劉剛峰

（潼關(guān)中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714303）

在對現(xiàn)有礦產(chǎn)資源進行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，針對局部復(fù)層礦脈進行多層開采時，礦井面臨的地壓問題也越來越棘手，為了實現(xiàn)有效利用資源并增強工人的安全防范，需要就地壓控制進行綜合管理。礦產(chǎn)開挖的地質(zhì)條件各有差異，但是在進行深挖后，巖層和巷道會承受巨大的壓力，造成巷道局部變形的情況發(fā)生，不能正常進行開采作業(yè)，這就造成開采效率降低，給企業(yè)經(jīng)營成本創(chuàng)造了許多不可控因素[1]。本文將對金礦井下的多層開采地壓控制管理進行簡要分析。

1 多層開采現(xiàn)狀分析

一些礦井位于地質(zhì)條件比較惡劣的地區(qū)，巖層斷裂破碎，且有夾層。在進行礦產(chǎn)開采時，巷道容易受到開采爆破的影響出現(xiàn)坍塌問題。在爆破中沉降的巖石碎塊給巖層壁造成很大沖擊，形成破壞力，很多巖層內(nèi)壁不能承受瞬間的壓力造成裂痕，因此，開采工作造成安全隱患。隨著地下開采分層，且在不斷下采中，不同分層中的礦頂承壓增加，這種安全威脅讓工人無法進行后續(xù)工作，也給采礦機械設(shè)備帶來損毀風(fēng)險[2]。在開采中，人們對地壓的控制管理認識不足、管控不到位，由于各種事故或者基于保護工人安全的考慮，停止已爆破巖層的開采，造成礦產(chǎn)資源浪費的現(xiàn)象時有發(fā)生，在后續(xù)開采中將會遇到較大的開采難度，因為穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞了。這種不當開采不僅造成資源浪費，也讓企業(yè)浪費了大量的經(jīng)營成本，這些損失的成本也無法產(chǎn)生利潤，如果不改進針對地壓的管控技術(shù)，將給企業(yè)經(jīng)營造成負面影響。

2 地壓失控原因分析

2.1 開采深度影響

金礦礦產(chǎn)開采深入到巖層越深，巖石層受到的壓力就越大，但是相關(guān)研究表明，深度越深，井巷巖壁應(yīng)力越小，這種應(yīng)力是井巷壁在受到外壓后內(nèi)部為了恢復(fù)原形而產(chǎn)生的作用力[3]。礦壁承壓能力降低，地壓就會上升。雖然應(yīng)力值降低，但是外壁承壓范圍卻在增大。不同的礦層中，由于所處深度不同，因此井巷壁承受的地壓值也不同。隨著深度增加，應(yīng)力集中值降低是由于地壓過強，巖壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生破壞，甚至發(fā)生碎裂現(xiàn)象。

2.2 力學(xué)傳遞效應(yīng)

在多層開采中，每個巖層的受力值不同，地壓會逐層往下傳遞，如果不采取控制措施，在底層的開采就面臨著失控的風(fēng)險，位于底層的人員面臨的安全風(fēng)險很大，底層的巷道可能會側(cè)傾或變形。在井巷工程逐層向下推進時會發(fā)生需要返修的情況，井巷越深，返修概率越高。

2.3 礦物造成壓力沖擊

多層開采進行到底部時，礦物的應(yīng)力會增加，在礦物內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)壓力會對井巷造成局部壓力沖擊，這種壓力也屬于地壓，開挖越深入到底層，這種礦物壓力越高，產(chǎn)生的地壓也就越大。

2.4 圍巖承力范圍低

由于一些金礦礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié)針對巷道圍巖考慮不周，圍巖承力范圍較低，在進入深層開采時，圍巖耐受力很差，能起到的支撐作用很小，因此，巷道穩(wěn)定性較差，如果進行后續(xù)開采，不得不反復(fù)進行維修，這造成了采掘成本升高[4]。在很多金礦礦產(chǎn)開采中，人們會增加一些支撐物的建設(shè)，以此增強巷道的承受力，但是這種方法并不能改善圍巖的承載力差的現(xiàn)實。圍巖的穩(wěn)定性沒有在支撐物的作用下獲得提升。

2.5 井巷承力差

多層開采隨著礦產(chǎn)開采深度的下降，井巷承受的地壓增大，如果井巷工程建設(shè)不好，就會難以承受增強的地壓，巖體在運動中會對井巷造成沖擊，在沖擊下，一些井巷抵抗不了地壓，形狀就會發(fā)生變化，在變化中可能會發(fā)生破裂，給礦產(chǎn)開采造成安全危機。

2.6 開采工程設(shè)計不合理

開采工程設(shè)計不合理也會造成地壓失控，有些企業(yè)為了增強工作效率，減少了工程量，在地下完成礦石開采后，形成的采空區(qū)，造成局部區(qū)域壓力值增加，地壓極具增加，讓井巷局部承受很大壓力沖擊，最終造成安全隱患。

2.7 人工作業(yè)

在實施爆破后，工人暫停開采，零散的礦石不能及時轉(zhuǎn)運到地面，在地下沉積，給巷道底部造成壓力。如果在巷道上部中集中的礦石太多，就會造成地壓升高，沖擊圍巖。

