全面法開(kāi)采潛在安全隱患梳理及治理對(duì)策的思考

鄔劍鋒

（文山麻栗坡紫金鎢業(yè)集團(tuán)有限公司，云南 文山 663000）

全面法在緩傾斜至近水平金屬礦開(kāi)采中較為常用。全面法回采按照“采礦房留礦柱”的順序進(jìn)行回采，該方法具有生產(chǎn)成本低、采礦能力大的優(yōu)勢(shì)，但不可忽視由于留設(shè)點(diǎn)柱，也造成了礦產(chǎn)資源的較大浪費(fèi)。國(guó)內(nèi)學(xué)者和專(zhuān)家就全面法開(kāi)采也進(jìn)行了研究工作，并取得了良好的效果[1-3]。

筆者結(jié)合多年礦山安全管理經(jīng)驗(yàn)，就硬巖型金屬礦全面法開(kāi)采可能存在的主要問(wèn)題和相應(yīng)治理對(duì)策提出了自己的思路和觀點(diǎn)，以期為國(guó)內(nèi)外類(lèi)似開(kāi)采技術(shù)條件的礦山提供參照依據(jù)。

1 目前全面法開(kāi)采存在的主要問(wèn)題

全面法開(kāi)采受礦體品位分布、礦巖穩(wěn)定性等因素影響，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)也不完全一致。筆者結(jié)合自身十余年礦山工作經(jīng)驗(yàn)，就全面法目前存在的主要問(wèn)題總結(jié)如下：

1.1 全面法開(kāi)采順序問(wèn)題尚待優(yōu)化

緩傾斜或近水平分布的礦體采用全面法開(kāi)采時(shí)，受礦體品位和頂、底板圍巖穩(wěn)定性影響。目前，部分礦山存在作業(yè)面積大、采區(qū)與采區(qū)之間交錯(cuò)性和貫通性問(wèn)題較為突出。尤其針對(duì)開(kāi)采深部不同的采場(chǎng)，采區(qū)間分散或集中開(kāi)采誘發(fā)的應(yīng)力分布特征是極不均勻的[4]。針對(duì)深部開(kāi)采技術(shù)難題，有必要進(jìn)行開(kāi)采順序的優(yōu)化，從理論分析或數(shù)值計(jì)算方面進(jìn)行計(jì)算，為不同開(kāi)采深度的采場(chǎng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和回采順序優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 大斷層、節(jié)理誘發(fā)頂板垮冒的可能

全面法開(kāi)采設(shè)計(jì)前期，須準(zhǔn)確掌握斷層、發(fā)育節(jié)理的實(shí)際賦存情況，這是后續(xù)采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)確定和頂板支護(hù)方式選型的重要依據(jù)[5]。針對(duì)斷層和節(jié)理發(fā)育區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行排查，最大限度地降低頂板冒落的潛在幾率。

1.3 頂板支護(hù)合理化、系統(tǒng)化尚需加強(qiáng)

在礦山開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，作業(yè)地點(diǎn)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些具有制約性的地質(zhì)構(gòu)造，例如破碎帶、斷層帶等等，此時(shí)礦井頂板安全在維護(hù)過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題，由于在斷層帶中經(jīng)常含有斷層泥，這種地質(zhì)一旦遇到井下水就很容易軟化，特別容易出現(xiàn)礦井坍塌的現(xiàn)象，并且斷層上的下盤(pán)與上盤(pán)的礦體會(huì)發(fā)生節(jié)里面的縱橫交錯(cuò)，節(jié)里面內(nèi)時(shí)常會(huì)有夾帶一些泥質(zhì)物質(zhì)，進(jìn)而形成了一種破碎巖體，礦層的穩(wěn)定性也會(huì)相對(duì)變差，嚴(yán)重阻礙了礦山開(kāi)采工作面頂板的管理與維護(hù)工作。另外在礦山開(kāi)采工作面作業(yè)過(guò)程中，如采礦、爆破等作業(yè)會(huì)產(chǎn)生不同程度的震動(dòng)，所以才能引發(fā)礦山巖體微觀結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致礦體發(fā)生變形，如果工作面上的滑移超限，則會(huì)造成整個(gè)礦體的崩塌。全面法開(kāi)采頂板支護(hù)選型及結(jié)構(gòu)參數(shù)通常視頂板巖層穩(wěn)定性決定。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法確定頂板支護(hù)方式雖可作為一定的參考。但面對(duì)埋藏深度不一的礦層而言，經(jīng)驗(yàn)判定法是否可靠值得商榷。針對(duì)不同性質(zhì)的礦層頂板采用不同的手段進(jìn)行支護(hù)，從而保證采煤工作面頂板的安全；加強(qiáng)采礦現(xiàn)場(chǎng)的管理，嚴(yán)格頂板的質(zhì)量驗(yàn)收，真正地做到不空頂作業(yè)，不空棚空柱，不用大塊笆片護(hù)頂，嚴(yán)禁不合理的進(jìn)行分組和使用不合格的支護(hù)材料。

