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1、矿山岩体力学方向摘要：中国虽然地大物博，但是其人口数量也是一个非常庞大的数字，因此对矿产资源的需求量极大。虽然近几年来，我国新能源的种类和开采量不断增多，例如天然气，太阳能，潮汐能，地热能等等。但是我国对矿产资源的需求量在我国能源需求总量中还是处在首位。就拿煤矿来说，虽然近几年来开采量有所下降，但下降比例却非常小。有人对此进行调查，研究结果表明到未来十几年里我国的煤矿开采量还要占总能源使用量的一半以上，到 50 以后才有可能控制在百分之五十之内。因此矿山开采问题不容小觑，我们应该大力发展先进矿产岩体力学技术。关键词：矿山岩体力学，开采工程，采矿事故，数字化矿山模式。近年来，在我国的矿产资源的开
2、采中，遇到了很多问题，每年都会发生多起矿产开采事故，尤其是在煤矿开采过程中这种现象更为显著，如瓦斯爆炸，煤矿坍塌等。死于这些事故中的人数也非常多，而且这些问题不只出现在小型企业中，在一些大型国企中也普遍存在。进一步说明我国对矿产岩体力学的认知水平不够高，在这方面发展力度不够。人们的采矿工程活动打破了这种平衡，致使矿产岩体产生变形，移动与破坏，也将引起矿产开采周边围岩破坏，以及附近地表沉陷，造成环境的严重损坏。这些工程事故发生的本质就是矿产岩体力学问题。因此矿产岩体力学是采矿所必备的基础理论，只有掌握好这门知识才能更好的对采矿业进行开发，保证其不断地进步。而面对采矿中出现的一些问题，是现有的矿产
3、岩体力学理论所不能解决的，所以矿山岩体力学发展体系需要不断完善和创新。建立矿产岩体力学的基本框架。从而促使采矿业向科学方向发展。采矿工程中涉及到的力学相对复杂，所以矿山岩体力学的发展情景很好，有很大的研究空间，采矿行业又是我国国民经济发展中重要行业，采矿行业的发展对我国的进步有着重要的作用，而采矿业又与矿山岩体力学有着密切的关系，所以矿山岩体力学的未来走向也是非常光明的，且逐步向更深层次中探索。一简介岩体力学及矿山岩体力学的重要内容首先，我么研究矿山岩体力学应该对岩体力学有个简单的了解，它是力学的一部分，主要是岩石的性能和状态以及变化情况进行研究。它也是近代刚刚起步的比较新的一门学科，涉及多个
4、与岩石工程相关的领域，在近几年也得到了实践。它与力学有一定的相关性，但又有一些本质的区别，岩石属于地质体，而不是固体力学中的人造材料，确切的说应属于地球产生的自然材料。它具有复杂的地质结构，生存条件也比较特殊，是典型的不连续介质。其次，岩体存在普通力学中没有的地应力，岩体工程开采过程中引发的形变以及地质破坏都是由于地应力得到释放形成的。总体来说，岩体具有以下几个显著特点，1.岩体是非均质各项异性体物质，2.岩体内部有破裂系统存在，3.岩体内部存在初始的应力场。而矿山岩体力学又是岩体力学的一个下属分支，主要是研究采矿活动所影响部分地区地壳所产生的一些力学现象。二采矿工程与岩体力学的密切关系随后，
5、再来研究一下采矿工程中所涉及到哪些岩体力学知识。采矿就是将平衡破坏后在建立一个新的平衡模式。而再建新平衡空间的这个过程中就需要用岩体力学的知识设计出一个相对稳定结构的环境。而矿山是经过上亿年的演变和发展形成的，采矿就需要我们将上亿年形成的稳定的地层结构破坏掉，再去构建出新的稳定空间，去开采我们需要的矿产。同时有也要注意，采矿期间必须维持一个相对平衡的空间，只有这样才能很好的防止一些事故的发生，更好的保证采矿业的发展。而做到持续的平衡是非常不容易的，以我国目前的矿山岩体力学发展水平是很难做到的，这就需要我们矿山岩体力学的大力发展，这又进一步向我们证实了，矿山岩体力学良好的发展趋势和前景。也说明了
