金属矿开采深度对留设矿柱稳定性会产生一定的影响。留设矿柱是指在矿层开采过程中，为了保持地下空间的稳定而选择不开采的部分。这些矿柱通常被认为是支撑地下空间的重要结构，对矿井的稳定和安全具有重要意义。当矿层开采深度增加时，开采压力和应力集中程度也会相应增加。这可能导致留设矿柱的稳定性下降。开采深度增加会增加矿柱承受的应力负荷，超过其承载能力可能造成矿柱破坏或坍塌，从而引发地质灾害。为了确保留设矿柱的稳定性，采取一些措施是非常必要的。
1.地应力监测
矿山采用水压致裂法对矿区进行了地应力监测，以获得矿区地应力的分布情况。水压致裂法是指通过施加高水压来获取岩体中应力应变信息，并以此为基础获得岩体内部应力状态的方法。该方法适用于深部岩体结构、力学性质及地应力场测量。该矿区采用的是DJF-121B型水压致裂仪，其探头最大压力为60 MPa，量程为300-3000 MPa。该水压仪与矿体的接触方式为非接触式，在探头内部加有密封胶圈，当探头通过岩石时，密封胶圈完全封闭了岩芯，从而使岩芯内部的应力状态与外界环境完全隔离[1]。
在主矿体、回采空间以及地表等不同位置的地应力变化情况不同。在主矿体回采空间处的地应力最大，达到了70 MPa；在回采空间处的地应力为45 MPa；而在地表处的地应力仅有20 MPa。该矿区地表的最大沉降量为7.23 mm，最大倾斜为-6.75°，最大水平主应力为9.17 MPa，最大剪应力为4.09 MPa。根据开采深度以及地应力场分布情况分析可知，该矿区的地表沉降主要发生在采场上下方附近。根据矿山工程地质资料及现场实测数据可知，在主矿体回采空间和地表回采空间附近存在明显的地应力场分布规律。
2.矿柱受力分析
在没有开采之前，地表建筑物、道路、铁路等基本都是稳定的，这主要是因为在无开采前，顶板岩层受力较小，稳定性较好。但是在有开采之后，地表建筑物、道路等都受到了不同程度的破坏。随着开采深度的增加，顶板岩层所受的压力也逐渐增加，同时对矿柱所受压力进行了叠加。这主要是因为随着开采深度的增加，顶板岩层所受压力逐渐增大。在地表建筑物附近，由于岩层受到较大压力，顶板岩层发生了位移[2]。根据上述分析可以得出：在不同开采深度下留设矿柱的稳定性会随着开采深度的增加而降低。当应力超过顶板岩层的抗拉强度时便会发生破坏；在无开采前，地表建筑物所受压力不大；但是在有开采之后，地表建筑物受到了较大压力。当在地表建筑物附近进行开采时，地表岩层所受压力较大；但是在无开采之前，地表岩层所受压力较小。当在地表建筑物附近进行开采时，由于在此之前矿体底部已受到了较大应力作用。因此，在矿体下部岩层受到较大压力后便会发生变形破坏；当地表岩层受到较大压力后便会发生下沉。这种情况也对地面建筑物造成了不同程度的破坏。
3.建议
（1）通过数值模拟得到的结果，留设矿柱后，地表变形明显减小，说明留设矿柱可以有效地控制地表下沉。但要保证留设矿柱的稳定性，则应保证矿柱的稳定性。因此，建议在留设矿柱时应控制矿柱的长度不超过6m。
（2）在实际开采过程中，由于地质条件等因素的影响，使得留设矿柱的方案可能会与实际情况存在一定的差异。因此，建议在留设过程中应进行现场地质调查，并根据现场实际情况对留设方案进行优化。
（3）矿山开采过程中，要随时注意围岩变形情况的变化。通过分析地表及围岩变形数据可以判断出矿房底部残留矿石是否发生了失稳破坏。若发生了失稳破坏，则需要采取相应措施将其及时处理掉。
（4）为了保证留设矿柱的稳定性，应尽量减少或避免对留设矿柱产生较大压力的因素存在，例如：对顶板进行打锚杆加固、对巷道进行锚杆加固等。
（5）由于矿山开采深度的不断增加，在开采过程中会遇到大量的浅部资源无法开采出来。这就要求在开采过程中应尽量加快采矿进度。但是为了避免矿石损失量过大，造成资源浪费，可以考虑在条件允许的情况下对矿山进行闭坑处理。
（6）为防止矿山闭坑后地表建筑物受到破坏，可以在矿山闭坑前对其进行回填处理。但是回填过程中应该注意对地表建筑进行保护，避免由于回填而造成地表建筑物的破坏。
（7）建议采用充填采矿法开采矿山，充填材料可以采用矿粉、矿浆、水泥等材料。其充填质量应符合设计要求并符合有关规程规范规定；对于矿体顶板破碎、稳定性差及不稳固区域内的矿石应优先采用充填采矿法进行开采。
（8）为防止地表建筑物受到破坏，在矿山闭坑后应该及时对地表建筑物进行加固处理；对于在矿山闭坑后暴露出来的地表建筑物可以通过设置支护或加固措施来保证其安全性。
4.结论
本文针对某铜铅锌矿的实际情况，利用有限元数值模拟方法，对不同开采深度下留设矿柱的稳定性进行了研究。研究表明：留设矿柱后，水平方向位移增大，竖直方向位移减小；当矿柱深度小于60m时，随着深度的增加，水平方向位移与竖直方向位移均有增大趋势；随着开采深度的增加，水平方向最大沉降值呈现逐渐增大的趋势，最大值出现在矿体中段中间位置；竖直方向最大沉降值呈现先减小后增大的趋势，最大值出现在矿体中段底部位置；随着开采深度的增加，矿柱内力逐渐增大，应力集中区域逐渐变小。
参考文献：
[1]王勇,吴爱祥,杨军等.深部金属矿开采关键理论技术进展与展望[J].工程科学学报,2023,45(08):1281-1292.
[2]赵钺.金属矿深部开采现状与发展战略[J].中国金属通报,2020(09):3-4.