地下礦山開采地壓分析與應(yīng)用

和鳳龍

（大姚桂花銅選冶有限公司，云南 楚雄 675409）

雖然我國是一個資源大國，但在經(jīng)濟發(fā)展需要的前提下，對礦山資源進行肆意的開采，使資源枯竭與社會需求之間的矛盾越來越突出，而要想提高地下礦產(chǎn)資源的可持續(xù)性發(fā)展，防止在礦山開采過程中出現(xiàn)冒頂、透水等等現(xiàn)象的發(fā)生，就必須要從實際出發(fā)，采用先進的地壓探測技術(shù)，在開采時要對地壓進行有效的預(yù)測和分析，以達到有效防范的作用。

1 對地壓的認識

（1）地壓的定義。地壓也就是在地殼巖體中所存在的力，而這種力是相互的， 包含著著圍巖對支護體的作用力，同時也含有原巖對圍巖的作用力。而且地壓的大小會受到很多因素的影響，比如說巖體結(jié)構(gòu)、巖體的應(yīng)力狀態(tài)等等，而且在礦山開采的過程中所進行的各種支護也是影響地壓大小的一個重要因素。

（2）地壓的分類。在進行地下礦山的開采中，不同的地質(zhì)環(huán)境會出現(xiàn)不同種類的地壓，具體可以分為沖擊地壓、膨脹地壓、變形地壓等等，其中的沖擊地壓在礦山開采中最為常見，其危害性也非常大，又被稱作巖爆，這種壓力是在圍巖積累了大量的彈性變形之后突然進行壓力的釋放，其力量非當?shù)木薮蟆６诘叵碌V山開采時，當圍巖的應(yīng)用不超過彈性極限時，其地壓就可以由圍巖來承擔，在礦山開采中可以不加支護，而當這種應(yīng)力超過圍巖的強度極限之后，就必須要采取相應(yīng)的支護措施，以保證開采過程的穩(wěn)定性和安全性。

2 地下礦山開采過程中地壓的分析

（1）地壓受地下礦山開采深度的影響。從長期的實踐中發(fā)現(xiàn)，在進行地下礦山的開采時，地壓的支承力和內(nèi)應(yīng)力都會隨著開采深度的增加而增大，這樣就會使其周轉(zhuǎn)的巖體在高內(nèi)應(yīng)力的作用下變得松軟，致使地壓范圍變寬變大，而內(nèi)應(yīng)力聲也會隨之而就寬。所以可以根據(jù)地下礦山開采的深度來進行力學(xué)性質(zhì)的分析，從而對地壓的現(xiàn)狀有一個全面的認識和了解，有利于礦山開采工作的開展。

（2）地壓受氣候環(huán)境的影響。通過對礦山開采中地壓活動的現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)地壓活動還受氣候環(huán)境的影響，也就是說地壓活動與地下水以及溫度變化有著密切的關(guān)系。在雨季里，因為巖體會在水的作用下強度變?nèi)酰涞貕毫蜁儚姟?/p>

3 強對地壓活動管控的方法及措施

（1）控制礦山采空區(qū)。對采空區(qū)的控制是整個地壓活動管控工作的重點和重心，因為采空區(qū)的抗壓能力差，一旦控制不當，就會出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，直接危及到人員的人身安全和整個開采工作的正常進行。目前對采空區(qū)最有效的控制方法就是對其進行填充，這樣就可以緩解兩邊的夾壁向中間移動，而造成坍塌。而對于礦藏并不豐富，礦脈較為稀疏的地區(qū)，就可以讓其進行自然崩落，將其空區(qū)填平，但對于礦脈豐富，礦藏密集的地區(qū)，一定要加強采空區(qū)的支護工作，并采用人工輸料的方式進行填平，必要時，可以采取膠結(jié)填充的方式，以保證地壓的穩(wěn)定性。

（2）加強地下礦山開采的規(guī)范化管理。要想有效的控制地壓，提高礦山開采的效率，就必須要加強開采的規(guī)范化管理，不僅要對開采過程進行嚴格的把控，更要對開采工藝進行控制，這樣才能夠使開采的過程得到有效的控制，減少因為地壓活動所帶來的各種傷害。比如說，為了減少水分對巖體的影響，在進行地下礦山開采時，必須要對排水系統(tǒng)進行科學(xué)合理的設(shè)計。而且在開采的過程中，一定要根據(jù)其開采的深度去進行有效的支護和加固，因為傳統(tǒng)的開采方式大都是先進行上中段的開采，再進行下中段的回采，在開采步步深入的同時，要提高對地壓的控制，保證開采過程的順利進行。

