江西鎢礦深部開采地壓活動(dòng)控制措施

周寶爐

（江西鎢業(yè)控股集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096）

江西鎢礦山在開采過(guò)程中曾發(fā)生過(guò)大面積的地壓活動(dòng)，特別是隨著開采活動(dòng)深部延伸，深部開采過(guò)程中地壓活動(dòng)威脅更為嚴(yán)重，倘若不采取有效措施進(jìn)行治理，不僅會(huì)對(duì)正常生產(chǎn)工作造成很大影響，同時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。為此，對(duì)江西鎢礦山深部開采地壓活動(dòng)進(jìn)行研究與分析，提出有效的防治措施，以供參考。

1 江西鎢礦山地壓活動(dòng)概況

隨著江西鎢礦開采年限的不斷增加以及上部鎢礦資源集中開采的技術(shù)，江西鎢礦山開采工作逐漸向深部延伸，但是隨著開采深度的不斷加大，鎢礦山深部開采過(guò)程中，地壓活動(dòng)變得越發(fā)嚴(yán)重起來(lái)，主要表現(xiàn)為頂板冒落，以及底板上拱和下沉、采場(chǎng)底柱破裂，夾墻擠壓靠攏或者變形，采場(chǎng)圍巖發(fā)生脫幫片塌，還有一些小型巖爆聲響，另外還會(huì)發(fā)生巷道垮落堵死、漏斗體破壞以及地表出現(xiàn)裂隙和陷落等，有的礦山在采掘過(guò)程當(dāng)中發(fā)生不斷采動(dòng)現(xiàn)象，有的礦山地表部位開裂情況非常的嚴(yán)重出現(xiàn)陷落，采場(chǎng)當(dāng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的片幫，影響礦產(chǎn)資源的上采與放礦工作[1]。

2 地壓活動(dòng)分析

2.1 采空區(qū)原因

在開采急傾斜鎢礦床過(guò)程當(dāng)中，形成的巖體為陡狀板壁式，反而緩傾斜礦床開采過(guò)程當(dāng)中，主要產(chǎn)生板梁式。同時(shí)還出現(xiàn)交替間隔空區(qū)狀況，改變了陡狀巖墻的應(yīng)力，使三維穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變成二維應(yīng)力狀態(tài)，影響其穩(wěn)定性。同時(shí)處于急傾斜礦體上盤的棱柱體逐漸向下進(jìn)行滑動(dòng)，產(chǎn)生明顯的剪切作用增大了礦體的傾角，礦體下盤發(fā)生明顯的水平移動(dòng)，不斷擴(kuò)大巖體移動(dòng)范圍，上盤承受的覆蓋巖層重力方向不斷減少。另外開采急傾斜礦體過(guò)程當(dāng)中，有很多采空區(qū)形成，在一定深度范圍下具有較好的穩(wěn)定性，隨著開采深度的不斷擴(kuò)大，空區(qū)大面積形成，進(jìn)一步加劇了巖移地壓活動(dòng)。特別是鎢礦山經(jīng)過(guò)多年開采之后，空區(qū)會(huì)大面積產(chǎn)生，如果未進(jìn)行相應(yīng)的處理，不僅面積擴(kuò)大體積也在不斷增加，很多新老采區(qū)多是通過(guò)自然崩落法，來(lái)對(duì)空區(qū)進(jìn)行消除。分析鎢礦開采過(guò)程當(dāng)中，出現(xiàn)的地壓周期變化，當(dāng)空區(qū)達(dá)到160m以上開采深度時(shí)，隨著脈的方向連續(xù)為150m ～200m 時(shí)，構(gòu)造對(duì)巖體切割部位，和松軟的圍巖區(qū)域產(chǎn)生釋放應(yīng)力的突破口，使地壓活動(dòng)非常強(qiáng)烈，極易大規(guī)模產(chǎn)生。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

