聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)在大寶山礦業(yè)公司的應(yīng)用

趙 興,陳學(xué)軍

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512128)

聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)在大寶山礦業(yè)公司的應(yīng)用

趙 興,陳學(xué)軍

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512128)

廣東省大寶山礦業(yè)有限公司銅業(yè)分公司針對(duì)露天境界內(nèi)地下采空區(qū)的賦存狀況,建立了 2套多通道全天候聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)重點(diǎn)生產(chǎn)地段巖體的穩(wěn)固性進(jìn)行 24h自動(dòng)監(jiān)測(cè),為判斷采空區(qū)的穩(wěn)定性提供了科學(xué)依據(jù),確保了礦山的安全持續(xù)生產(chǎn)。

采空區(qū);地壓監(jiān)測(cè);多通道聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng);預(yù)警預(yù)報(bào)

廣東省大寶山礦業(yè)有限公司銅業(yè)分公司所開(kāi)采的凡洞礦區(qū),1958年投產(chǎn)至 2005年底,主要以地下開(kāi)采為主,井下采空區(qū)主要分布在 31線至 51線。為了合理利用資源,于 2002年中旬開(kāi)始露天建設(shè),到 2004年底已形成 2000t/d的露天生產(chǎn)規(guī)模?，F(xiàn)露天采場(chǎng)開(kāi)采最低標(biāo)高為 706m。目前對(duì)生產(chǎn)有直接影響的空區(qū)分布在 650水平以上,據(jù)初步統(tǒng)計(jì),650水平以上空區(qū)面積達(dá) 86449m2,體積近 585034 m3,部分空區(qū)已經(jīng)塌陷。隨著露天生產(chǎn)臺(tái)階的下降,露天境界內(nèi)采空區(qū)的穩(wěn)定性直接影響到人員和設(shè)備的安全,形成較大的安全隱患。因此,必須采用一種較先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段,以便及時(shí)為礦區(qū)安全生產(chǎn)提供保障。

1 地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

對(duì)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害采取有效的監(jiān)測(cè)和控制方法,以便及時(shí)采取安全措施,避免大規(guī)模災(zāi)害事故的發(fā)生。為此,公司與長(zhǎng)沙礦山研究院合作,采用多通道聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)重點(diǎn)生產(chǎn)地段的穩(wěn)固性進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控,從而有效了解采場(chǎng)下部采空區(qū)的穩(wěn)定性,達(dá)到指導(dǎo)安全生產(chǎn)的目的。

通過(guò)對(duì)礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀及采空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后,最終確定本次監(jiān)測(cè)在 1、2號(hào)主井安裝 2套 12通道 STL-12型聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(見(jiàn)圖1),采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制,實(shí)施 24h連續(xù)監(jiān)測(cè)。

圖1 聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

2 監(jiān)測(cè)區(qū)域

(1)1號(hào)主井采空區(qū)頂板及周邊區(qū)域。1號(hào)主井采空區(qū)主要分布在 45#～59#勘探線之間,470～617m中段。由于 1號(hào)主井采空區(qū)周邊巖體條件較差,經(jīng)數(shù)次坍塌后,目前只有 591,530,515m3個(gè)中段能進(jìn)入調(diào)查,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行分析后,認(rèn)為此處采空區(qū)仍存在繼續(xù)垮塌的可能。且露天開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的爆破震動(dòng)及沖擊波也可能造成采空區(qū)失穩(wěn)破壞。因此,1號(hào)主井采空區(qū)頂板及周邊區(qū)域的地壓活動(dòng)需要監(jiān)測(cè),尤其要防止大范圍垮塌形成沖擊地壓災(zāi)害。

(2)2號(hào)主井采空區(qū)頂板及周邊區(qū)域。2號(hào)主井采空區(qū)主要分布在 33#～51#勘探線之間,615～668m中段,位于目前主要露天開(kāi)采區(qū)域的下方。由于近幾年露天開(kāi)采的影響,該區(qū)域除 650m中段以外的所有中段均已垮塌,無(wú)法進(jìn)入。且最近幾次大的塌方事件也主要位于 2號(hào)主井范圍以內(nèi)。因此2號(hào)主井采空區(qū)頂板及周邊區(qū)域的穩(wěn)固與否將直接影響到露天采場(chǎng)的安全生產(chǎn)。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

大寶山礦聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于 2009年 3月正式投入運(yùn)行時(shí),井下采礦作業(yè)活動(dòng)已完成,露天采礦活動(dòng)主要集中在 35#～45#勘探線間的 697～721平臺(tái)。根據(jù) 1a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)聲發(fā)射事件率、事件能率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),且結(jié)合礦山開(kāi)采進(jìn)度分析了地壓活動(dòng)的變化趨勢(shì)。