（3）加大對地壓活動的監(jiān)測力度。地壓監(jiān)測工作是一項長期的過程，要想使地壓活動得到有效的管控，就必須要加大其監(jiān)測力度，這就需要在進行地下礦山的開采前建立相應(yīng)的地壓監(jiān)測裝置，并布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)，對地壓的動態(tài)進行科學(xué)的測量。首先，對開采區(qū)域要進行重點的監(jiān)測，采用多樣化的監(jiān)測手段，立足于礦山的開采現(xiàn)狀，對其壓力、位移以及巖體等等多方面進行監(jiān)測，對其觀測數(shù)據(jù)信息進行分析和研究，找出地壓活動的規(guī)律，并對其開采區(qū)的巖體類型及物理特性進行探討，這樣才更有利做好各項支護工作，保證礦山開采過程中安全、高效性。

4 遠程地壓監(jiān)控技術(shù)在地下礦山中的應(yīng)用

（1）遠程地壓監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。在現(xiàn)代化的社會里，為了提高地下礦山開采的安全性，必須要運用自動化的監(jiān)測系統(tǒng)來服務(wù)于地下開采工作，而遠程地壓監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)與地下礦山開采的特點結(jié)合起來，利用遠程控制，實現(xiàn)地壓活動的有效監(jiān)測與控制。

傳感器由應(yīng)力傳感器、位移傳感器和壓力盒組成。它可以在采礦過程中，對礦柱壓力的高低變化進行監(jiān)測，從而掌握圍巖等的壓力狀況，而位移傳感器則能夠監(jiān)測出其相對位移，壓力盒可以間接的反應(yīng)間柱的穩(wěn)定性。

自動化系統(tǒng)是由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)等等部分組成。軟件系統(tǒng)可以將監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息進行采集、儲存和管理。并通過對采集標準的設(shè)定來分析地下礦山地壓活動的頻率等等。硬件系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)的處理，因為信號不能進行長距離的傳輸，必須要通過硬件系統(tǒng)來將模擬電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。遠程地壓監(jiān)控系統(tǒng)對地下礦山開采過程中地壓的監(jiān)測與控制起到了不可替代的作用。

（2）遠程地壓監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用。由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和地下開采工作的危險性，在進行實地工作中常常會遇到礦柱裂縫、底板鼓起、礦石掉落等等因為地壓活動而引起的安全事故，而這些地壓現(xiàn)象不僅威脅著工作人員的安全，而且對礦山也會造成很大的破壞，如果不進行提前的預(yù)防和管控，還會出現(xiàn)更加嚴重的安全事故，而遠程地壓監(jiān)控技術(shù)是在新時代背景下，利用網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)來進行遠程地壓監(jiān)控的一種方法，它不僅可以通過傳感器的安裝和設(shè)置，對地下礦山開采礦柱進行變形與位移的監(jiān)測，還能夠?qū)⑵涞貕罕O(jiān)控結(jié)果進行科學(xué)的分析和研究，使礦山地壓得到綜合的治理和控制。

（3） 遠程地壓監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展前景。人工測量技術(shù)在當今智能化的社會里，已經(jīng)不能夠滿足礦山開采的需要，更有能適時的對地壓變化進行反映和記錄，而遠程地壓監(jiān)控技術(shù)不僅不受空間和地域環(huán)境的限制，而且還能夠進行遠程操控，大大的提高了開采工作的安全性能。

5 結(jié)語

總而言之，在地下礦山開采深度日益加深，地壓現(xiàn)象越來越嚴重的情況下，要想提高礦山開采的安全性和高效性，就必須要結(jié)合礦山的具體特點，進行有效的地壓分析與控制，運用多樣化的監(jiān)測手段和方法，保證地下礦山開采工作的順利進行。

[1]張延國,趙有國,王運永.急傾斜厚礦體露天轉(zhuǎn)地下礦山開采方法的探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2015,31(01):13-16.

[2]樊換玲.探討遠程地壓監(jiān)控技術(shù)在地下礦山中的應(yīng)用[J].科技資訊,2014,12(18):97.