1.4 開(kāi)采深度增大，地壓顯現(xiàn)劇烈

隨著淺部資源的陸續(xù)枯竭，深部開(kāi)采也將實(shí)現(xiàn)常態(tài)化，硬巖礦山深部開(kāi)采面臨的巖爆威脅也日益突出。而破碎礦體受地壓作用，井巷工程片幫和頂板冒落風(fēng)險(xiǎn)也逐漸加大。

2 全面法安全保障對(duì)策

針對(duì)上述全面法開(kāi)采存在的主要技術(shù)難題，就如何降低安全風(fēng)險(xiǎn)、保障安全生產(chǎn)，筆者進(jìn)行了思考，以期為國(guó)內(nèi)外同行提供借鑒。

2.1 回采順序優(yōu)化方面

隨著計(jì)算機(jī)和相關(guān)巖土方面數(shù)值軟件的大量涌現(xiàn)，礦山開(kāi)采也逐漸將計(jì)算結(jié)果作為主要參考依據(jù)對(duì)采場(chǎng)回采順序和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，確定不同開(kāi)采深度圍巖應(yīng)力分布情況、留設(shè)點(diǎn)柱穩(wěn)定性、頂板變形量，能夠?yàn)楹罄m(xù)開(kāi)采順序優(yōu)化提供重要的理論參考依據(jù)。

2.2 礦石和巖石穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)

準(zhǔn)確掌握頂板、底板和礦體的穩(wěn)定性對(duì)于指導(dǎo)后續(xù)采礦至關(guān)重要。單純依靠經(jīng)驗(yàn)法去判定有失偏頗，筆者查閱相關(guān)文獻(xiàn)后了解到，目前國(guó)內(nèi)許多研究單位均有相關(guān)設(shè)備能夠進(jìn)行高效、便捷的礦巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。在獲取斷層、節(jié)理等參數(shù)后，結(jié)合室內(nèi)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)，可獲取巖體力學(xué)參數(shù)，定量評(píng)價(jià)礦石和巖石的穩(wěn)定性。

2.3 頂板支護(hù)系統(tǒng)化、合理化

全面法采礦的首要隱患源就是頂板垮冒，若頂板礦巖穩(wěn)固性較差，則極容易發(fā)生頂板垮冒，威脅人員及設(shè)備安全。目前，國(guó)內(nèi)常用的支護(hù)手段有錨桿、錨網(wǎng)、噴錨網(wǎng)、噴錨網(wǎng)索等。

井下頂板經(jīng)充分排險(xiǎn)后，需進(jìn)行系統(tǒng)化支護(hù)。針對(duì)頂板平整性較好的采場(chǎng)，可采用錨桿+鋼筋條帶支護(hù)形式，錨桿網(wǎng)度布置均勻，實(shí)現(xiàn)頂板的整體加固，降低部分錨桿失效誘發(fā)的垮冒風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 礦巖穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)與卸壓開(kāi)采

礦山經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法來(lái)判斷礦體和巖石的穩(wěn)定性，但這種經(jīng)驗(yàn)如果應(yīng)用到深部開(kāi)采或許適用性就比較差。能否結(jié)合室內(nèi)巖石力學(xué)與先進(jìn)節(jié)理、裂隙統(tǒng)計(jì)設(shè)備對(duì)深部礦體和巖石穩(wěn)定性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，未前述支護(hù)系統(tǒng)化、合理化提供理論依據(jù)。同時(shí)，對(duì)于硬巖礦山而言，深部開(kāi)采面臨的巖爆風(fēng)險(xiǎn)也日益突出，是否可以考慮采用施工硐室、巷道或鉆孔來(lái)進(jìn)行卸壓，保障深部開(kāi)采巖爆突發(fā)的概率，進(jìn)而保障安全生產(chǎn)。

3 結(jié)論與展望

（1）筆者就全面法開(kāi)采中存在的潛在安全隱患問(wèn)題進(jìn)行了思考，并就治理對(duì)策方面進(jìn)行了闡述，以期能為國(guó)內(nèi)類(lèi)似礦山提供參照。

（2）全面法開(kāi)采在埋藏深部較大的礦山能否適用？在地壓顯現(xiàn)劇烈區(qū)域能否實(shí)現(xiàn)緩薄礦體的安全回采仍需進(jìn)行論證。