黃 科
(江西省大吉山鎢業(yè)有限公司,江西 贛州 341801)
在地下開采過程中,由于其深度的不斷增加,地壓問題也日益突出,因而近年來地壓控制技術(shù)在其中的作用日益受到重視。目前,我國在地下采礦開采過程中,采用的方式依然是傳統(tǒng)的方式,即通過井下巖石移動觀測,通過人工測量獲取數(shù)據(jù)的方式進行的。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,這種傳統(tǒng)的方式,其不僅難以實施監(jiān)測地壓的變化,還難以保障測量人員的安全。同時,數(shù)據(jù)獲取的可靠性和準確性也很難得到保障。因此,本研究以某黑鎢礦采區(qū)為例,對地壓控制技術(shù)進行了進一步的探討[1]。
某黑鎢礦采區(qū),位于江西省,為巖漿后期高溫熱液裂隙充填礦床,礦區(qū)面積達1平方公里,工業(yè)脈111條,呈平行、密集、間疏、分組成帶、產(chǎn)在約1km2傾斜巖層中。水平延伸最長為1150m,最短只有48m,平均長度約700m,垂直延深最大可達900m,平均延深600余米;單脈幅寬由0.06至3.00m,平均脈幅寬0.45米,每組礦脈寬度60m~70m,脈組間距70m~280m不等。礦脈以陡傾斜產(chǎn)出,沿走向、傾向變化很大,水平方向上由西向東分散,垂直方向上是由上到下收斂成楔形。該礦區(qū)在開采過程中,采用的方式主要有淺孔留礦法、階段礦房法等等。在開采深度的不斷增加的情況下,這一問題會越來越嚴重。地壓活動的誘發(fā)與這一問題有著密切的關(guān)系。地壓活動對礦上的健康發(fā)展也具有重要的影響。因此,以某黑鎢礦采區(qū)為例,研究地壓控制技術(shù)是十分重要的。
在礦體開采的過程中,地壓活動是其必然的結(jié)果。在開采礦體的過程中,地壓活動會受到諸多因素的影響,主要包括兩個方面,即自然因素和生產(chǎn)因素。從自然因素這一角度來說,其主要包括礦巖巖性、礦體傾斜度和賦存深度,以及礦體的構(gòu)造發(fā)育情況等等。從生產(chǎn)因素這一角度來說,其主要包括采礦的方法、對采空區(qū)的處理、回采的順序等等。通過對某黑鎢礦采區(qū)的研究,發(fā)現(xiàn)影響該礦區(qū)地壓活動的因素主要是破碎帶、采空區(qū)密集、不合理開采、地表塌陷和深部應(yīng)力影響。不規(guī)則的工程布置和無序的施工易產(chǎn)生采區(qū)的多次應(yīng)力集中,這樣勢必降低井下巖體的承載能力,從而影響采區(qū)的穩(wěn)定,最終引發(fā)地壓活動。在開采過程中,就會導致采礦區(qū)的失穩(wěn)甚至是坍塌[2]。
在對采區(qū)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),斷層破碎帶以及地表塌陷底部周邊地段是地壓活動的主要區(qū)域,其活動的表現(xiàn)形式主要是上采十分困難。例如,當上采達到一定高度時,上盤的壓力就會增大,進而有的采場正常回采困難。同時,在地質(zhì)構(gòu)造的影響下,巖塊受到自重應(yīng)力的影響,會導致采礦區(qū)內(nèi)的巖體變形,進而導致垮塌。因此,地壓活動的另一個重要表現(xiàn)形式就是小范圍的巖移,其主要表現(xiàn)為變形、片幫以及支柱折斷等等。地壓活動不僅會影響礦山的安全,也會在很大程度上增加回采作業(yè)的難度,更會對企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。因此,地壓控制技術(shù)的研究是十分必要的[3]。
(1)合理安排生產(chǎn)作業(yè)。為有效預防并降低其危害,通常區(qū)域性的地壓活動,可分為四個階段,即初始來壓階段,巖層明顯變形、破壞階段,巖層移動階段和相對穩(wěn)定階段。因此,對于構(gòu)造發(fā)育、礦巖穩(wěn)定性較差和應(yīng)力相對集中等地壓活動頻繁地段,在初始階段和穩(wěn)定階段作業(yè)比較安全。雨季為地壓多發(fā)時期,避開在地壓活動明顯區(qū)域作業(yè),以免引發(fā)地壓災(zāi)害。對于臨近破碎帶的施工,采取適當增加炮孔、減少每個炮孔的裝藥量等控制爆破的方式進行,以降低由爆破產(chǎn)生的地震波,達到減輕對圍巖影響的目的。