地壓活動(dòng)受地質(zhì)構(gòu)造的影響較為突出，特別是巖性與構(gòu)造有著非常重要的作用，在開采鎢礦山過(guò)程當(dāng)中，有幾次大的地壓活動(dòng)出現(xiàn)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大型的破碎帶以及斷層等連續(xù)結(jié)構(gòu)弱面，對(duì)大范圍破壞作用起著明顯的控制作用，是巖體移動(dòng)的滑動(dòng)面以及切割面，同時(shí)促進(jìn)者地壓活動(dòng)的發(fā)展。滸坑鎢礦339 中段開采過(guò)程當(dāng)中，由于地壓活動(dòng)導(dǎo)致地面開裂發(fā)生下沉，下壟鎢礦以及盤古山鎢礦和大吉山鎢礦在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，也出現(xiàn)過(guò)大量的巖層移動(dòng)，都控制著地質(zhì)弱面。在工程地質(zhì)上鎢礦山有著非常大的差別，因此地壓活動(dòng)差異性十分明顯，而且構(gòu)造切割圈定的工作結(jié)構(gòu)體通常都比較的復(fù)雜，地壓活動(dòng)塊體具有明顯的差異性，存在突出的移動(dòng)顯現(xiàn)，巖層節(jié)理在鎢礦床比較發(fā)育，同時(shí)發(fā)育非常大的裂隙，由于巖體應(yīng)力在身不中斷不斷增加，造成較多微裂隙，引發(fā)深部局部地壓產(chǎn)生[2]。

2.3 民采破壞及回收原生礦柱的影響

開采鎢礦山過(guò)程當(dāng)中，會(huì)對(duì)原生的礦柱進(jìn)行預(yù)設(shè)，在采空區(qū)是一種重要的構(gòu)件，在缺少結(jié)構(gòu)面條件下，應(yīng)力主要集中在頂?shù)字?，支撐圍巖還起著重要的維護(hù)穩(wěn)定作用?，F(xiàn)如今鎢礦山開采過(guò)程當(dāng)中，原生礦柱留設(shè)過(guò)程中，特別是一些重要部位，由于徹底回收保安支撐礦柱，同時(shí)由于回收殘礦和民采活動(dòng)，二次回采采空區(qū)的圍巖，對(duì)采空區(qū)自然崩落的礦石進(jìn)行回收，使采空區(qū)的體積逐漸擴(kuò)大，打破了采空區(qū)原來(lái)的受力平衡，導(dǎo)致礦區(qū)性巖體和鄰近巖體出現(xiàn)集中應(yīng)力發(fā)生破壞而出現(xiàn)失穩(wěn)，回收殘礦和民采活動(dòng)，嚴(yán)重破壞著礦山井下工程系統(tǒng)，導(dǎo)致礦山深部開采過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的地壓活動(dòng)，并使之不斷發(fā)展。

有的礦帶品位較高，通過(guò)鋼筋混凝土來(lái)設(shè)置成假底，對(duì)底柱進(jìn)行置換，來(lái)對(duì)底柱礦量進(jìn)行快速回收，因礦柱和假底差異性非常明顯，常常和圍巖表現(xiàn)為非連續(xù)性的特點(diǎn)，有應(yīng)力接觸界面產(chǎn)生，不利于改善應(yīng)力平衡，和原生礦柱相比作用較小，特別在抗彎曲強(qiáng)度以及抗剪切作用方面明顯不足，假底只能起到臨時(shí)支撐或者承載作用[3]。

2.4 水的影響

春季解凍或者進(jìn)入雨季之后，鎢礦山地壓活動(dòng)不斷增加，特別是贛南地區(qū)一些采礦面積大，圍巖強(qiáng)度小的礦山，常常受到水因素影響造成地壓活動(dòng)不斷發(fā)生與發(fā)展。水運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中軟化巖石，相較于干燥狀態(tài)的巖石處于飽和狀態(tài)的巖石，其強(qiáng)度明顯減少巖體的抗剪切強(qiáng)度也會(huì)降低，這樣就會(huì)加重局部片幫冒頂事故發(fā)生。

通過(guò)以上研究分析，鎢礦山地壓活動(dòng)產(chǎn)生與發(fā)展，主要是由于巖體被大型結(jié)構(gòu)弱面切割，是其穩(wěn)定性和連續(xù)性被打破；上部中斷回收的殘礦以及民采活動(dòng)和對(duì)保安礦柱的偷采，缺少有效的采空區(qū)充填，中斷出現(xiàn)下移，致使上側(cè)的采空區(qū)體積逐漸加大；由于開采時(shí)間的不斷延長(zhǎng)和水因素的影響，嚴(yán)重破壞巖體的穩(wěn)定性，再加上其他因素，對(duì)地壓活動(dòng)造成一定影響。

