采礦深井地壓災害控制技術探析

摘 要：筆者以研究我國深井地壓對開采工作的影響為基礎，通過介紹礦井的地質條件與地壓特征，詳細分析了引發(fā)深井地壓災害發(fā)生的主要原因，從而試圖探索出一套行之有效的地壓災害控制技術方案，以便最終促進我國深井開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：深井；地壓災害；控制技術

在全球范圍內，中國屬于采礦大國，且正處于單純開采、利用資源的初級工業(yè)化階段。自上世紀八十年代以來，隨著市場對礦產(chǎn)品需求的日益擴大，部分礦井管理人員以經(jīng)濟效益為追求目標，而逐漸忽視對礦井地壓環(huán)境的監(jiān)控與管理，最終導致我國深井的開采環(huán)境急劇下降，且引發(fā)礦井安全隱患的不斷爆發(fā)。

1 深井地壓影響現(xiàn)狀

相關數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國部分礦山不斷發(fā)生地表塌陷、突水、冒頂?shù)戎卮蟮貕簽暮Γ以擃惖V山事故面臨著難以抑制、無法消除的境地。筆者經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，我國礦區(qū)深井所頻繁爆發(fā)的地質災害事故，給礦山本身、礦區(qū)人民，乃至我國采礦事業(yè)帶來了十分嚴重的經(jīng)濟、生命損失，對整個社會造成了不良影響，深度阻礙了我國礦山企業(yè)與國民經(jīng)濟的全面、健康、可持續(xù)發(fā)展，例如，今年我國深井地壓災害發(fā)生率與20世紀初期美國地壓災害發(fā)生率相似[1]。除此之外，我國深井地壓災害主要表現(xiàn)為：滑坡、涌水、巖爆等，而影響礦山深井地壓狀況的因素還涉及到：礦工素質、開采技術、安全管理方案等，這就表明，為了降低深井地壓災害的影響范圍，相關部門需建立一個較為安全的礦山。

2 深井地壓災害發(fā)生的原因

2.1 礦井的地質條件

礦井的地質條件是誘發(fā)礦山深井地壓災害發(fā)生的主要原因。我國礦山分布特點表明，礦田內所暴露的地層多以古生代泥盆為主，巖石深井多為二迭灰?guī)r、石炭、頁巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r、砂頁巖等。此外，在我國礦區(qū)深井內部，斷裂與褶皺呈西北方向緊密分布，且斷裂主要呈縱向斷裂，褶皺主要呈大背斜，這便導致我國部分采礦深井不斷發(fā)生地壓災害[2]，例如，我國丹池地區(qū)的某一礦區(qū)，其深井巖溶發(fā)育特點為：地下以溶孔、溶蝕縫隙為主，地表以溶洞、溶槽為主，致使其巖溶的發(fā)育直接受到了當?shù)氐刭|構造、地層巖性、地下水位的影響，導致今年當?shù)仡l頻發(fā)生大規(guī)模的地壓災害，造成了較為嚴重的經(jīng)濟、生命損失。

2.2 礦體的地壓特征

對我國礦山深井地壓形式造成影響的元素包括：礦井開采方法與當?shù)刈匀粭l件，其中，①礦井開采方法是指：空區(qū)處理技術、巖層支護、開采順序、巷道布置、時間效應等；②自然條件是指：地應力、地下水、溫度、開采深度、地質構造、巖體性質、傾角等。除此之外，在我國礦山深井所處位置，較為頻繁出現(xiàn)的冒頂形式有：上硬下軟型，及隨采隨冒型；下硬上軟型，及漏頂或是空區(qū)滑動型；空區(qū)沖擊型；整體型，及局部冒頂或是“草帽”滑落型；分層型，及層狀冒落型。