2.8 氣候因素

有關(guān)研究表明，氣候條件也會增加礦山開采中的地壓，具體的影響因素有降雨或冰雪化凍，所以，地下水與地壓具有某種關(guān)聯(lián)性，在巖層中發(fā)生地下水滲漏后就會造成圍巖軟化，或者增大巖層壓力，給開采造成不良影響。

3 控制地壓的管理措施簡析

3.1 選好井巷挖掘方位

在井巷開挖前就要對礦層進行實地勘探，要做好綜合研究，選擇最好的方位進行井巷施工。巷道的朝向，以及多層巷道的布局，還有巷道的高度都需要斟酌，這些都是與地壓相關(guān)的因素，好的前期設(shè)計能幫助巷道減少壁體承受的壓力。應(yīng)該對本地的巖石受力情況進行研究分析，在巖層能夠承受的力學(xué)范圍內(nèi)進行井巷施工建設(shè)。

3.2 采用合理開采技術(shù)

根據(jù)礦體所在地區(qū)的巖石特性，采用更符合本地地質(zhì)條件的開采方法，如果發(fā)現(xiàn)礦道已經(jīng)改變形狀，可以使用更為精細的開采方式，在開采工作進行前，需做好開采準備工作，如果選擇爆破法開采，采取不耦合爆破和光面爆破技術(shù)，并對沖擊波進行人為控制，盡量減少它對巖石結(jié)構(gòu)造成的損害，保護井巷的完整性，確保開采安全進行。

3.3 控制已采區(qū)域

在控制地壓的過程中，需要處置好巷道上面已經(jīng)采空的區(qū)域，這體現(xiàn)了多層開采的特性，要防止采空區(qū)上部的巷道壁坍塌，需要及時對采空區(qū)進行處理，避免巷道壁發(fā)生局部變形，這樣可以避免采空區(qū)域的巖層產(chǎn)生形狀改變。一般人們會采用的具體措施是：在已采區(qū)域進行替代物回填，這種方式力圖通過恢復(fù)原狀讓內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用力保持穩(wěn)定。有些采場礦藏量較少，在控制已采區(qū)域時，經(jīng)常讓其自然坍塌，這是一種節(jié)省開采成本的有效方法，但是礦藏量豐富的地區(qū)，還是會在已采區(qū)域進行回填，或者對采空區(qū)進行加固措施，在加固時，回填物要進行膠化處理，這樣可以減少回填物空隙，增強它們的穩(wěn)定性和力學(xué)結(jié)構(gòu)。

3.4 開采過程增加控制

在開采過程中就要加強對地壓的控制，這對安全生產(chǎn)很重要。在回采少量遺留的邊角礦及原生礦柱時，要在分析周圍受力結(jié)構(gòu)的情況后進行，這樣才能保證地壓在可控范圍內(nèi)。開采過程要嚴格控制好地下水，在已采區(qū)域可能會發(fā)生地下水聚集，要及時將水抽走，防止地下水造成地壓升高，位于礦層之上的地面水也要及時處理，因為可能會發(fā)生地面水滲透到礦層的現(xiàn)象。分層開采順序要前期把控好，在實際作業(yè)中，進行前進式開采，同時開采中層以上的礦層，這樣可以減少地壓造成的開采安全壓力。在巷道中可以鉆鑿排氣孔，這樣可以釋放巷道中的應(yīng)力。采場中原始的礦柱可以酌情保留，要盡量避免對巖體的力學(xué)結(jié)構(gòu)造成太大改變。為了對地壓進行綜合管理，需要在巷道中放置力學(xué)監(jiān)控設(shè)備，這樣可以實時對地壓進行測量，防止出現(xiàn)突發(fā)的不可控現(xiàn)象。

3.5 邊開采邊卸壓

要采取措施在開采時進行同步卸壓，要及時調(diào)整井巷的斷面受力形狀，采用各種人為的辦法進行力學(xué)調(diào)整，讓井巷的受力保持均衡，這樣才能減小坍塌的風(fēng)險?？梢栽诰飪?nèi)增加支撐物；或者在相關(guān)區(qū)域挖洞以承受上部已采區(qū)域的坍塌，來幫助開采井巷減小地壓。

3.6 建立地壓監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，加強對地壓活動的監(jiān)測

按照礦區(qū)采空區(qū)分布和穩(wěn)定性情況，在采空區(qū)四周亦或巷道中安裝應(yīng)力位移監(jiān)測設(shè)備,裝配鉆孔應(yīng)力計或是位移收斂計,實施監(jiān)控采場地壓的實際狀況,使傳感設(shè)備嵌入巷道圍巖盡可能靠近采空區(qū)的方向，確保測點數(shù)據(jù)信息可以代表空區(qū)圍巖的主要應(yīng)力狀況和位數(shù)值,對于以后的采掘工作,應(yīng)該把應(yīng)力監(jiān)測儀器裝配在已形成空區(qū)的支承頂板圍巖礦柱之上，以確保監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)能夠精準反應(yīng)圍巖的應(yīng)力形態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，地壓是在礦產(chǎn)資源開采過程中存在的不穩(wěn)定因素，地壓與各種因素有關(guān)，人們在進行礦產(chǎn)開采時應(yīng)該將這些因素進行綜合考量，采取有效的措施加以防范。要采取各種方法加固巷道，或者減小巷道壁受到的地壓，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供科學(xué)支持。雖然地壓是不穩(wěn)定因素，但是依然可以采取人為的辦法進行管理控制，最重要的是方法要得當。