地下礦山開(kāi)采地壓分析與應(yīng)用

和鳳龍

（大姚桂花銅選冶有限公司，云南 楚雄 675409）

雖然我國(guó)是一個(gè)資源大國(guó)，但在經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的前提下，對(duì)礦山資源進(jìn)行肆意的開(kāi)采，使資源枯竭與社會(huì)需求之間的矛盾越來(lái)越突出，而要想提高地下礦產(chǎn)資源的可持續(xù)性發(fā)展，防止在礦山開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)冒頂、透水等等現(xiàn)象的發(fā)生，就必須要從實(shí)際出發(fā)，采用先進(jìn)的地壓探測(cè)技術(shù)，在開(kāi)采時(shí)要對(duì)地壓進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)和分析，以達(dá)到有效防范的作用。

1 對(duì)地壓的認(rèn)識(shí)

（1）地壓的定義。地壓也就是在地殼巖體中所存在的力，而這種力是相互的， 包含著著圍巖對(duì)支護(hù)體的作用力，同時(shí)也含有原巖對(duì)圍巖的作用力。而且地壓的大小會(huì)受到很多因素的影響，比如說(shuō)巖體結(jié)構(gòu)、巖體的應(yīng)力狀態(tài)等等，而且在礦山開(kāi)采的過(guò)程中所進(jìn)行的各種支護(hù)也是影響地壓大小的一個(gè)重要因素。

（2）地壓的分類(lèi)。在進(jìn)行地下礦山的開(kāi)采中，不同的地質(zhì)環(huán)境會(huì)出現(xiàn)不同種類(lèi)的地壓，具體可以分為沖擊地壓、膨脹地壓、變形地壓等等，其中的沖擊地壓在礦山開(kāi)采中最為常見(jiàn)，其危害性也非常大，又被稱作巖爆，這種壓力是在圍巖積累了大量的彈性變形之后突然進(jìn)行壓力的釋放，其力量非當(dāng)?shù)木薮蟆６诘叵碌V山開(kāi)采時(shí)，當(dāng)圍巖的應(yīng)用不超過(guò)彈性極限時(shí)，其地壓就可以由圍巖來(lái)承擔(dān)，在礦山開(kāi)采中可以不加支護(hù)，而當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)圍巖的強(qiáng)度極限之后，就必須要采取相應(yīng)的支護(hù)措施，以保證開(kāi)采過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。

2 地下礦山開(kāi)采過(guò)程中地壓的分析

（1）地壓受地下礦山開(kāi)采深度的影響。從長(zhǎng)期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行地下礦山的開(kāi)采時(shí)，地壓的支承力和內(nèi)應(yīng)力都會(huì)隨著開(kāi)采深度的增加而增大，這樣就會(huì)使其周轉(zhuǎn)的巖體在高內(nèi)應(yīng)力的作用下變得松軟，致使地壓范圍變寬變大，而內(nèi)應(yīng)力聲也會(huì)隨之而就寬。所以可以根據(jù)地下礦山開(kāi)采的深度來(lái)進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)的分析，從而對(duì)地壓的現(xiàn)狀有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和了解，有利于礦山開(kāi)采工作的開(kāi)展。

（2）地壓受氣候環(huán)境的影響。通過(guò)對(duì)礦山開(kāi)采中地壓活動(dòng)的現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)地壓活動(dòng)還受氣候環(huán)境的影響，也就是說(shuō)地壓活動(dòng)與地下水以及溫度變化有著密切的關(guān)系。在雨季里，因?yàn)閹r體會(huì)在水的作用下強(qiáng)度變?nèi)?，其地壓力就?huì)變強(qiáng)。

3 強(qiáng)對(duì)地壓活動(dòng)管控的方法及措施

（1）控制礦山采空區(qū)。對(duì)采空區(qū)的控制是整個(gè)地壓活動(dòng)管控工作的重點(diǎn)和重心，因?yàn)椴煽諈^(qū)的抗壓能力差，一旦控制不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，直接危及到人員的人身安全和整個(gè)開(kāi)采工作的正常進(jìn)行。目前對(duì)采空區(qū)最有效的控制方法就是對(duì)其進(jìn)行填充，這樣就可以緩解兩邊的夾壁向中間移動(dòng)，而造成坍塌。而對(duì)于礦藏并不豐富，礦脈較為稀疏的地區(qū)，就可以讓其進(jìn)行自然崩落，將其空區(qū)填平，但對(duì)于礦脈豐富，礦藏密集的地區(qū)，一定要加強(qiáng)采空區(qū)的支護(hù)工作，并采用人工輸料的方式進(jìn)行填平，必要時(shí)，可以采取膠結(jié)填充的方式，以保證地壓的穩(wěn)定性。