3 地壓控制措施

3.1 采空區(qū)處理

處理礦山上部采空區(qū)，來(lái)對(duì)地壓活動(dòng)進(jìn)行控制。充填空區(qū)之后，會(huì)產(chǎn)生較大的反作用力，使得夾壁向空區(qū)崩塌阻力進(jìn)一步增加，避免夾壁和兩幫出現(xiàn)移動(dòng)，使回采邊遠(yuǎn)地區(qū)的巖體變形得到了有效控制，避免了圍巖破壞，減少其變形和下沉，起到一定阻尼效果。處理采空區(qū)主要的內(nèi)容包括：

（1）空區(qū)處理過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)自然崩落法來(lái)處理礦脈稀疏區(qū)域，利用人工輸料充填方式來(lái)處理礦脈密集區(qū)，有效的穩(wěn)定和維護(hù)圍巖，通過(guò)膠結(jié)充填方式，對(duì)圍巖應(yīng)力進(jìn)行改善。根據(jù)鎢礦山開采具體實(shí)際，采空區(qū)處理過(guò)程當(dāng)中利用塊石充填法來(lái)進(jìn)行處理。

（2）在提高充填質(zhì)量的同時(shí)，充分考慮礦山不同區(qū)域地壓活動(dòng)特征來(lái)確定充填系數(shù)，主要采取的原則為，在一些充填的重點(diǎn)區(qū)域取0.7；次重點(diǎn)選擇0.6；一般充填先擇0.5。

3.2 設(shè)置中段隔離層

將中斷隔層設(shè)置在底部中段與深部新開中段之間，將燒上部地壓活動(dòng)影響。

充分分析開采急傾斜礦體之后滑動(dòng)棱柱體理論，隔層厚度計(jì)算過(guò)程當(dāng)中通過(guò)塊體極限平衡理論進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)對(duì)礦柱安全系數(shù)以及爆破松動(dòng)范圍充分分析獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，通過(guò)實(shí)例對(duì)比，按照8m ～12m 對(duì)生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行留設(shè)，按照5m ～7m對(duì)其他部位進(jìn)行留設(shè)。為了減少泥水從上部滲入到深部形成新的危害，應(yīng)當(dāng)于開采平窿上中段設(shè)置中段隔層。

3.3 深部開采生產(chǎn)管理

深部采場(chǎng)的地壓主要可以通過(guò)生產(chǎn)管理以及礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)以及采場(chǎng)回采工藝等各種手段進(jìn)行控制，將以下工作充分做好。

（1）殘礦回收。此項(xiàng)工作開展過(guò)程當(dāng)中，必須要保證礦山地壓控制工作，不可回采間柱以及保安礦柱，統(tǒng)一回收采場(chǎng)的礦柱，不可對(duì)充填區(qū)底柱進(jìn)行回采，更不能進(jìn)行方礦工作。

（2）建立上部中段排堵水系統(tǒng)。將地表水以及生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)生的水引出窿外，避免影響深部開采工作，保證巖體穩(wěn)定性得到很好的維護(hù)。

（3）對(duì)深部采掘順序合理安排?；夭蛇^(guò)程中通過(guò)前進(jìn)式方式進(jìn)行，先采集上中段，在對(duì)下中段進(jìn)行回采，首先采集上盤之后再采下盤，生產(chǎn)中段應(yīng)當(dāng)合理控制，避免過(guò)多。

（4）采場(chǎng)使用中央天井，能夠有效的進(jìn)行通風(fēng)，還能起到卸壓的效果。設(shè)計(jì)采場(chǎng)應(yīng)當(dāng)對(duì)原生礦柱進(jìn)行留設(shè)，不能通過(guò)鋼筋混凝土來(lái)對(duì)底柱進(jìn)行置換，并合理留設(shè)原生礦柱。

（5）監(jiān)測(cè)地壓活動(dòng)，構(gòu)建地壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通過(guò)科學(xué)的技術(shù)手段，做好地壓的預(yù)測(cè)報(bào)工作。