3.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

(1)2#、4#、6#、12#傳感器主要用來(lái)監(jiān)測(cè) 45#～51#勘探線間Ⅰ號(hào)采空區(qū)群的穩(wěn)定性,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明這幾個(gè)傳感器的聲發(fā)射事件基本具有相同的變化規(guī)律,均在 2009年 3～4月處于相對(duì)較高的水平,其后處于一個(gè)聲發(fā)射活動(dòng)相對(duì)平靜期。

(2)3#、5#傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè) 591m水平已部分充填的Ⅱ號(hào)采空區(qū)群的穩(wěn)定性,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明這兩個(gè)傳感器的聲發(fā)射事件變化規(guī)律基本相同,2009的3月聲發(fā)射事件率明顯高于正常水平,此后處于一個(gè)聲發(fā)射活動(dòng)相對(duì)平靜期。

(3)8#、9#、10#、11#傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè) 530m水平Ⅱ號(hào)采空區(qū)群的穩(wěn)定性,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明 2009年 3月～2010年 2月期間,該采空區(qū)聲發(fā)射事件相對(duì)較平靜,采空區(qū)穩(wěn)定性較好。

(4)1#、7#傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè) 530,590m水平的兩個(gè)較小采空區(qū)的穩(wěn)定性,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,在聲發(fā)射系統(tǒng)正常運(yùn)行的 1a內(nèi),這兩個(gè)采空區(qū)所采集到的聲發(fā)射事件相對(duì)較平靜,采空區(qū)穩(wěn)定性較好。

通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行 1a時(shí)間內(nèi)的監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與井下聲發(fā)射探頭埋設(shè)區(qū)域的實(shí)際狀況具有很好的一致性。

3.2 地壓活動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的1a時(shí)間內(nèi),2009年 3～4月聲發(fā)射事件率明顯高于正常水平。在這段時(shí)間內(nèi),通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,曾對(duì)兩次地壓活動(dòng)事故進(jìn)行了預(yù)警。

(1)第一次出現(xiàn)聲發(fā)射地壓活動(dòng)事件預(yù)警的中心點(diǎn)位于 591m水平Ⅱ號(hào)采空區(qū)周邊,推測(cè)為該處采空區(qū)由于未充滿,在地表露天爆破作業(yè)的影響下,產(chǎn)生失穩(wěn)。預(yù)警區(qū)域見(jiàn)圖2。

圖2 2009年3月14日地壓活動(dòng)預(yù)警

通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),Ⅱ號(hào)采空區(qū)于 2009年 3月14日中午 12:30左右產(chǎn)生較大范圍垮塌現(xiàn)象,塌落巖體約 4000m3。

(2)第二次出現(xiàn)聲發(fā)射地壓活動(dòng)事件預(yù)警的中心點(diǎn)位于 591m水平Ⅰ號(hào)采空區(qū)周邊,推測(cè)為該處存在較大范圍的未處理采空區(qū),受地表露天爆破作業(yè)的影響,產(chǎn)生失穩(wěn)、頂板垮落。預(yù)警區(qū)域見(jiàn)圖3。通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),591m水平Ⅰ號(hào)采空區(qū)于 2009年 3月 29日下午 19:20左右產(chǎn)生大范圍冒頂現(xiàn)象,塌落巖體約 10000m3。

圖3 2009年3月29日地壓活動(dòng)預(yù)警

通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果的對(duì)比分析可以看出,監(jiān)測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠,可以作為指導(dǎo)礦山安全生產(chǎn)的依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1)針對(duì)大寶山礦生產(chǎn)現(xiàn)狀及采空區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況,建立了 2套 24h實(shí)時(shí)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng),為判斷井下采空區(qū)穩(wěn)固情況提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

(2)通過(guò)對(duì)大寶山礦 1a內(nèi)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)的地壓活動(dòng)進(jìn)行了有效預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果對(duì)比分析可得,監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,可以作為指導(dǎo)礦山安全生產(chǎn)的依據(jù)。

[1] 鄒永東,張 宣,余其新.大寶山礦志第二卷[R].韶關(guān):廣東省大寶山礦業(yè)有限公司,2008.

[2] 唐紹輝.AE法地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)在金屬礦山中的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2002,22(4):18～20.

[3] 唐紹輝,潘 懿,黃英華,等.深井礦山地壓災(zāi)害微震監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2009,28(Z2):3597～3603.

[4] 陳頌文.廣西某礦特大采空區(qū)穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)[J].采礦技術(shù),2009,9(2):22～23.

2010-07-05)

趙 興(1984-),男,湖南永洲人,助理工程師,主要從事于露天采礦技術(shù)工作及采空區(qū)處理。