張光齊，呂和建，唐學文

(四川里伍銅業(yè)股份有限公司，　四川 九龍縣　626201)

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里伍銅礦地壓監(jiān)測的研究

張光齊，呂和建，唐學文

(四川里伍銅業(yè)股份有限公司，四川 九龍縣626201)

里伍銅礦采用空場法開采，井下采空區(qū)面積較大，為了掌握巖體穩(wěn)定性的變化情況，對大面積采空區(qū)失穩(wěn)事件進行預測預報，根據(jù)礦山現(xiàn)場實際情況設計了地壓監(jiān)測方案。通過開展地壓監(jiān)測研究，獲得了大量的觀測數(shù)據(jù)，有效指導了礦山安全生產(chǎn)。地壓監(jiān)測結果表明，目前里伍銅礦井下巖體穩(wěn)定性整體良好，短期內(nèi)發(fā)生大規(guī)模地壓活動的可能性較小。

地壓監(jiān)測；地壓預報；巖體聲發(fā)射；鉆孔應力計

0　引　言

四川里伍銅業(yè)股份有限公司所屬的里伍銅礦前期采用空場法開采，已經(jīng)進入開采后期。由于采空區(qū)面積較大，為了防止礦山大范圍巖體冒落或垮塌等災害性地壓事故的發(fā)生，保障井下生產(chǎn)安全，有必要建立地壓監(jiān)測網(wǎng)，開展地壓監(jiān)測研究。這對保障里伍銅礦安全生產(chǎn)和提高礦山安全生產(chǎn)管理水平是十分重要的，并可達到掌握巖體穩(wěn)定性變化情況的目標，能對可能發(fā)生的大面積巖體失穩(wěn)事件進行預測預報，以避免災害性地壓事故的發(fā)生，指導礦山安全生產(chǎn)。

1　礦山概況

里伍銅礦床位于松潘甘孜地槽褶皺系的南部邊緣康滇地軸西側(cè)，江浪背斜東南翼近軸部的傾沒部位。礦體形態(tài)多呈似層狀和透鏡狀，也有呈疊瓦狀、分枝復合狀；垂向上平行重疊，縱橫向上互相超覆；傾向南東，傾角20°～25°。礦體厚度一般為1～3 m，平均厚度2.43 m，普氏硬度系數(shù)f=10～12，平均體重3.1 t/m3；圍巖普氏硬度系數(shù)f=12～14，體重2.6 t/m3。圍巖主要為石英巖、石英片巖、斜長角閃巖和云母片巖。

采用平硐-盲斜井聯(lián)合開拓。全礦共劃分24個中段，自2860～2400 m中段，中段高20 m。采用中段壓入式對角通風及自然通風，自流排水，局部抽水。設計采用先上盤后下盤、自上而下、自西向東后退式回采，主要運用全面法、房柱法及底盤漏斗崩落法開采。自1994年試采至今，已生產(chǎn)22年，累計采出礦石600余萬t，截止2015年底，井下采空區(qū)面積約為70萬m2，并以每年4～5萬m2的速度增加。

隨著開采范圍的增加，井下采空區(qū)不斷擴大并連成片，巖體初始的應力平衡狀態(tài)已被打破，部分采空區(qū)周圍巖體中的次生應力大于巖體的極限強度，導致巖體破裂及巖移活動，頻現(xiàn)多種地壓活動現(xiàn)象。

地表懸浮破碎巖體及巖崩堆積區(qū)不斷擴大，江浪溝巖崩區(qū)和海底溝側(cè)巖崩區(qū)在拖泥山尖交匯相連，井下2640～2680 m中段平巷多處冒頂片幫并造成堵塞，空區(qū)經(jīng)常自然冒落，現(xiàn)生產(chǎn)中段及回采作業(yè)點頻現(xiàn)冒頂片幫現(xiàn)象，甚至新開采切工程亦出現(xiàn)斷頂片幫現(xiàn)象；地壓巖移活動頻率越來越高，已造成礦山貧化損失加大，給生產(chǎn)中段及整個礦山生產(chǎn)系統(tǒng)構成較大的安全威脅。

2　地壓監(jiān)測

根據(jù)里伍銅礦的現(xiàn)場情況，確定其地壓監(jiān)測包括巖體聲發(fā)射監(jiān)測，鉆孔應力監(jiān)測和宏觀觀測。具體內(nèi)容見表1。

