陸 剛，廖小康

(1.廣西北山礦業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司， 廣西 河池市 547102;2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

殘礦回采地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

陸 剛1，廖小康2

(1.廣西北山礦業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司， 廣西 河池市 547102;2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

分析了北山礦殘礦開(kāi)采區(qū)域的采空區(qū)穩(wěn)定性和地壓活動(dòng)情況，建立了聲發(fā)射監(jiān)測(cè)、應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)和頂板巖層移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)多種地壓監(jiān)測(cè)手段的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)該區(qū)域的地壓活動(dòng)進(jìn)行了評(píng)估，為礦山安全生產(chǎn)提供了保證。

地壓監(jiān)測(cè)；殘礦回采；聲發(fā)射

1 概 況

廣西北山礦業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司是一座以鋅和硫鐵為主的并伴生有鉛和銀等貴重金屬的大型綜合礦床。礦山1993年建礦投產(chǎn)，90年代后期礦業(yè)秩序混亂，民采等形成了1#、2#、3#、4#四個(gè)大采空區(qū)，經(jīng)過(guò)整頓，目前采空區(qū)已經(jīng)處理，在采空區(qū)1#和4#采空區(qū)下盤還殘存有60萬(wàn)t礦體沒(méi)有開(kāi)采。

由于該礦山是一座季節(jié)性水淹礦山，每年4～9月的雨季280 m標(biāo)高以下水平都會(huì)被水淹，不能生產(chǎn)出礦，10月開(kāi)始抽水，需要45 d時(shí)間把水抽干。而280 m標(biāo)高以上水平目前只有位于采空區(qū)下盤的60萬(wàn)t礦體沒(méi)有開(kāi)采，為了保持礦山雨季生產(chǎn)的延續(xù)性，急需開(kāi)采回收該部分殘礦及小礦體。

2 地質(zhì)條件與殘礦回采方法

2.1 地質(zhì)條件

礦區(qū)位于江南古陸的南西端，I級(jí)構(gòu)造單元屬于南華準(zhǔn)地臺(tái)，Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元為桂中——桂東臺(tái)陷，位于桂中凹陷的羅城褶皺斷裂帶西北側(cè)。區(qū)內(nèi)地層、巖性組合較復(fù)雜，褶皺斷裂發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，區(qū)域構(gòu)造線主要為北東向，其中上朝區(qū)域性斷裂F4從礦區(qū)通過(guò)，對(duì)成礦有利，礦產(chǎn)豐富。礦體頂、底板圍巖均為灰?guī)r或白云巖，礦體與夾石圍巖界線清楚。

2.2 采礦方法

370 m標(biāo)高以上獨(dú)立或分支小礦體采用房柱采礦法回采，280～370 m標(biāo)高殘礦(主礦體邊沿延伸礦體、礦壁殘礦、冒落區(qū)內(nèi)殘礦及原采場(chǎng)未采完礦體)主要采用無(wú)底柱分段崩落法回采。

3 地壓監(jiān)測(cè)

為有效監(jiān)測(cè)280 m標(biāo)高以上水平殘礦開(kāi)采地壓活動(dòng)情況，在280 m、310 m、340 m和370 m水平的巷道布置了一套聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(10個(gè)聲發(fā)射探頭)、一套應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(8個(gè)應(yīng)力計(jì)探頭)和位移計(jì)監(jiān)測(cè)(8個(gè)探頭)，其中聲發(fā)射監(jiān)測(cè)和應(yīng)力實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，可以在地表的地壓監(jiān)測(cè)室24 h不間斷監(jiān)測(cè)井下聲發(fā)射活動(dòng)和應(yīng)力變化情況，聲發(fā)射探頭布置情況如圖1所示。

圖1 聲發(fā)射探頭布置位置

3.1 聲發(fā)射監(jiān)測(cè)及分析

采用長(zhǎng)沙礦山研究院研究有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的STL-12聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)從2013年11月安裝調(diào)試好開(kāi)始監(jiān)測(cè)至今，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，隨著開(kāi)采和掘進(jìn)活動(dòng)的增加，聲發(fā)射事件數(shù)和能率都有所增加，總體來(lái)說(shuō)區(qū)域的聲發(fā)射活動(dòng)總體處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，北山礦典型聲發(fā)射波形如圖2所示。

