里伍銅礦地壓監(jiān)測(cè)的研究

張光齊，呂和建，唐學(xué)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(cè)的研究

張光齊，呂和建，唐學(xué)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?qǐng)龇ㄩ_(kāi)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(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，根據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了地壓監(jiān)測(cè)方案。通過(guò)開(kāi)展地壓監(jiān)測(cè)研究，獲得了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，有效指導(dǎo)了礦山安全生產(chǎn)。地壓監(jiān)測(cè)結(jié)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(dòng)的可能性較小。

地壓監(jiān)測(cè)；地壓預(yù)報(bào)；巖體聲發(fā)射；鉆孔應(yīng)力計(jì)

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?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采，已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)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(zāi)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(cè)網(wǎng)，開(kāi)展地壓監(jiān)測(cè)研究。這對(duì)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(dá)到掌握巖體穩(wěn)定性變化情況的目標(biāo)，能對(duì)可能發(fā)生的大面積巖體失穩(wěn)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以避免災(zāi)害性地壓事故的發(fā)生，指導(dǎo)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(méi)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(fù)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(zhǎng)角閃巖和云母片巖。

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

隨著開(kāi)采范圍的增加，井下采空區(qū)不斷擴(kuò)大并連成片，巖體初始的應(yīng)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(yīng)力大于巖體的極限強(qiáng)度，導(dǎo)致巖體破裂及巖移活動(dòng)，頻現(xiàn)多種地壓活動(dòng)現(xiàn)象。

地表懸浮破碎巖體及巖崩堆積區(qū)不斷擴(kuò)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(diǎn)頻現(xiàn)冒頂片幫現(xiàn)象，甚至新開(kāi)采切工程亦出現(xiàn)斷頂片幫現(xiàn)象；地壓巖移活動(dòng)頻率越來(lái)越高，已造成礦山貧化損失加大，給生產(chǎn)中段及整個(gè)礦山生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成較大的安全威脅。

2　地壓監(jiān)測(cè)

根據(jù)里伍銅礦的現(xiàn)場(chǎng)情況，確定其地壓監(jiān)測(cè)包括巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)，鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)和宏觀觀測(cè)。具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1　里伍銅礦地壓監(jiān)測(cè)內(nèi)容

2014年8月，進(jìn)行了井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)工作，此次共布設(shè)巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)42個(gè)，鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)23個(gè)。2015年7月，對(duì)井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了增補(bǔ)，增加巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)7個(gè)，增加鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)。兩次共計(jì)布設(shè)巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)49個(gè)，鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)27個(gè)。由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方面的緣由，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)地點(diǎn)和編號(hào)與初期設(shè)計(jì)相比有所變更。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)地點(diǎn)位于A2、B2、E2、E1、D2、B1等礦體中。

3　監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.1巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)結(jié)果

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

觀測(cè)周期基本上為每月一次。觀測(cè)時(shí)間為上午，單孔監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)1800余個(gè)。

井下共布設(shè)了49個(gè)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中，只有18個(gè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到巖體聲發(fā)射現(xiàn)象。這18個(gè)點(diǎn)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(hào)測(cè)點(diǎn)(S13)的聲發(fā)射現(xiàn)象較為明顯。13號(hào)測(cè)點(diǎn)的總事件數(shù)隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖1。

總之，除個(gè)別測(cè)點(diǎn)參數(shù)異常外，絕大部分測(cè)點(diǎn)的巖體聲發(fā)射參數(shù)均很?。槐砻髟谀壳盃顟B(tài)下，所測(cè)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(gè)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(duì)較為明顯，其它區(qū)巖體聲發(fā)射現(xiàn)象均不明顯。

圖1　測(cè)點(diǎn)S13總事件數(shù)隨時(shí)間變化曲線

3.2鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果

鉆孔應(yīng)力計(jì)的型號(hào)為ZLGH-20型，配套使用的檢測(cè)儀為GSJ-2A型多功能電腦檢測(cè)儀，自2014年9月開(kāi)始鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)周期基本上為每月一次。每次記錄的參數(shù)有：當(dāng)次頻率f(Hz)；當(dāng)次壓力P(MPa)。截至2016年1月底，已獲得鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)600余個(gè)。

共布設(shè)了27個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中，只有4個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)最后一次監(jiān)測(cè)時(shí)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(yīng)力計(jì)處于未受壓狀態(tài)，處于受壓狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)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(duì)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(jié)　論

(1) 49個(gè)巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，只有18個(gè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到巖體聲發(fā)射現(xiàn)象，除個(gè)別測(cè)點(diǎn)參數(shù)較大外，絕大部分測(cè)點(diǎn)的巖體聲發(fā)射參數(shù)均很小。表明在目前狀態(tài)下，所測(cè)區(qū)域內(nèi)巖體聲發(fā)射現(xiàn)象不明顯。

(2) 27個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)中，僅有4個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)處于受壓力作用狀態(tài)，大部分鉆孔應(yīng)力計(jì)處于未受壓狀態(tài)，處于受壓狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)其壓力也較小。

(3) 綜合巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)和鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)的觀測(cè)成果認(rèn)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(gè)月)發(fā)生大規(guī)模地壓活動(dòng)的可能性較小。

(4) 由于對(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)需要大量、長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)資料，建議里伍銅礦堅(jiān)持長(zhǎng)期開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)地壓監(jiān)測(cè)工作，不斷積累第一手觀測(cè)資料。當(dāng)遇到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，必須引起高度重視和警覺(jué)，并加密監(jiān)測(cè)周期。

[1]長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，等.四川里伍銅業(yè)股份有限公司里伍銅礦地壓監(jiān)測(cè)總結(jié)報(bào)告[R].長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2016.

[2]宋嘉棟,等.里伍銅礦采空區(qū)處理技術(shù)研究[R].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙礦山研究院，2011.

[3]李有德.北山礦的地壓監(jiān)測(cè)與分析[J].采礦技術(shù),2014,14(02):47￣49.

[4]文興,唐紹輝，閉理楚.多通道聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在礦山安全開(kāi)采中的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2009，29(3)：65-67.

[5]尹彥波，李愛(ài)兵.基于聲發(fā)射預(yù)警準(zhǔn)則的柿竹園礦地壓預(yù)警研究[J].采礦技術(shù)，2010，10(5)：29￣31.

[6]王培武,楊順,王賢偉. 特大采空區(qū)及高大礦柱穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)研究[J].采礦技術(shù),2016,16(03):37-39.

[7]程祝祥,尹彥波.南溫河鎢礦采空區(qū)穩(wěn)定性地壓監(jiān)測(cè)方案[J].采礦技術(shù),2016,16(02):48￣50.

[8]鐘生元,李印洪,經(jīng)民富,等.某金礦殘礦回采地壓監(jiān)測(cè)實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2014,14(06):28-30.

[9]歐陽(yáng)治華,江露.小型礦山聲發(fā)射監(jiān)測(cè)與強(qiáng)地壓活動(dòng)預(yù)測(cè)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2012,32(02):75￣79.

2016￣05￣04)

張光齊(1969-)，男，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)礦山地質(zhì)、測(cè)量、采礦技術(shù)及采礦生產(chǎn)管理工作。