全面法礦柱回采地壓顯現(xiàn)監(jiān)測與安全保障措施

劉海科

（文山麻栗坡紫金鎢業(yè)集團有限公司，云南 文山 663000）

緩傾斜薄礦體開采主要的采礦方法包括上向水平進路充填法和全面法（房柱法）等。受礦體品位、傾角和厚度等變化，若礦石品位較低，采用上向水平進路充填法開采成本較高，經(jīng)濟效益不顯著。若采用全面法或房柱法，可根據(jù)礦體品位變化，在低品位礦體或夾石留設(shè)礦柱，能夠?qū)崿F(xiàn)該類礦產(chǎn)資源的低成本開發(fā)。

眾所周知，全面法或房柱法最大的弊端在于礦柱留設(shè)，損失率往往高達15%～30%，這對礦產(chǎn)資源最大限度回收是十分不利的。國內(nèi)外學(xué)者和專家就全面法礦柱回采開展了大量研究工作，取得了諸多有價值的研究成果[1，2]。然而，全面法開采地壓顯現(xiàn)規(guī)律到底是如何分布的，在礦柱開采過程中采動應(yīng)力又是如何分布的，是礦山管理層重點關(guān)注的內(nèi)容。孫偉[3]等基于普朗銅礦自然崩落法底部出礦制定了詳細了監(jiān)測方案；蔡永順和黃發(fā)凱[4，5]等以哈圖金礦為背景，形成了完善的地壓監(jiān)測方案并就監(jiān)測結(jié)果進行了分析。基于此，作者就全面法礦柱開采制定了詳細的監(jiān)測方案并制定了安全保障措施，以期為今后類似開采技術(shù)條件的礦山提供依據(jù)。

1 試驗采場礦柱回采地壓監(jiān)測

（1）監(jiān)測目的。某礦柱分布相對較為規(guī)整，但由于暴露面積和周期較長，頂板以及滯留礦柱應(yīng)力分布如何尚不明確。因此，進行現(xiàn)場礦柱應(yīng)力監(jiān)測和頂板變形十分必要，對于實現(xiàn)安全高效采礦具有重要意義?，F(xiàn)場觀測主要是借助各種儀器直接測量巖體的力學(xué)特征、變形特征、巖體內(nèi)應(yīng)力及作用與支護上的載荷等應(yīng)力。監(jiān)測的目的主要是：根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，掌握采場地壓活動的一般規(guī)律，形成一套較為完整的監(jiān)測系統(tǒng)，及時準(zhǔn)確掌握采空區(qū)周邊圍巖變化情況及井下地壓變化情況，避免災(zāi)害事故，確保安全生產(chǎn)。

（2）地壓監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)的基本原則。①地壓監(jiān)測點的布設(shè)與礦山的生產(chǎn)緊密結(jié)合，對開采區(qū)域?qū)嵭兄攸c監(jiān)測，以保障開采區(qū)域的安全，立足礦山的現(xiàn)有開采條件；②地壓監(jiān)測時觀測手段多樣化。同時采用壓力監(jiān)測、位移監(jiān)測、非接觸掃描技術(shù)、巖體超聲波監(jiān)測等多種地壓監(jiān)測手段。③根據(jù)礦山礦區(qū)地質(zhì)條件和采礦方法，礦山的地壓規(guī)律、巖體類型及其物理力學(xué)性質(zhì)等設(shè)定觀測點的分布。④根據(jù)現(xiàn)場實際和適用性，恰當(dāng)?shù)剡x擇地壓觀測儀器的種類、規(guī)格型號及其埋設(shè)方式。

（3）主要監(jiān)測內(nèi)容。根據(jù)以上監(jiān)測點布置原則，監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：①采場頂板下沉測量。采用頂板離層儀對開采過程中頂板的下沉過程進行監(jiān)測。②礦柱穩(wěn)定性應(yīng)力監(jiān)測。對試驗采場內(nèi)礦柱應(yīng)力變化進行監(jiān)測。

（4）現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析。在實際監(jiān)測過程中，由于RM3和RM4監(jiān)測設(shè)備損壞，且靠近試驗采場北東方向，周圍為礦巖邊界，預(yù)測頂板位移和應(yīng)力相對較小，故未進行安裝。圖1所示為試驗采場礦柱回采期間RM1、RM1和RM5頂板相對位移和監(jiān)測天數(shù)的曲線。

