某銅礦采空區穩定性監測分析

劉波 鄒雄剛 張超美

（江西省贛州市贛南科技學院，江西贛州 341000）

0 前言

空區穩定性及地壓活動情況監測都是揭示地壓活動規律的科學手段，現場監測獲得的數據反映了多種因素綜合作用下的實際情況，利用監測所得的資料分析論證，可以分析空區穩定性及地壓活動規律。到目前為止，僅通過計算或實驗的方法很難得到與工程實際完全相符合的穩定性測量結果，所以礦山空區的穩定性及地壓問題必須通過現場監測進行預測和預報。金屬礦山發生災害性地壓活動的條件主要為：主導因素為礦山連續的、大量的采空區存在；最敏感因素為礦柱破壞；直接激發因素有爆破荷載、礦柱垮塌、多中段反復采動影響等等。要避免礦山的地壓災害就要做好監測工作。

1 工程背景

某銅礦采礦方法主要采用淺孔留礦法和階段礦房法回采。在-20m 至-60m 中段遺留空區對地表以及井下的安全開采造成了一定的安全隱患，經過多年的治理工作，采空區-20m 中段以上的采空區基本充填治理完成，但-20m 中段仍遺留一部分空區無法處理。因此，開展-20m 中段采空區穩定性及地壓活動監測，可以實現礦山長期安全、高效生產，最大限度的回收資源，其經濟效益和社會效益明顯，意義重大。

2 監測方案

對礦山地下工程穩定性進行監測和預報，是保證礦山安全生產施工的重要措施，通過監測分析對原設計參數進行優化，并指導礦山下一步的生產和工程布置。礦山空區的穩定性及地壓活動情況監測具有時效性、監測環境復雜以及受地下空間的制約等特點。因此，在礦山地表巖移和地壓監測系統設計上要盡量考慮保持設備的長期穩定，選型上要具備防潮、防爆、防電磁干擾等性能。另外由于地下監測空間的限制，要求監測設備微型化并盡可能隱蔽，減少對礦山正常生產施工的干擾，減少礦山生產施工對監測設備的破壞。

2.1 應力計監測

根據點面結合，突出重點的原則。除了考慮整體回采區域應力變化規律監測外，對-20m 中段的應力和變形進行監測；測點布設位置與密度合適，便于監測點的安裝和日常巡查，保障與地壓監測相關作業人員的安全；監測儀器可靠實用，精度滿足要求，實施方便，綜合成本低廉，達到經濟適用的目的。

儀器選用國產AYS-15型鉆孔應力計，通過應力監測獲得圍巖應力變化量、變化速度、應力分布情況，應力集中和應力變化最大的部位，為分析圍巖的可能破壞部位和破壞范圍提供依據。以應力監測的應力值趨近破壞極限和應力變化速度突然加快作為危險情況發生的依據。結合現場實際情況，本次圍巖二次應力監測區域布置在-20m 中段，應力計布置六個，后期根據需要可以進行補充，具體布置見圖1。

圖1 應力計監測點布置圖

2.2 圍巖位移監測

礦柱以及空區周邊巖體變形監測采用AYM－100 型鉆孔多點位移計。通過多點位移計監測所得各個測點的位移變化量和位移變化速度，以位移值突然加大，位移變化速度突然加快作為危險情況發生的判斷依據。根據多點位移計的原理，可以制成“頂板離層儀”，它用于測量頂板巖層間的離層量（兩巖層面發生脫離），當出現大離層時，可作為危險情況的判斷依據?？傆嫴贾枚帱c位移計監測布置三個監測點，見圖2所示。

圖2 位移計監測點布置圖

3 數據分析

3.1 應力計數據監測

設備安裝完成后進行了第一次采集，本次分析的數據對測點進行了兩次監測，監測結果匯總見表1。

表1 應力監測結果

通過兩次的監測數據對比，在本月度內，圍巖二次應力的變化值最大為YL3 的0.92MPa，YL6 在第一次監測時出現微小的拉應力值后恢復正常。監測結果表明，在本次監測周期內，-20m 中段的圍巖二次應力變化值較小，圍巖處于相對穩定的狀態，未出現大的地壓活動，圍巖整體上的穩定性未遭受破壞。

3.2 圍巖位移監測數據分析

設備安裝完成后進行了第一次采集，本次分析數據后期進行了二次監測，合計三次監測數據進行了分析，監測結果匯總見表2。

表2 多點位移計變化量統計表

圍巖內部監測位移變化量都在mm 級別以內，最大位移量為2.5mm。在本監測周期內整體上圍巖內部位移量變化較小，基本可以認定圍巖內部的位移平穩，未出現大的地壓活動。

4 結論

（1）應力計、位移計的監測數據變化了均比較小，說明該中段遺留采空區地壓活動平穩，采空區周邊圍巖未遭受破壞、穩定性良好；

（2）空區周邊采礦活動對空區存在一定的影響，但是影響程度有限。進一步完善應力監測系統加大力度進行監測，為礦山安全生產提供可靠的數據支撐；

（3）空區的安全性不容忽視，雖然采用了各種手段對空區的穩定性進行監測，但隨著時間的推移，巖石力學性質由于時間效應會弱化，因此為確保安全，采空區要進行充填處理，徹底消除隱患。