为矿岩，一侧为充填体) ,根据相当梁理论，这种组成下，容易在项板产生较大的应 力集中现象，对于两侧支撑矿柱的稳定性也不利;采用隔三采- -出矿方案时，在进行矿 房的回采时，其两侧临时矿柱结构组成统一(均为矿体或者充填体) ,由于两侧临时矿柱受力及变形特性基本相同，从而使得项板及矿柱应力分布比较均匀，有利于回采充填过程的稳定进行。
2.每层矿房进尺深度保持交错分布。
对充填体接触面受力状态分析发现，应力集中现象主要发生在变截面位置，尤其是在发生突变位置，而对于突变位置外围，应力分布比较均匀，且较小。因此，建议开采矿体时，上下分层开采过程中，尽量不要寻求矿体结构的规则性，而是尽量保持开采矿体表面的凹凸不平，反应在采矿过程中，就是每层矿房的进尺深度保持交错分布，使得后续充填体表面应力集中现象尽可能的分散，而不是较为集中的出现在某些危险区域。
3.对盘区两侧斜.上方岩体稳定性状态进行实时监测。
模型单元屈服状态显示，位于充填体正上方岩体在初始扰动后，如果能够及时控制其变形，后续开采过程中,其屈服单元区域并没有明显发生变化，相反，位于盘区两侧斜上方条带上的岩体,发生剪切与拉伸屈服体积比较大。虽然数值分析过程中并没有发生较大的位移和变形，但是其潜在的威胁不可忽视，在开采过程中，要时刻关注这一-范围内的岩体稳定性变化，做到对其变形、沉降规律的实时监测。
三、在数值模拟过程中，在尽可能的做到保持计算精度的前提下，因为局限于计算机硬件的不足，仅仅对继续开采的前两层围岩的应力状态、变形和位移进行了对比分析，由此导致计算结果的差异性比较小，并不显著,但是仔细观察章内附图与数据统计图,仍然会发现两种回采方式对岩体综合稳定性影响上的差异。继续进行矿体的回采,这种差异会逐渐的显示出来，并且比较明显。选择合理的回采方案，可以得到较为理想的安全作业环境和经济效益。在保持地质条件、地应力分布状态、采矿结构尺寸和充填材料力学性质不变的情况下，采用FLAC3D数值分析软件，对两种回采方案的综合参数进行系统研究，可以得出：
1.从盘区内最大主应力与最小主应力分布规律来分析。隔三采-回采矿体时，较隔二采一-回采方案能够更好地改善充填体中的应力分布状态,使得盘区内充填体周边的应力集中现象减弱，分布更趋于均匀，这样有利于提高充填体的稳定性，达到在不改变充填体材料力学性质条件下，提高矿区充填体稳定性的目的，降低回采过程对充填体稳 定性造成的影响和危害:
2.从充填体表面结构单元的应力状态与位移状态来分析。两种回采方式都在充填体与围岩接触面上产生了较大的应力集中现象，且高度集中于凹凸面根部;高应力集中导致了接触面上结构单元发生较多的剪切滑移和法向分离,这些都不利于充填体结构的稳定性。这一计算结果从侧面印证了开采活动对于上部厚大充填体结构稳定性的影响不可忽略;
3.从垂直位移量的变化来分析。两种回采方案中，围岩的移动方向大致相似:上部充填体发生竖向的沉降位移，回采层范围内区域发生整体的竖向隆起变形。但是在仅仅模拟开挖两层的情况下，两种不同回采方式下，围岩体的竖向位移差异已经比较大， 隔三采- -回采矿体时，围岩的移动变形都比隔二采-要小，随着开采深度的不断增加，上覆充填体厚度的不断增大，竖向沉降位移的差值也会越来越大,不同回采方式产生的影响也会越来越明显。由此可见,采用隔三采-布置回采进路,有助于控制围岩的变形,减弱上部充填体的下沉，更好的发挥充填体的支撑作用。
三、结语
综上所述，采用隔三采一回采方式,能多更有效地控制矿岩的変形，减小对矿岩体的挑动，从而有效的控制矿岩座力的释放，利于才填和充填体的稳定。
参考文献：
[1]李腾.大型近况深部充填法采场围岩稳定性分析与控制[D],北京科技大学，2019
[2]姜耀东，刘文刚等.开滦矿区深部开采中巷道围岩稳定性研究[J].岩石力学与工程学报，2005（11）