湖南芙蓉礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響

鄧 慧

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，建筑工程系，湖南 永州425000）

為滿足我國經(jīng)濟高速發(fā)展需求，我國社會對各類礦產(chǎn)資源需求也再不斷增加，對礦床開采深度也再不斷增加。隨著礦床開采深度的不斷增加，礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響也不斷增加[1]。因此，礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響問題成為各企業(yè)關(guān)的重點。湖南省芙蓉山礦產(chǎn)資源豐富，隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，礦井中有毒氣體含量與壓力也隨之增加，不僅影響礦山開采進(jìn)度更嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全。因此，對湖南芙蓉礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響進(jìn)行研究，保證今后礦山開采工作能夠更好的開展。

1 湖南芙蓉礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響

湖南芙蓉礦山地形較為復(fù)雜，處于云貴高原向江南丘陵與南嶺山脈向江漢平原的過渡帶。地形主要以丘陵與山地為主，斜坡地帶較多，因此易發(fā)生崩塌滑坡。折線山坡較多，導(dǎo)致匯水面積較大，易發(fā)生沿基巖面滑動的土層滑坡，從而發(fā)展成為泥石流。而芙蓉礦山的地層巖性也決定了礦床的賦存條件，由于礦床風(fēng)化殘積物較多，成為泥石流產(chǎn)生的主要原因。礦山中地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的礦區(qū)，在不同部位與坡段之間進(jìn)行開采，極易產(chǎn)生能巖石崩落與滑坡現(xiàn)象。

（1）礦山建筑施工對深層礦群下沉分析。通過分湖南芙蓉礦山建筑施工與礦山深層礦群開采實際情況，結(jié)合影響函數(shù)分析方法給予的計算公式，對湖南芙蓉礦山建筑施工所引起的深部礦層群下沉進(jìn)行計算分析。其中，考慮到計算過程中二維情況，將f（ x，s）作為計算中的影響函數(shù)。其公式為：

在公式（1）中，h為礦場實際開采深度，s為描述地表下沉點的理論具體位置，h為礦床實際開采深度，x為參變量表示開采位置的橫坐標(biāo)，S（0x）表示深層礦群下沉最值。

根據(jù)公式（1），能夠?qū)Φ乇睃c下沉進(jìn)行計算，其公式為：

其中,S（0x）=m（x）×a（x），m（x）為礦床開采厚度，a（ x）為地表下沉系數(shù)。

因此，若將m（x）與a（ x）設(shè)為常數(shù)，且不會隨著坐標(biāo)變化而變化。因此，參數(shù)S（0x）應(yīng)為常數(shù)，如公式（3）所示：

其中，x1與x2為礦上開采邊界坐標(biāo)值，根據(jù)公式（3），則：

根據(jù)公式（4），能夠計算出在平面應(yīng)變條件下，建筑施工對深部礦層各點最終穩(wěn)定的下沉情況。分析上述公式可以看出，礦山建筑施工會導(dǎo)致地表巖層變形，隨著時間推移與礦山開采深度的增加，礦床下沉面積隨之增加。

（2）對礦內(nèi)有害氣體影響分析。根據(jù)對湖南芙蓉礦山地質(zhì)的分析，結(jié)合上述公式，對芙蓉礦山在進(jìn)行施工后深層礦群各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，湖南芙蓉礦山深層礦層賦存特征表，如表1所示：

表1 湖南芙蓉礦山深層礦層賦存特征表

接上表

在對芙蓉礦山進(jìn)行地質(zhì)勘探中，測定了部分深層礦群開采所含有毒氣體含量，如表2所示：

表2 湖南芙蓉礦山深層礦層有毒氣體含量表

在對礦山建筑施工后對深層礦層群的采樣結(jié)果進(jìn)行測試，對深部礦層群有毒氣體突出危險性指標(biāo)進(jìn)行記錄，如表3所示：

表3 湖南芙蓉礦山深部礦層群有毒氣體突出危險性指標(biāo)

分析上表可以看出，芙蓉礦山在進(jìn)行建筑施工后，深部礦層下沉后有害氣體明顯增加，讓深層礦群成為危險礦區(qū)。

（3）礦山建筑施工后深部礦層開采保護(hù)性原則。根據(jù)深層礦群下沉對礦內(nèi)有害氣體影響進(jìn)行分析，考慮到對礦山開采的安全、經(jīng)濟以及可持續(xù)發(fā)展等多種因素，礦山建筑施工后深部礦層開采保護(hù)性主要遵循原則為：深部礦層群開采中，優(yōu)先選擇無突出危險的礦層作為保護(hù)層，所有礦層都存在突出危險時，選擇危險程度較小的礦層作為保護(hù)層；在礦山建筑施工后，深部礦層開采主要遵循優(yōu)選選擇保護(hù)層的原則，在開采中不能破壞被保護(hù)層；在礦山建筑施工對深部礦層群造成影響后，需要選擇突出危險程度較小的礦層作為保護(hù)層進(jìn)行首先開采。

2 結(jié)語

我國礦產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致對各類礦產(chǎn)資源需求的不斷增加。為滿足這一需求，礦山中建筑施工不僅需要礦山生產(chǎn)需求、生產(chǎn)成本、礦山結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)備等因素，更要考慮到周圍環(huán)境與礦山建筑施工的協(xié)調(diào)性。因此，對湖南芙蓉礦山建筑施工對深部礦層群開采的影響進(jìn)行研究。根據(jù)湖南芙蓉礦山地形進(jìn)行分析，以及建筑施工與深部礦層群實際情況進(jìn)行分析，設(shè)計出礦山建筑施工對深層礦群下沉分析公式，根據(jù)計算結(jié)果對深層礦群下沉對礦內(nèi)有害氣體影響分析后，制訂礦山建筑施工后深部礦層開采保護(hù)性原則，從而有效保證湖南芙蓉礦山在開采過程中的安全性。