摘

 要：由于我国经济的发展对资源的需求旺盛，对金属矿的需求也越来越多，本文介绍了

现代岩石力学的核心内容和本质特征及其在金属矿山采矿工程中的应用，包括矿山地应力
场测量，地下矿山采矿设计优化，大型深凹露天矿边坡设计优化和深部开采动力灾害预测
与防治，介绍了金属矿山地应力的规律性及地下矿山采矿设计优化方法。

 

　　

 

　　关键词：岩石力学；金属矿山；采矿工程；应用

 

　　中图分类号：

TD43 文献标识码： A 文章编号： 

　　

 

　　

1 岩石力学的特点 

　　随着人类文明的不断进步，以及科学技术的不断发展，许多新的学科应运而生。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。

 

　　根据上述分析，现在可以重新定义：岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为
和工程功能的科学。采矿工程涉及的岩石力学问题主要有如下几个方面。

 

　　

(1)矿山地应力场测量 

　　

(2)露天采矿边坡设计及稳定加固技术 

　　

(3)井下开采中巷道和采场围岩稳定性问题，特别是软岩巷道和深部开采地压控制问题 

　　

(4)采矿设计优化，包括采矿方法选择、开采总体布置、采场结构、开采顺序、开挖步骤、

地压控制、支护加固的优化等

 

　　

(5)岩爆、煤与瓦斯突出、矿井突水预测、预报及预处理理论和技术 

　　

(6)采空区处理及地面沉降问题。 

　　

 

　　

2 矿山地应力场测量 

　　

2. 1 地应力测量的重要性 

　　地应力是存在于地层中的天然应力，它是引起采矿、水利水电、土木建筑、铁道、公路和
其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，是实现采矿和岩土工程开挖
设计和决策科学化的必要前提。因为对矿山设计来讲，只有掌握了具体工程区域的地应力条
件，才能合理确定矿山总体布置，选取适当的采矿方法，确定巷道和采场的最佳断面形状、
断面尺寸、开挖步骤、支护形式、支护结构参数、支护时间等，从而在保证围岩稳定性的前提