6、这方面人才的欠缺，更体现出矿山岩体力学对我们的重要性。矿山岩体力学与采矿工程之间还有更为密切的关系。由于不同地区的地质结构不同，所以不能用一个固定的岩体力学的公式对所有的开矿地区进行计算。这也是矿山岩体力学复杂之处。在每项采矿工程实施之前，都需要专业的技术人员进行准备，做好细致的调查和研究，做好相关的矿山岩体力学方面的精准计算，在进行深一步的研究，做好相应的图案策划，在将策划好的这些做成专业的采矿工作图纸。在采矿工作开始进行后，也会随着开采进展不断地做出一些勘探，进一步收集数据，在根据获得的新数据做一些必要的调整和修改，来确保采矿工作的安全进行，防止意外事故的发展，所以采矿工程离不开矿山岩体力
7、学，它是采矿工程的基本理论和确保条件。采矿工程中的破碎和稳定在时间和空间的分布上，将会对采矿工程的效果带来严重的影响。三，研究方向在采矿工程中收集到的信息和获取到的数据，也需要通过矿山岩体力学进行进一步分析，进而对采矿工程的开展进行新一轮指导，策划下一步的开采实施步骤。而我国的矿山岩体力学的技术水平还没有这么发达，所以未来矿山岩体力学应不断向更加精准的方向发展。利用矿山岩体力学，做好矿区减灾防灾及预防事故的发生，是研究方向之一。主要是从事采动围岩灾变及对其控制，煤矿开发中瓦斯灾害防治与利用方面的基础研究和实用技术开发等工作。其中，围岩灾变和控制研究主要是在利用“矿山压力与岩层控制理论” ，以及
8、“矿井支护可靠性理论”等理论和一些方法进行基础理论和应用技术研究，从而使矿区围岩灾害得到有效的控制。也解决了采矿工程中遇到了很多问题，更好的高我国采矿业的发展水平。而对矿区瓦斯爆炸的预防研究主要是利用采用力学的原理向富含瓦斯煤层高压注入表面活性剂水溶液，使瓦斯生成固态水合物，来降低瓦斯压力来以防瓦斯向外涌出而发生事故。同时，为了发展新资源，我国还通过力学研究瓦斯资源的收集，利用矿山岩体力学来确保资源的有效利用，让瓦斯变废为宝。就是利用瓦斯水合作用对瓦斯进行固化形式的暂时储存。同时我们还应该积极地发展矿山岩体力学，来研究一些避免矿区事故发生的新方法和新途径。矿山岩体力学发展方向之二，研究岩体力学
9、的结构变化，来更好的对开采后矿区进行加固。我国近几年来对矿产资源的开采量较多，还存在一些不合法的企业偷偷开采的现象，在开采过程中没有注意到对资源的保护，而且对一个地区进行深度开采，导致我国大多数地区地表资源消失，只能对矿产资源进行深度开采，这更需要我们去研究矿山岩体力学，更好的保护岩体结构的稳定性，保护好矿区在采矿期间不发生塌陷事故，保证采矿工人的安全。在该地区的矿产开采完后去要我们利用岩体力学的知识对该地进行新的物质填充，让岩体可以长久保持不塌陷，保证附近的地表及附近居民的安全。岩石力学的研究发展过程中，一方面我们必须掌握岩石的力学性质，另一方面，必须掌握矿山岩性的性质，岩体结构组合，原岩应
10、力如何，节理的裂隙以及结构破坏带等地质因素，采矿工程结构，开采尺寸，开采深度等工程因素和开挖方式，采取的爆破方式，回采顺序，回采地压等生产因素，各要素之间关系较为复杂，相互之间存在一定的联系，而将这些联系用数学关系的形式表现出来是非常不容易的。所以，矿山岩体力学的研究是非常不容易的，其未来的发展中也会遇到很多阻碍，但其价值对开采业意义重大，所以要求我们积极地对其进行深层次研究，更好的将其利用在时间上。同时，矿产岩体力学在崩落采矿中的应用也起着指导性的关键作用。其主要应用在如何通过矿产岩体自身特征的应用，结合地应力的特点，通过采矿工程控制实现崩落采矿。这就需要我们在采矿之前，调查清楚当地矿山的岩
11、体特征，并且测量好当地矿山岩石具体的力学特征，必须对于本地区的矿产岩体的节理密度，节理的性质，节理的数量，倾斜角度，延伸方向以及持续性，断层的范围，方向，倾斜角度，断层面主要组成和特征，还有矿产岩体的抗压，抗拉 强度，弹性，以及地应力的涵盖范围等一些数学数据，都应该有一个充分的掌握，进而才可以研究该矿产岩体的可崩性，利用矿产岩体力学，对不同地区制定出比较合适的崩落采矿方案。矿产岩体力学近几年还涉及矿区地壳在开采过程中环境的运动，变形，和破坏规律的研究。主要包括以下几个方面，矿产岩体的压力、矿产岩体的抗压系数、矿产岩体的强度、矿产岩体的断裂力学、岩体的稳定性分析，且要注意他的变换性，具体问题具体
