内蒙古自治区矿产实验研究所010031
摘要：现如今，随着我国国民经济的飞速发展，人们在生产生活之中对于矿物的需求量也在逐渐的增加，现今，物产丰富的中国已经成了世界的采矿业的重头。而采矿工程在社会建设发展中的地位也越来越凸显，成为人们十分热衷的话题。而在具体的采矿工程中离不开对岩石力学的应用，其作为地质学和力学之间的一门边缘学科，其应用已经比较广泛。本文就将对我国岩石力学在非金属矿山采矿工程中的应用进行分析探讨。
关键词：金属矿山；采矿工程；岩石力学；应用
改革开放以来，中国的工业化进程速度加快，经济快速平稳增长。工业化进程导致了大量的金属资源需求。我国已成为世界资源消耗大国，但是储量不多和开采成本大的矿物质开采却和国际上差距很大，这就需要通过进口弥补国内资源消耗的缺口。我国人口众多，而资源承载压力大，矿石资源担负着前所未有的经济成长动力，需要消耗巨量的自然资源，金属矿山的开发由此具有重要意义，而岩石力学的发展和应用让金属矿山开采取得重大突破。在矿山开采的危害预案设置、矿山地应力场的测量、矿山边坡设计的优化等领域均有作用，为岩体力学的发展带来积极作用。
1岩石力学的特点
岩石力学是近代发展起来的一门应用性和实践性很强的新兴学科和边缘学科，它的应用范围涉及采矿、土木建筑、水利水电、铁道、公路、地质、地震、石油、地下工程、海洋工程等众多的与岩石工程相关的工程领域一方面，岩石力学是上述工程领域的理论基础；另一方面，正是上述工程领域的实践促使了岩石力学的诞生和发展。1966年，美国科学院岩石力学委员会对岩石力学给予以下定义：“岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应”这一定义是从“材料”的概念出发的，带有材料力学或固体力学的深深烙印随着岩石力学理论研究和工程实践的不断深入和发展，人们对“岩石”的认识有了突破首先，不能把“岩石”看成固体力学中的一种材料，所有岩石工程中的“岩石”是一种天然地质体，或者叫做岩体，它具有复杂的地质结构和赋存条件，是一种典型的“不连续介质”其次，岩体中存在地应力，它是由于地质构造和重力作用等形成的内应力由于岩石工程的开挖引起地应力的释放，正是这种“释放荷载”才是引起岩石工程变形和破坏的根本作用力因此岩石力学的研究思路和研究方法与以研究“外荷载作用”为特征的材料力学、结构力学等有本质的不同最近的研究表明，无论是岩体结构，还是其赋存状况、赋存条件均存在大量的不确定性因此，必须改变传统的固体力学的确定性研究方法，而从“系统”的概念出发，采用不确定性方法来进行岩石力学的研究“岩体”是自然系统，“工程岩体”是人地系统，其行为和功能与施工因素密切相关。
2岩体力学在金属矿山开采的研究应用分析
2.1深部开采现状
国内外的金属矿山开采技术具有很大差异，因为深度开采对岩石层应力要求很高，其中上千米深度的矿区已经非常普遍，这样的金属矿山接近80多座。南非的矿石开采深度一般是千米一下，其中却有深井采矿深度达到3700米，印度、俄罗斯、美国等国家的也都有深部开采，国外的深部开采研发早在上个世纪进行的，从20世纪六十年代开始，深部开采已成为常态。
2.2金属矿山开采的技术应用
金属开采的工程研究已经纳入社会经济发展的重要议题，在岩石力学应用研究中取得了一定的成果。但是这种效果可以看出注重个案、侧重技术，对于岩体力学深层次的研究没有更多的探讨和研究。在我国经济发展主体的资源供给压力下，需要对我国金属矿山资源开采投入更多关注，重视矿山深部开采的基础理论研究。这是岩体力学在金属矿山开采应用中的具体表现，在于复杂矿山岩石力学深部灾害特征进行预案和设计上，深部开采和浅部开采的理论并无法相互使用，主要是前者的岩石力学行为和灾害特征和浅部区别较大。主要有以下几点：
2.2.1浅部开采和深部开采在应力上的不同
前臂开采的地应力水平较低，在强度确定的实验中，进行加载到破坏所需强度，既符合工程岩体的强度。而金属矿山开采，地应力水平很高，工程开发中工程岩体是处在高围压的作用下的，应力状态不止一个强度变化，并不是简单的受拉或者受压，其应力变化比较复杂，可叙述为径向产生荷载，切向有加载。这种情况下强度确定不能简单的概况岩体强度，由此需要研究符合强度确定理论。
2.2.2金属矿山开采的设计理论需要就岩石力学的力学特性进行研究
浅部开采的力学环境单一，可采用传统的线性力学设计理论。金属矿山开采的应力状态复杂，表现出非线性力学特性。在稳定性控制设计理论研究应用中需要考虑二次甚至多次非线性大变力学。
2.2.3深部开采稳定性控制
需要满足高于传统浅部开采的围压作用，采用二次或多次支付来保障工程的稳定性控制设计的实现，这里需要完善金属矿山二次支付稳定性控制理论。
3岩石力学在采矿工程中的发展趋势
岩石力学在采矿工程的发展趋势之一就是多学科的相互交叉综合集成。在采矿工程中，很多不确定的因素都会导致工程的安全性下降。所以在以后的工作中综合地质、力学试验以及物理、化学分析等学科知识将是解决该问题的最好途径。其二是多尺度的综合集成，现阶段，随着矿井开采深度的日益加大，采矿工程中的岩石力学问题出现了热、流、固、化多场并存的状况。所以对于多相运动的研究还有待深入，在以后的工作中将会更加的关注多尺度的综合集成问题。
结语
岩石力学的应用是一项复杂科学的工程，应运用科学的方法及技术进行深入研究。相信随着我国科学技术的不断进步，以及岩石力学研究者的不懈努力，采矿工程中的边坡滑移、破坏及地应力问题定会得到更加完善的解决，促使我国岩石力学及采矿工程步入更高的发展层次，促进我国采矿事业健康持续的发展。
参考文献
[1]赵双德.关于采矿工程与力学关系的探讨[J].黑龙江科技信息，2013.
[2]曹旭.岩石力学在采矿工程中的应用探讨[J].河南科技，2013，18：44.
作者简介：
杜江（1983.11-），男，内蒙古包头人，中国地质大学(北京)，单位：内蒙古自治区矿产实验研究所