（2）加強(qiáng)地下礦山開(kāi)采的規(guī)范化管理。要想有效的控制地壓，提高礦山開(kāi)采的效率，就必須要加強(qiáng)開(kāi)采的規(guī)范化管理，不僅要對(duì)開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的把控，更要對(duì)開(kāi)采工藝進(jìn)行控制，這樣才能夠使開(kāi)采的過(guò)程得到有效的控制，減少因?yàn)榈貕夯顒?dòng)所帶來(lái)的各種傷害。比如說(shuō)，為了減少水分對(duì)巖體的影響，在進(jìn)行地下礦山開(kāi)采時(shí)，必須要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。而且在開(kāi)采的過(guò)程中，一定要根據(jù)其開(kāi)采的深度去進(jìn)行有效的支護(hù)和加固，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的開(kāi)采方式大都是先進(jìn)行上中段的開(kāi)采，再進(jìn)行下中段的回采，在開(kāi)采步步深入的同時(shí)，要提高對(duì)地壓的控制，保證開(kāi)采過(guò)程的順利進(jìn)行。

（3）加大對(duì)地壓活動(dòng)的監(jiān)測(cè)力度。地壓監(jiān)測(cè)工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的過(guò)程，要想使地壓活動(dòng)得到有效的管控，就必須要加大其監(jiān)測(cè)力度，這就需要在進(jìn)行地下礦山的開(kāi)采前建立相應(yīng)的地壓監(jiān)測(cè)裝置，并布設(shè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)地壓的動(dòng)態(tài)進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量。首先，對(duì)開(kāi)采區(qū)域要進(jìn)行重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，采用多樣化的監(jiān)測(cè)手段，立足于礦山的開(kāi)采現(xiàn)狀，對(duì)其壓力、位移以及巖體等等多方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其觀測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和研究，找出地壓活動(dòng)的規(guī)律，并對(duì)其開(kāi)采區(qū)的巖體類(lèi)型及物理特性進(jìn)行探討，這樣才更有利做好各項(xiàng)支護(hù)工作，保證礦山開(kāi)采過(guò)程中安全、高效性。

4 遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)在地下礦山中的應(yīng)用

（1）遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。在現(xiàn)代化的社會(huì)里，為了提高地下礦山開(kāi)采的安全性，必須要運(yùn)用自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)服務(wù)于地下開(kāi)采工作，而遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)與地下礦山開(kāi)采的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，利用遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)地壓活動(dòng)的有效監(jiān)測(cè)與控制。

傳感器由應(yīng)力傳感器、位移傳感器和壓力盒組成。它可以在采礦過(guò)程中，對(duì)礦柱壓力的高低變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而掌握圍巖等的壓力狀況，而位移傳感器則能夠監(jiān)測(cè)出其相對(duì)位移，壓力盒可以間接的反應(yīng)間柱的穩(wěn)定性。

自動(dòng)化系統(tǒng)是由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)等等部分組成。軟件系統(tǒng)可以將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、儲(chǔ)存和管理。并通過(guò)對(duì)采集標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定來(lái)分析地下礦山地壓活動(dòng)的頻率等等。硬件系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，因?yàn)樾盘?hào)不能進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸，必須要通過(guò)硬件系統(tǒng)來(lái)將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)地下礦山開(kāi)采過(guò)程中地壓的監(jiān)測(cè)與控制起到了不可替代的作用。

（2）遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用。由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和地下開(kāi)采工作的危險(xiǎn)性，在進(jìn)行實(shí)地工作中常常會(huì)遇到礦柱裂縫、底板鼓起、礦石掉落等等因?yàn)榈貕夯顒?dòng)而引起的安全事故，而這些地壓現(xiàn)象不僅威脅著工作人員的安全，而且對(duì)礦山也會(huì)造成很大的破壞，如果不進(jìn)行提前的預(yù)防和管控，還會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的安全事故，而遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)是在新時(shí)代背景下，利用網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控的一種方法，它不僅可以通過(guò)傳感器的安裝和設(shè)置，對(duì)地下礦山開(kāi)采礦柱進(jìn)行變形與位移的監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)⑵涞貕罕O(jiān)控結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析和研究，使礦山地壓得到綜合的治理和控制。

（3） 遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展前景。人工測(cè)量技術(shù)在當(dāng)今智能化的社會(huì)里，已經(jīng)不能夠滿足礦山開(kāi)采的需要，更有能適時(shí)的對(duì)地壓變化進(jìn)行反映和記錄，而遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)不僅不受空間和地域環(huán)境的限制，而且還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，大大的提高了開(kāi)采工作的安全性能。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在地下礦山開(kāi)采深度日益加深，地壓現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重的情況下，要想提高礦山開(kāi)采的安全性和高效性，就必須要結(jié)合礦山的具體特點(diǎn)，進(jìn)行有效的地壓分析與控制，運(yùn)用多樣化的監(jiān)測(cè)手段和方法，保證地下礦山開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

[1]張延國(guó),趙有國(guó),王運(yùn)永.急傾斜厚礦體露天轉(zhuǎn)地下礦山開(kāi)采方法的探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2015,31(01):13-16.

[2]樊換玲.探討遠(yuǎn)程地壓監(jiān)控技術(shù)在地下礦山中的應(yīng)用[J].科技資訊,2014,12(18):97.