圖1 頂板位移于監(jiān)測天數(shù)關(guān)系曲線

分析圖1可知，RM5測點位于試驗采場運輸巷道的頂板位置，點柱開采過程中對其影響較小，頂板相對位移隨監(jiān)測天數(shù)無太大變化，均在0.3mm以下；RM2測點位于試驗采場人工假柱P5的北東位置，其跨度較大。分析數(shù)據(jù)可知，該區(qū)域隨著礦柱回采推進，頂板位移變化幅度較RM1和RM5較大，但最大不超過2.0mm。RM1位于P7的正北方向，且較P7較近，頂板雖有變形，但整體下沉量小于0.7mm?，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明，在點柱開采過程中，頂板雖發(fā)生不同程度的下沉變形，但變化幅度較小，能夠滿足試驗采場點柱快速回采的安全需求。

2 試驗采場礦柱回采安全保障措施

（1）試驗采場回采安全注意事項。采用置換法回收礦柱，為了保證回采作業(yè)的安全，應(yīng)注意以下幾點：①堅持后退式回采，保證工作人員有良好的工作條件；②提高回采強度，縮短工作人員在采空區(qū)的作業(yè)時間；③監(jiān)控頂板，防止意外事故發(fā)生；④保證兩個以上的安全出口以及人行通道的安全；⑤嚴格按照設(shè)計要求的回采順序和技術(shù)要求施工；⑥嚴格落實作業(yè)簽的安全檢查和確認制度，嚴禁違章、冒險作業(yè)。在斷層、裂隙和節(jié)理發(fā)育的區(qū)域，要根據(jù)情況進行相應(yīng)的支護，確保作業(yè)安全；⑦加強爆破安全管理，特別注意做好爆破后通風(fēng)工作，回采作業(yè)過程中若空氣質(zhì)量較差，必須安裝局扇輔助通風(fēng)。在炮煙未排盡時，嚴禁人員進入作業(yè)面；⑧施工階段若出現(xiàn)大面積冒頂預(yù)兆等任何不可控的危險情況，停止作業(yè)，當(dāng)班人員應(yīng)立即組織撤離，并及時上報；⑨各項操作要嚴格遵守《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》等有關(guān)安全規(guī)程。

（2）試驗采場作業(yè)安全保障措施。①定期檢查采場人行安全出口的暢通情況，當(dāng)?shù)V柱回收率較高且通道無法繼續(xù)使用時，應(yīng)及時采取相應(yīng)的安全措施，保證采場安全出口暢通；②采場中產(chǎn)生的大塊必須及時破碎，破碎時必須遵守破碎工安全操作規(guī)程；③采場爆破之前必須設(shè)置好警戒，爆破通風(fēng)完畢后方可進入采場作業(yè)；④進入采場作業(yè)前必須首先檢查處理回采工作面，采場頂板的浮石必須排除干凈。若因爆破或其他原因造成采場頂板破壞必須及時進行錨桿支護。若上述支護措施仍不穩(wěn)固后采取錨桿金屬網(wǎng)支護；⑤作業(yè)人員進入采場作業(yè)必須注意觀察采場頂板的變化情況，若在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)冒頂預(yù)兆，應(yīng)及時停止作業(yè)進行處理并及時上報；⑥必須實行控制爆破技術(shù)，控制采場頂板形狀基本平整。⑦利用鏟運機進行出礦時，鏟運機上方必須設(shè)置牢固的防護棚。

3 結(jié)論與展望

①作者就全面法礦柱開采全程制定了詳細的監(jiān)測方案，并就監(jiān)測結(jié)果進行了分析。同時，制定了礦柱開采過程中的安全保障措施，以期為今后類似開采技術(shù)條件的礦山提供參考依據(jù)。②地壓監(jiān)測是地下礦山開采保障安全的重要手段之一，尤其進入深部開采后地壓顯現(xiàn)尤為劇烈，與之相配套的監(jiān)測內(nèi)容與設(shè)備也應(yīng)更加完善。