自然崩落法矿山底部结构失稳的防治措施

 自然崩落法矿山底部结构失稳的防治措施

姓名：张雅楠

单位名称：山西北方铜业有限公司铜矿峪矿山西省垣曲县    邮编：043700

摘要：本次研究选择国内铜矿峪矿为工程背景，分析自然崩落法在其中的应用，研究自然崩落法对矿山底部结构矿柱的沿垂直方向受压破坏、岩体受结构面影响造成破坏的失稳现象，通过建立起防治措施，有效解决部分矿山存在底部结构失稳，修复难度较大的问题，借此解决矿山底部结构失稳的情况。

关键词：自然崩落法；矿山底部；结构失稳；防治

引言：21世纪以来伴随着我国经济的快速发展，矿产资源需求在不断增大，我国现阶段已经成为矿产资源生产和消费的大国，经过长时间的资源开发，我国矿产资源不断消耗殆尽。近年来伴随着激烈市场竞争，地下矿山的开采也不断向深度和低品位的矿床演变，自然崩落采矿法高效率的开采方式已经成为了现阶段开采的一种趋势。自然崩落采矿法是地下矿过程中规模较大、成本较低、效率较高的采矿方式，受到了人们的高度关注。自然崩落法的运用，使得矿山的底部结构承担大量采矿的任务。自然崩落采矿法运用在矿物开采期间，很多矿石都需经底部结构运出采场，因为矿山的底部结构的稳定性和平稳性至关重要。由于自然崩落开采的特殊性，使得其底部结构服务年限较长，在复杂的高应力环境下，很容易使底部结构维护风险较高。本文的研究集中从自然崩落采矿法运用在铜矿峪矿为工程背景，采用现场调研、室内试验等诸多方式来探讨自然崩落采矿法在矿山底部结构失稳的现象，并提出相关的防治措施。

1. 自然崩落采矿法底部结构失稳现象

1.1矿山底部结构会存在持续开裂、剥落和区域性扩张问题

自然崩落采矿法的运用有着其他矿石资源无法比拟的优势。自然崩落采矿法主要是依靠矿体底部进行拉底之后，随着拉底推进一些底部结构失稳区域修复后会呈现反复失稳，在拉低面积不断增大的过程中形成自然崩落。自然崩落采矿法在实际矿山开采过程中很容易造成底部结构破坏，使得底部结构失稳现象存在。因此，针对自然崩落采矿法底部结构失稳问题，需要采取相关的措施，建立起防治措施。

自然崩落法矿山底部结构会存在持续开裂、剥落和区域性扩张问题，在此阶段是低压破坏的初期，如果不存在其他技术性问题，应该加强对其破坏力的控制。针对区域性压迫不能缓解的问题和持续性破坏的问题，要排除爆破质量所引发的管理失衡问题。要加大对应力破坏程度的控制，避免工程失去服务产能，生产活动存在失稳现象的原因就在底部结构薄弱，导致应力破坏到一定程度之后，会出现扭曲变形和坍塌的现象。低压的破坏不会导致承压阶段趋于坍塌，会给后续的实际生产活动造成影响。

1.2矿柱的沿垂直方向受压破坏

自然崩落法矿山底部结构破坏主要在于结构稳定性的破坏，稳定性破坏使得工程开展过程中导致底部结构出现失稳。由于局部材料破坏时的结构失稳，前者的破坏方式出现概率较小，工程实践中大部分的结构失稳大多数属于局部材料破坏导致的失稳现象。一般材料的破坏是因为岩体材料破坏导致的，很容易因为受压破坏或受拉力破坏所引起。根据岩石力学角度来说，在最后开采阶段周围的岩体会相继裂开，此时矿体受应力的集中产生破坏和变形的现象，在一定程度上出现应力朝向集中区域，很容易发生矿柱坍塌，矿底失去稳定，形成破坏现象。所以在工程处理过程中，应该减少外部的荷载，增加矿产自身的承载力，可以通过适当的增加出矿速度，来减少矿柱本身所受到的荷载加强，对矿柱产生裂纹发展速度的观察，便于展开进一步的防治。

