殘礦回采地壓監測技術研究

陸 剛，廖小康

(1.廣西北山礦業發展有限責任公司， 廣西 河池市 547102;2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

殘礦回采地壓監測技術研究

陸 剛1，廖小康2

(1.廣西北山礦業發展有限責任公司， 廣西 河池市 547102;2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

分析了北山礦殘礦開采區域的采空區穩定性和地壓活動情況，建立了聲發射監測、應力在線監測和頂板巖層移動監測系統，通過對多種地壓監測手段的數據進行分析并結合現場實際情況，對該區域的地壓活動進行了評估，為礦山安全生產提供了保證。

地壓監測；殘礦回采；聲發射

1 概 況

廣西北山礦業發展有限責任公司是一座以鋅和硫鐵為主的并伴生有鉛和銀等貴重金屬的大型綜合礦床。礦山1993年建礦投產，90年代后期礦業秩序混亂，民采等形成了1#、2#、3#、4#四個大采空區，經過整頓，目前采空區已經處理，在采空區1#和4#采空區下盤還殘存有60萬t礦體沒有開采。

由于該礦山是一座季節性水淹礦山，每年4～9月的雨季280 m標高以下水平都會被水淹，不能生產出礦，10月開始抽水，需要45 d時間把水抽干。而280 m標高以上水平目前只有位于采空區下盤的60萬t礦體沒有開采，為了保持礦山雨季生產的延續性，急需開采回收該部分殘礦及小礦體。

2 地質條件與殘礦回采方法

2.1 地質條件

礦區位于江南古陸的南西端，I級構造單元屬于南華準地臺，Ⅱ級構造單元為桂中——桂東臺陷，位于桂中凹陷的羅城褶皺斷裂帶西北側。區內地層、巖性組合較復雜，褶皺斷裂發育，地質構造較為復雜，區域構造線主要為北東向，其中上朝區域性斷裂F4從礦區通過，對成礦有利，礦產豐富。礦體頂、底板圍巖均為灰巖或白云巖，礦體與夾石圍巖界線清楚。

2.2 采礦方法

370 m標高以上獨立或分支小礦體采用房柱采礦法回采，280～370 m標高殘礦(主礦體邊沿延伸礦體、礦壁殘礦、冒落區內殘礦及原采場未采完礦體)主要采用無底柱分段崩落法回采。

3 地壓監測

為有效監測280 m標高以上水平殘礦開采地壓活動情況，在280 m、310 m、340 m和370 m水平的巷道布置了一套聲發射監測系統(10個聲發射探頭)、一套應力在線監測系統(8個應力計探頭)和位移計監測(8個探頭)，其中聲發射監測和應力實現了遠程在線監測，可以在地表的地壓監測室24 h不間斷監測井下聲發射活動和應力變化情況，聲發射探頭布置情況如圖1所示。

圖1 聲發射探頭布置位置

3.1 聲發射監測及分析

采用長沙礦山研究院研究有限責任公司開發的STL-12聲發射監測系統，該系統從2013年11月安裝調試好開始監測至今，長期監測數據表明，隨著開采和掘進活動的增加，聲發射事件數和能率都有所增加，總體來說區域的聲發射活動總體處于一個穩定狀態，北山礦典型聲發射波形如圖2所示。

3.2 應力監測及分析

應力監測采用的是洛賽爾公司的ZLGH-40應力計和DQ-n采集器，通過遠程桌面連接和數據調取，實現地表在線監測各測點應力變化情況，設置為每4 h監測一次數據，在2014年1月30日至5月6日的監測期內各應力變化情況如圖3所示。

圖2 北山礦典型聲發射波形

圖3 1#、3#、4#和5#應力監測變化情況

在監測期內，1#探頭的應力基本沒有變化，3#探頭應力較小，且有下降的趨勢，4#探頭應力有所上升，5#探頭應力有所下降。總的來看，該區域的應力場隨著殘礦開采而有所變化，但變化幅度不大。

3.3 位移監測及分析

位移計安裝在巷道和采場的頂板上，打孔深度為2.5 m，有兩個掛鉤，分別安裝在距離洞口1.5 m和2.5 m深兩個位置，可以分別讀取頂板相對于1.5 m深巖層和2.5 m深巖層的相對下沉量，相對于只有一個測點的該位移計能測量出巖層移動的松動圈。頂板位移計及其安裝如圖4所示。

圖4 頂板位移計

8個位移計分別布置在280 m水平(2個)、310 m水平(3個)、340 m水平(1個)和370 m水平(2個)，從2013年12月1日開始監測，116 d內各監測點相對于2.5 m深巖層的下沉量見圖5和圖6。

圖5 1#-4#測點下沉量

圖6 5#-8#測點下沉量

在監測期內，下沉量最大的為310 m水平的5#監測點，其下沉量為22 mm，3#和6#位移計下沉量為10 mm左右，其余各點下沉量很少，可以認為基本沒有移動，處于穩定狀態。

4 地壓活動分析

280 m標高以上殘礦主要位于1#和4#采空區的下盤，北山礦在2006年采用大爆破崩落采空區頂板，對4#采空區進行了綜合治理，其在2008年發生了兩次較大規模的地壓活動，壓力得到一定程度的釋放，目前處于一個穩定狀態。1#采空區已經自然冒落至地表。

通過聲發射監測、應力在線監測和位移監測的大量監測數據，結合地壓專業人員定期現場走訪查看，目前280 m標高以上殘礦開采區域處于一個相對穩定的狀態，但隨著殘礦回采，應力將會不斷變化，且周圍空區和廢舊巷道等情況復雜，需要加強對該區域的地壓監測，通過監測數據的分析和反饋，來調整礦體開采順序和開采時間，降低地壓活動帶來的危害，為礦山安全高效開采提供保障。

5 結 論

通過建立聲發射監測系統、應力在線監測系統和位移監測三種地壓監測手段，為280 m標高以上殘礦開采提供了重要的安全技術保障，每年8萬t的礦石產量能最大程度的彌補雨季280 m標高以下水平被水淹而不能開采所造成的損失，使礦山全年均處于正常生產狀態，為寶貴的金屬資源回收和北山礦的可持續發展做出了重大貢獻。

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2014-07-21)

陸 剛(1976—)，男，采礦工程師，主要從事礦山科研和生產管理工作,Email:liaoxiaokang@126.com。