楊占民 葉爾布蘭·瓦黑提 趙冉 崔冰

（①承德銅興礦業(yè)有限責(zé)任公司 承德 067100②哈密市職業(yè)安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心 哈密 839000）

1 引言

當(dāng)前，采空區(qū)是國(guó)內(nèi)許多礦山生產(chǎn)中造成災(zāi)害最主要的源頭之一，對(duì)礦山人民財(cái)產(chǎn)與生命安全存在嚴(yán)重威脅，因此，對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)與研究對(duì)礦山的安全生產(chǎn)有著重要意義［1-2］。近年來(lái)，很多學(xué)者對(duì)采空區(qū)探測(cè)、監(jiān)測(cè)及其穩(wěn)定性分析技術(shù)開(kāi)展了大量研究工作，并取得了不少研究成果[3-9]。其中，微震監(jiān)測(cè)技術(shù)以其非接觸、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、大尺度三維立體監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)逐漸成為當(dāng)前及未來(lái)的主流監(jiān)測(cè)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于礦山地壓災(zāi)害的評(píng)估和預(yù)警等方面[11]。

壽王墳銅礦經(jīng)過(guò)數(shù)十年開(kāi)采，井下形成了南六號(hào)特大采空區(qū)，且采空區(qū)下盤(pán)圍巖賦存多條斷層，對(duì)采空區(qū)周邊圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了保障礦山深部資源的安全高效開(kāi)采，該銅礦引進(jìn)了世界先進(jìn)的IMS公司的微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)南六號(hào)采空區(qū)下盤(pán)空區(qū)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。本文運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)與定量地震學(xué)方法，分析研究了壽王墳銅礦深部大爆破震動(dòng)對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定性的影響情況，為評(píng)估深部大爆破對(duì)空區(qū)穩(wěn)定性的影響提供了技術(shù)支撐。

2 工程概況

南六號(hào)采空區(qū)位于東部，最大寬度達(dá)到100m，在采區(qū)33～57線間，走向延續(xù)數(shù)百米，整體形態(tài)呈下大上小，中間被多天巖枝隔斷。采空區(qū)南側(cè)賦存F1、F2、F3等三條斷層（見(jiàn)圖1），F(xiàn)1、F2斷層斜交向兩側(cè)延伸，平均寬度0.5m，F(xiàn)3斷層距采空區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn)。其中在37～41線之間F2斷層對(duì)采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性影響最大，在下三中段距離采空區(qū)最近處小于10m，下三中段主巷道頂部產(chǎn)生最大寬度達(dá)20mm的裂縫。

圖1 下三地質(zhì)平面圖

3 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)南六號(hào)空區(qū)下盤(pán)圍巖的動(dòng)態(tài)立體監(jiān)測(cè)，某礦業(yè)公司在下一到下三之間布置了一套8通道的IMS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，下一中段布置了2個(gè)傳感器（WZ-1～WZ-2），下三中段布置了4個(gè)傳感器（WZ-3～WZ-6），監(jiān)測(cè)范圍為33#～41線之間，具體布置位置如下圖2所示。

4 大爆破對(duì)采空區(qū)的影響分析

為了了解深部大爆破作業(yè)對(duì)淺部采空區(qū)穩(wěn)定性的影響情況，本次擬隨機(jī)挑選了2021年1月份的相鄰3次大爆破事件進(jìn)行研究，具體如下：

表1 大爆破統(tǒng)計(jì)表

為了了解深部大爆破對(duì)采空區(qū)尤其是下三斷層及臨近采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性的影響，運(yùn)用IMS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，對(duì)空區(qū)下三斷層及臨近空區(qū)圍巖的微震活動(dòng)進(jìn)行研究，經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)每次大爆破后監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)微震事件出現(xiàn)的時(shí)間分布如下表2所示。

表2 大爆破后微震事件統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出，下八、下九兩中段深部大爆破對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的南6號(hào)空區(qū)下盤(pán)圍巖穩(wěn)定性影響有限，大爆破后的震動(dòng)并沒(méi)有馬上對(duì)空區(qū)下盤(pán)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)破壞，其大爆破后24小時(shí)候才開(kāi)始出現(xiàn)微震事件，說(shuō)明即使不考慮其他任何因素，大爆破對(duì)圍巖產(chǎn)生的震動(dòng)損傷至少得24小時(shí)才能顯現(xiàn)出來(lái)，說(shuō)明下八及以下爆破作業(yè)對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的空區(qū)下盤(pán)圍巖的穩(wěn)定性影響非常有限，建議礦方可進(jìn)行專門(mén)的爆破震動(dòng)測(cè)試，以進(jìn)一步準(zhǔn)確評(píng)估大爆破對(duì)空區(qū)的影響程度。同時(shí)，從圖2～3看出，大爆破對(duì)上部空區(qū)影響產(chǎn)生的微震事件主要分布在下三中段水平附近，且大部分臨近空區(qū)邊界，說(shuō)明大爆破震動(dòng)對(duì)臨空區(qū)圍巖的穩(wěn)定性影響較大，對(duì)斷層的影響相對(duì)較小。

圖2 1月10日～16日兩次相鄰大爆破間的微震事件空間分布圖

圖3 1月16日～29日兩次相鄰大爆破間的微震事件空間分布圖

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)壽王墳銅礦深部大爆破后采空區(qū)周邊圍巖的微震活動(dòng)分析，得到了以下結(jié)論：深部大爆破震動(dòng)并沒(méi)有馬上對(duì)空區(qū)下盤(pán)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)破壞，在大爆破后24小時(shí)才開(kāi)始出現(xiàn)微震事件，深部大爆破作業(yè)對(duì)淺部空區(qū)下盤(pán)圍巖的穩(wěn)定性影響非常有限；同時(shí)，深部大爆破對(duì)上部空區(qū)影響產(chǎn)生的微震事件主要分布在下三中段水平附近，且大部分臨近空區(qū)邊界，說(shuō)明大爆破震動(dòng)對(duì)臨空區(qū)圍巖的穩(wěn)定性影響較大，對(duì)斷層的影響相對(duì)較小，這為評(píng)估深部大爆破對(duì)空區(qū)穩(wěn)定性影響提供了技術(shù)支撐。