1.3岩体受结构面影响造成的破坏

岩体受结构面影响造成的破坏一般是较为明显的，例如铜矿峪矿690m中段在2000年开始进行拉底, 2004年末690m中段累计出矿1032万t。面临的问题有大块率高于原来数值,局部应力的集中区域，引起塑性破坏。两侧的岩体容易发生位移，该裂缝从一定程度上会削弱矿柱本身的承载能力，导致这个区域失稳性造成破坏，这种破坏方式主要是工程处理过程中需要结合岩体结构面进行观察。

1.4外围混凝土保护层破坏

外围混凝土保护层破坏的方式主要是由于混凝土与岩石弹性不同，在受到相同力的作用下会产生不同的形变，表现出来的是外围混凝土出现了裂缝和混凝土剥落的现象，影响混凝土内部的稳定性，导致矿柱支撑力度不足，所以破坏程度较低。针对此类问题需要通过重新喷射混凝土保护层的方式，对失稳现象进行有效防治。因为在自然崩落法采矿初期，很容易出现结构不稳的现象，造成底部结构破坏。矿柱受到垂直应力的压缩破坏，或是受到撞击，造成了不均匀的破坏底部结构，破坏的形势会容易受到采矿方式，矿体崩塌特性等因素的影响，需要根据具体的破坏特征，通过因地制宜的方式，完成相应的防治，同时实际采矿过程中也需要进一步的对矿区进行监测，建立起应对方案。

2.自然崩落法矿山底部结构失稳的防治建议

2.1提高拉底爆破质量及选择合理的拉底推进速度

拉底工作是自然崩落法产生的前提，也是控制底部结构失稳的有效手段。实际工程开展过程中，整体拉底的下部进行爆破，会建立起相应的空间。该空间的面积在足够大时就会产生崩落现象，针对矿体大面积拉底会破坏内部应力平衡时，需要与推进的方向保持一致，推进过程中要注意拉底台阶经验值为30m时效果最好，拉底线在平面上要与阶梯状分布排列，同时注重相隔的距离，不能过大。

2.2拉底爆破的质量管理

拉底爆破的质量管理关系到拉底工作是否能够实施的关键，对爆破质量需要高度重视。为解决此类问题，首先需要对现场地质情况进行勘察，借助岩石的状况，设备的状况进一步优化，建立设计方案，包括孔距、孔底距和排距等设计参数。同时要尽可能保证拉底少掉底不掉底，确保道路顺畅，降低爆破的准备难度，爆破周期中深孔的积压量要控制在合理范围之内，确保深孔的利用率。

2.3底部结构支护形式的建立

为推动优化底部结构，设计参数提高其稳定性，可以结合地质岩、力学、矿山压力等方面研究成果，确保地以结构的设计参数，适当的加大底部支护结构的规模来不断增强稳定性。实际设计过程中，可以通过放矿过程中加强对于底部结构支护形式的多样化管理，确保岩石结构的完整性，并稳固矿山并建立起相应的支护管理模式，对于矿口区域要进行加固处理，以应对岩石长期冲击所造成的磨损现象。针对当前浅表矿产的不断减少，采矿作业过程中要不断的进行深入转移，来确保采矿工作的有序进行，做好实时的监测，对地下矿产来说要积极的寻找合理的监测手段，来推动采矿行业的快速发展。

结束语：

自然崩落采矿法是某一阶段矿体底部进行拉底，通过爆破，采用回采工艺，开采出10米左右的矿产，为上部矿体开采创造自由空间。崩落的矿石需要经过底部结构，由装运设备运出采场，一旦底部结构施工完成，采矿生产阶段无法直接完成修改，会影响到生产的安全，出矿的效率。本文的研究结合实际矿山案例分析，自然崩落矿山底部结构失稳现象以及具体的防治建议。

参考文献：

[1]梁超,王李管. DIMINE软件在自然崩落法中的应用[J]. 采矿技术,2018,18(03):74-77.

[2]黄明清,王贻明,高谦. 自然崩落法漏斗放矿规律三维模拟[J]. 金属矿山,2018,(03):151-155.

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