3.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)及分析

應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用的是洛賽爾公司的ZLGH-40應(yīng)力計(jì)和DQ-n采集器，通過(guò)遠(yuǎn)程桌面連接和數(shù)據(jù)調(diào)取，實(shí)現(xiàn)地表在線監(jiān)測(cè)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化情況，設(shè)置為每4 h監(jiān)測(cè)一次數(shù)據(jù)，在2014年1月30日至5月6日的監(jiān)測(cè)期內(nèi)各應(yīng)力變化情況如圖3所示。

圖2 北山礦典型聲發(fā)射波形

圖3 1#、3#、4#和5#應(yīng)力監(jiān)測(cè)變化情況

在監(jiān)測(cè)期內(nèi)，1#探頭的應(yīng)力基本沒(méi)有變化，3#探頭應(yīng)力較小，且有下降的趨勢(shì)，4#探頭應(yīng)力有所上升，5#探頭應(yīng)力有所下降。總的來(lái)看，該區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)隨著殘礦開(kāi)采而有所變化，但變化幅度不大。

3.3 位移監(jiān)測(cè)及分析

位移計(jì)安裝在巷道和采場(chǎng)的頂板上，打孔深度為2.5 m，有兩個(gè)掛鉤，分別安裝在距離洞口1.5 m和2.5 m深兩個(gè)位置，可以分別讀取頂板相對(duì)于1.5 m深巖層和2.5 m深巖層的相對(duì)下沉量，相對(duì)于只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)的該位移計(jì)能測(cè)量出巖層移動(dòng)的松動(dòng)圈。頂板位移計(jì)及其安裝如圖4所示。

圖4 頂板位移計(jì)

8個(gè)位移計(jì)分別布置在280 m水平(2個(gè))、310 m水平(3個(gè))、340 m水平(1個(gè))和370 m水平(2個(gè))，從2013年12月1日開(kāi)始監(jiān)測(cè)，116 d內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于2.5 m深巖層的下沉量見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 1#-4#測(cè)點(diǎn)下沉量

圖6 5#-8#測(cè)點(diǎn)下沉量

在監(jiān)測(cè)期內(nèi)，下沉量最大的為310 m水平的5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其下沉量為22 mm，3#和6#位移計(jì)下沉量為10 mm左右，其余各點(diǎn)下沉量很少，可以認(rèn)為基本沒(méi)有移動(dòng)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 地壓活動(dòng)分析

280 m標(biāo)高以上殘礦主要位于1#和4#采空區(qū)的下盤，北山礦在2006年采用大爆破崩落采空區(qū)頂板，對(duì)4#采空區(qū)進(jìn)行了綜合治理，其在2008年發(fā)生了兩次較大規(guī)模的地壓活動(dòng)，壓力得到一定程度的釋放，目前處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。1#采空區(qū)已經(jīng)自然冒落至地表。

通過(guò)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)、應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)和位移監(jiān)測(cè)的大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合地壓專業(yè)人員定期現(xiàn)場(chǎng)走訪查看，目前280 m標(biāo)高以上殘礦開(kāi)采區(qū)域處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但隨著殘礦回采，應(yīng)力將會(huì)不斷變化，且周圍空區(qū)和廢舊巷道等情況復(fù)雜，需要加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的地壓監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和反饋，來(lái)調(diào)整礦體開(kāi)采順序和開(kāi)采時(shí)間，降低地壓活動(dòng)帶來(lái)的危害，為礦山安全高效開(kāi)采提供保障。

5 結(jié) 論

通過(guò)建立聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和位移監(jiān)測(cè)三種地壓監(jiān)測(cè)手段，為280 m標(biāo)高以上殘礦開(kāi)采提供了重要的安全技術(shù)保障，每年8萬(wàn)t的礦石產(chǎn)量能最大程度的彌補(bǔ)雨季280 m標(biāo)高以下水平被水淹而不能開(kāi)采所造成的損失，使礦山全年均處于正常生產(chǎn)狀態(tài)，為寶貴的金屬資源回收和北山礦的可持續(xù)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

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2014-07-21)

陸 剛(1976—)，男，采礦工程師，主要從事礦山科研和生產(chǎn)管理工作,Email:liaoxiaokang@126.com。