表1　里伍銅礦地壓監(jiān)測內(nèi)容

2014年8月，進行了井下監(jiān)測點現(xiàn)場布設工作，此次共布設巖體聲發(fā)射監(jiān)測點42個，鉆孔應力計監(jiān)測點23個。2015年7月，對井下監(jiān)測點進行了增補，增加巖體聲發(fā)射監(jiān)測點7個，增加鉆孔應力計監(jiān)測點4個。兩次共計布設巖體聲發(fā)射監(jiān)測點49個，鉆孔應力計監(jiān)測點27個。由于現(xiàn)場實施方面的緣由，監(jiān)測點的布設地點和編號與初期設計相比有所變更。監(jiān)測點的布設地點位于A2、B2、E2、E1、D2、B1等礦體中。

3　監(jiān)測結果

3.1巖體聲發(fā)射監(jiān)測結果

巖體聲發(fā)射監(jiān)測所用的儀器為長沙礦山研究院有限責任公司制造的DYF-2型智能聲波監(jiān)測多用儀，自2014年9月開始監(jiān)測。

觀測周期基本上為每月一次。觀測時間為上午，單孔監(jiān)測5 min左右。記錄的巖體聲發(fā)射參數(shù)有：大事件N(次/min)、總事件n(次/min)、能率E。截至2016年1月底，已獲得巖體聲發(fā)射監(jiān)測數(shù)據(jù)1800余個。

井下共布設了49個聲發(fā)射監(jiān)測點，其中，只有18個點監(jiān)測到巖體聲發(fā)射現(xiàn)象。這18個點中，大事件數(shù)基本上為0～2，總事件數(shù)基本上為1～3，能率值一般小于300；只有13號測點(S13)的聲發(fā)射現(xiàn)象較為明顯。13號測點的總事件數(shù)隨時間的變化情況見圖1。

總之，除個別測點參數(shù)異常外，絕大部分測點的巖體聲發(fā)射參數(shù)均很??；表明在目前狀態(tài)下，所測區(qū)域內(nèi)巖體聲發(fā)射現(xiàn)象不明顯。

A2區(qū)、B2區(qū)、B1區(qū)和E2+E1+D2區(qū)這幾個區(qū)域相比較而言，E2+E1+D2區(qū)的巖體聲發(fā)射現(xiàn)象相對較為明顯，其它區(qū)巖體聲發(fā)射現(xiàn)象均不明顯。

圖1　測點S13總事件數(shù)隨時間變化曲線

3.2鉆孔應力監(jiān)測結果

鉆孔應力計的型號為ZLGH-20型，配套使用的檢測儀為GSJ-2A型多功能電腦檢測儀，自2014年9月開始鉆孔應力計監(jiān)測。監(jiān)測周期基本上為每月一次。每次記錄的參數(shù)有：當次頻率f(Hz)；當次壓力P(MPa)。截至2016年1月底，已獲得鉆孔應力計監(jiān)測數(shù)據(jù)600余個。

共布設了27個鉆孔應力計監(jiān)測點，其中，只有4個鉆孔應力計最后一次監(jiān)測時處于受壓力作用狀態(tài)，壓力增量值為0.09～0.63 MPa，壓力增量較小。表明大部分鉆孔應力計處于未受壓狀態(tài)，處于受壓狀態(tài)的應力計其壓力增量也較小。

A2區(qū)、B2區(qū)、B1區(qū)和E2+E1+D2區(qū)相比較而言，B2區(qū)受壓力作用相對較為明顯，E2+E1+D2區(qū)次之，A2區(qū)和B1區(qū)受壓不明顯。

4　結　論

(1) 49個巖體聲發(fā)射監(jiān)測點中，只有18個點監(jiān)測到巖體聲發(fā)射現(xiàn)象，除個別測點參數(shù)較大外，絕大部分測點的巖體聲發(fā)射參數(shù)均很小。表明在目前狀態(tài)下，所測區(qū)域內(nèi)巖體聲發(fā)射現(xiàn)象不明顯。

(2) 27個鉆孔應力計中，僅有4個鉆孔應力計處于受壓力作用狀態(tài)，大部分鉆孔應力計處于未受壓狀態(tài)，處于受壓狀態(tài)的應力計其壓力也較小。

(3) 綜合巖體聲發(fā)射監(jiān)測和鉆孔應力計監(jiān)測的觀測成果認為，目前里伍銅礦井下巖體穩(wěn)定性整體良好，短期內(nèi)(3個月)發(fā)生大規(guī)模地壓活動的可能性較小。

(4) 由于對大面積采空區(qū)失穩(wěn)事件進行預測預報需要大量、長期的監(jiān)測資料，建議里伍銅礦堅持長期開展現(xiàn)場地壓監(jiān)測工作，不斷積累第一手觀測資料。當遇到監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，必須引起高度重視和警覺，并加密監(jiān)測周期。

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2016￣05￣04)

張光齊(1969-)，男，高級工程師，負責礦山地質(zhì)、測量、采礦技術及采礦生產(chǎn)管理工作。