3 地壓災害控制技術的應用

3.1 完善回采順序

隨著我國礦井開發(fā)技術的進步與創(chuàng)新，為了進一步促進深井開采規(guī)模的擴大化，以及開采工作的高水平化與高效化，相關部門需在降低開采成本的同時，完善圍護開采工作得以順利進行的安全條件[3]。同時，筆者建議在相對復雜的礦床開發(fā)領域，我國應積極采用完善回采順序法，及全面運用“棋盤式”的深井回采順序，及時處理頂板崩落采空區(qū)或是填充采空區(qū)，從而使得深井所受地壓力能夠完全釋放。此外，在控制地壓層面，相關人員還需著重以下方面：①科學確定深井結構參數(shù)、斷面形狀，運用成熟的深井回采順序，充分利用免壓的性能來控制地壓、加固巖體、填充空區(qū)等；②逐步將GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感技術）、GIS（地理信息采集技術），運用到預測、評價礦區(qū)深井地壓環(huán)境工作中。

3.2 采用安全檢測技術

對于我國部分硬巖礦山，筆者建議采用防治技術與綜合預報技術，該類技術以微震監(jiān)測技術與以聲發(fā)射技術為主，以監(jiān)測位移與監(jiān)測應力為輔，同時，防治技術與綜合預報技術能夠保證多種檢測技術的相互印證、同步實施。此外，由于巖爆類型包括：礦柱巖突然破壞型與巖表巖石破裂型，因此，針對我國礦區(qū)深井所頻繁面臨的巖爆災害[4]，筆者建議相關部門應結合礦井的實際地壓情況，科學運用聲發(fā)射法、鉆屑法、水份法、巖移法、應力法等。

3.3 實現(xiàn)檢測手段多樣化

為降低地壓災害帶來的影響與沖擊，我國的礦井開采企業(yè)應逐步實現(xiàn)檢測手段的多樣化，具體方法為：①移水準測量井下巖，及在深井巷道處設定標準的水準測試點，并以主斜道為起點，運用支導線測出其他點的下沉總量，以便預測、分析巖層移動情況；②測量巷道收斂，及在深井巷道的周圍、頂板間、圍巖兩側，布置位移測點，并安排工作人員定期測量測點的收斂值，從而總結出圍巖的應力變化規(guī)律[5]；③測量圍巖位移，及在圍巖表面、頂?shù)装濉⑦叡谔帲O置位移觀測點，以便計算裂縫變化周期，同時，運用紅外線測量儀，監(jiān)測圍巖所設兩點之間的位移變化微量，運用滑尺標記頂?shù)装宓南鄬顒游灰品较颍送猓褂盟酀{澆筑法，固定裂縫兩側的玻璃片，以便觀察該裂縫的變化規(guī)律。

4 結束語

綜上所述，在開采深井的過程中，全面應用地壓災害控制技術，并大規(guī)模全面治理礦體內部潛在的安全問題，不僅有助于穩(wěn)定地表，控制深井地壓災害的發(fā)生，還有助于為預警、監(jiān)控礦井地壓災害提供較為可靠的實踐經(jīng)驗與技術思路，從而提升我國相關部門對礦井開采的水平。

參考文獻

[1]田書沖，鄧曉謙，陳亞云，等.煤礦沖擊地壓災害發(fā)生機理及監(jiān)測預報研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2012（1）：31-34.

[2]孫麗軍，楊家冕.非等時距灰色模型在地壓災害預測研究中的應用[J].金屬礦山，2011（10）：33-34.

[3]胡靜云，林峰，彭府華，等.香爐山鎢礦殘采區(qū)地壓災害微震監(jiān)測技術應用分析[J].中國地質災害與防治，2010（4）：51-54.

[4]唐紹輝，潘懿，黃英華，等.深井礦山地壓災害微震監(jiān)測技術應用研究[J].巖石力學與工程，2009（A02）：3597-3603.

[5]楊偉忠，黃道欽，葉粵文，等.大廠礦田地壓災害的特征與發(fā)生機制[J].采礦技術.2009（6）：20-22.