12、分析，每个矿区都不相同，不可以套用一个公式。四未来发展的主要目标随着我国地表矿产的资源减少，我国开始大力发展深层开采，而深层地下环境较为复杂，开采起来困难较多，而且发生事故的可能性较大。21 世纪也是信息时代，各个产业都在向高层次发展，追求信息化。采矿业作为我国经济产业中一个重要链条，更应该提高其信息化水平，所以我国策划在未来的几年里能让采矿业实现数字化矿山模式的设想成为现实。即可以解决安全隐患问题，又提高了资源利用效率，还可以保证对地下情况的密切监视。这个问题的实现一定需要矿山岩体力学的支持，需要得到比较精确的地下数据和利用岩体力学对一些数据进行分析，更好的保证地上人员对地下情况进行更好的操
13、控。所以未来，岩体力学应开始发生一些新的转变，不再是单纯的对矿山的岩体进行分析确保采矿更加顺利，而是要进一步保证其效率的提高，更好的保护资源的利用，也要从减少安全隐患上转变成预防安全隐患的发生。这也是我国岩石力学为来发展的新方向，新途径。我国矿山岩体力学方面的专家和新的人才也会为了人类的居住安全和可持续发展，进行深入的研究和开拓，开创岩体力学的新世纪，也更好的保证我国采矿业向新的起点发展。而未来岩体力学的研究方向，也应该由相对单一，涉及范围较小的矿山岩体问题的研究转向复杂的，大范围的矿山局部地体系统问题的研究。数字化矿山模式是未来长远的发展目标。而矿山岩体力学作为采矿业的重要理论，也要不断进行
14、研究以确保它的早日实现。国外一些采矿业已经在数字化上取得一定的成功。对矿山来说，都是由岩石构成的，而岩石的软硬程度不同，要对岩石进行更精确的分析和调查，根据岩体力学来测定岩体的各种物理，力学参数，这些数字的采集，处理，是数字化采矿的必要条件。我国目前在矿山岩体力学方面的一些数字研究上的精确率已经达到百分之八十，而出现一些矿产事故的原因除了技术水平达不到之外，还有一个很重要的原因是没有将岩体力学与采矿工程没有紧密的结合起来，没有注意到实践的重要性。未来我们应该注意加强湿地考察，通过实地勘测和观察去更好的分析问题，减少误差，更好的将理论与实践相结合来促进采矿工程的进行和发展。另外我们还要采用一些新
15、途径来解决复杂矿产系统的内外动力耦合问题。对于变化性较大，内部环境较为复杂的矿产岩体力学系统来说，更应该掌握好系统分析的方法。因为内外动力耦合问题涉及的层面比较多，表现为多种性质荷载作用的耦合。它们对矿产岩体工程的系统力学行为造成很大影响，所以这要求对这方面做进一步的系统的研究。矿山岩体力学也将从采矿工程岩体采矿期间保持稳定性的研究向一些大型事故的非线性动力过程的预测及防御迈进。大型矿山的塌陷从其初步的形成到其进一步发展再到事故的发生过程和时空及时预测是目前我国矿山岩体力学面临的重大的研究难题，总的原因在于岩体的不确定性十分严重，而统计数据也十分稀少。再就是从常规的岩石开挖的稳定性的防御和应对
16、到新型大规模暴力攻击的防御和保护转变，以及进一步实现 人地关系的协调。矿山开采工程很容易诱发岩体失去稳定性遭到破坏，对这方面的控制，有一段时间是矿山岩体力学研究的的主要方向，但是目前新的研究方向主要是人地关系协调。21 世纪我们必须要注意到高强暴力攻击的矿山岩体防御与保护问题。因此未来我们应该采取综合的系统的途径来解决这些问题。只有把握好这些发展方向才能更好的解决好矿产开采问题，对开采业也是一个很大的进展。我们要以矿产岩体内部监控为新时期的发展目标，积极地去研究和发展矿山岩体力学，尽快实现矿产开采中的数据媒体一体化，对地下深部开采实现全程监控，对地下岩体变化更好的进行掌控，然后再次利用矿产岩体力学进行准确的数据分析，以确保安全性，同时也可以有效的提高开采效率，真正 实现资源的可持续发展。同时也可以利用矿山岩体力学防止开采过后地面下陷和崩塌等事件的发生，让我国开采业提升到现代化水平，也有效提升我国经济总体水平五总结我相信，随着我国科学水平的不断发展，矿山岩体力学也会随之而不断进步，新一代的科学家和研究者，会让我国的岩体力