(2)注重規(guī)范采礦的順序。在回采過程中,巖體應(yīng)力逐漸發(fā)生了顯著的變化,這主要是由于地壓的分布以及轉(zhuǎn)移會隨著開采空間的變化而產(chǎn)生很大的變化,為避免這種變化所帶來的影響,應(yīng)注重規(guī)范采礦的順序。具體來說,應(yīng)主要從以下幾方面著手:第一,對于同一水平的礦脈,在開采過程中,應(yīng)沿著礦體的走向進行,將礦體中央作為起點進行開采。同時,在中央部位形成卸載區(qū)域。第二,對于縱向水平來說,開采順序應(yīng)從上到下開始進行開采。第三,對于處于平行的礦脈進行開采時,應(yīng)先在上盤進行開采,然后再進行下盤的開采。
(3)注重對采空區(qū)的處理??諈^(qū)小圍巖穩(wěn)固、賦存在邊緣的采空區(qū)采取封閉方式進行處理;對于賦存在構(gòu)造帶巖體穩(wěn)固性較差的采空區(qū),采取崩落采場間夾墻、間柱和頂?shù)字男问竭M行處理;對于未處理,或處理不到位的較大采空區(qū),可采取廢石進行充填。
(4)采礦方法選擇。對該采礦區(qū)進行開采的過程中,其采用的方法有階段礦房法以及淺孔留礦法等等。其中,淺孔留礦法是較為傳統(tǒng)的采礦方法,其優(yōu)勢在于工藝簡單,且切割工程量較小等特點。然而,在臨近破碎帶,尤其是厚礦體,就是不合適采用分段鑿巖階段礦房法。這主要是由于在這一區(qū)域,使用這種方法,其會導致垮塌,進而導致局部地壓活動,從而影響生產(chǎn)的安全性,也會導致礦資源有效的回收。因此,應(yīng)尋找更加適宜的方法。
(5)其他相關(guān)措施或技術(shù)的采用。為確保地壓控制技術(shù)的有效,除了采取以上的措施外,還應(yīng)注重采用其他的措施或及時,具體來說,主要包括以下幾方面:第一,數(shù)字地壓微震監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用,可連續(xù)、實時、全天候連續(xù)監(jiān)測以及多通道大范圍監(jiān)測。第二,注重對采場結(jié)構(gòu)以及參數(shù)的進一步優(yōu)化,以注重維護采礦區(qū)的穩(wěn)定。第三,注重排水,以降低地壓活動的產(chǎn)生。最后,注重對技術(shù)的管理,并注重提升管理意識,以保障礦山的生產(chǎn)安全[4]。
通過各種措施的逐漸完善和落實,尤其是對采空區(qū)的處理,其促使整個礦區(qū)的地壓活動得到了有效的控制,最顯著的效果就是地壓活動現(xiàn)象減少。采礦的難度也顯著降低。
通過本文的研究,可得出以下三點結(jié)論:第一,地下開采會引發(fā)地壓活動,地壓活動的產(chǎn)生其有自然因素,也有生產(chǎn)因素。第二,只有綜合性的控制技術(shù),才能取得良好的效果。最后,對地壓活動進行有效的控制是具有重要的價值和意義的,其不僅能夠在一定程度上保障礦山的安全,還能夠在一定程度上保障資源的合理利用。同時,也能夠保證企業(yè)的經(jīng)濟效果最大化。
[1]陳祥祥,蘇振豪,李凌飛,等.某鎢礦地壓微震監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用研究[J].中國鎢業(yè),2016,31(4):26-31.
[2]羅小燕,夏東斌,李小芳,等.某鎢礦地壓檢測系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].有色金屬(選礦部分),2017,11(01):207-211.
[3]徐鋒,周仁勇.某鎢礦地壓活動與防范措施[J].世界有色金屬,2016,16(16):132-133.
[4]曾凡珍.某黑鎢礦采區(qū)地壓控制技術(shù)[J].有色金屬科學與工程,2017,8(1):122-126.