某金矿残矿回采地压监测实践

钟生元，李印洪 ，经民富，刘伟强

(1.湖南有色冶金劳动保护研究院， 湖南 长沙 410014；2.广西大学 资源与冶金学院， 广西 南宁 530004)

随着采矿工作的推进，地下矿山会逐渐形成各种井巷、采空区等，打破原来岩体的平衡状态，使岩体应力进行重分布。随之而来的将可能是地压危害，如：地表塌陷、冒顶、片帮等，这将严重威胁到井下作业人员和设备物资的安全，使生产工作难以正常开展，造成巨大的经济损失和安全危害。因此，有效监测地压和控制岩层稳定性是地下开采的一项重要工作。

某金矿山盲21#脉经过多年的开采，全面采矿方法开采留下一些品位较高的顶、底、点柱；削壁充填法开采留下大量含一定品位的充填料，但由于地压活动危害，至今难以有效回采。为充分对这部分资源进行安全回收，进行了残矿回采研究，其中残矿回收地压监测和采空区稳定性的分析是其中一重要部分。

1 盲21#脉采空区地压显现特征

盲21#脉生产中主要以连续开采为主，大面积采空区相连通，因此，空区规模较大。部分采空区因治理工作的滞后，已发生垮塌。

该金矿盲21#脉最大埋深约为500 m，地压较大，以往的生产过程中曾有局部岩爆的发生，采空区内的地压显现较为明显，主要体现在：

(1) 局部塌陷，盲21#脉开采范围内已有5处较大规模的塌陷区，顶板下沉较为严重；

(2) 沿脉巷道已有一定程度的变形；

(3) 部分区域顶板围岩有不同程度的破坏。

2 残矿回采地压监测

目前较为成熟各种监测方法均有其一定的监测适用范围，根据该矿实际情况，针对上述地压显现的特征，仅仅选用单一的监测方法难以反映地压的实际情况，经过反复研究论证，采用钢弦压力盒、巷道变形收敛仪和声发射仪联合进行地压监测[1]。

2.1 岩体压力监测

采用钢弦压力盒进行岩体压力监测，钢弦式压力盒频率输出可用数字频率计进行直观读数，采用609A型数字频率计，609A型数字频率计是钢弦式压力盒的数字转换器，借此算出压力盒的压力。

监测自测点安装完成后即开始，每天监测一次。监测过程中，应力发生突然变化或出现其他突发事件，加强监测，所有测点采用相同的监测周期[2]。

在人工连续矿柱位置回采时，采用木材临时支护，在一条回采进路中布置两个测点，将钢弦压力盒布置于木材顶端，直接与采场顶板接触受压。充填时，不取出，继续监测顶板压力。

在人工点柱充填前，在人工点柱中心位置采用木材与采场顶板接触受压，一个人工点柱安装一个钢弦压力盒。

在采场选取5个监测点，每个监测点分10个时间段进行监测，监测结果见表1。

根据监测结果可以得出，监测区域内的起始应力值一般为0.5～3 MPa。充填体内所受压力较大，最大压力为4.66 MPa，充填体外所受压力较小，只有0.27 MPa。人工矿柱对采场的顶板起到了较好的支撑作用。

2.2 岩移监测

采用巷道变形收敛仪监测顶板岩移，巷道变形收敛仪测量巷道在围岩压力作用下，巷道断面的收缩量。

表1 部分钢弦压力盒监测记录(单位：kPa)

每个中段回采时，在中段运输巷道每隔30～50 m设监测断面，每组5个测点，断面布置在主运输巷道内。断面内的测点采用三角形布点法设置[3]。帮部测点布置在边帮两侧表面，其距离底板为1.6 m。保证位于同一测面的测点在同一垂直面内。

自测点安装完成后即开始监测，每两天监测一次。监测过程中，位移速度发生突然变化或出现其他突发事件，加强监测。整个断面内的各基线和测点采用相同的监测周期。

在盲21#脉194中段选取两个监测断面，监测结果见表2。

表2 部分巷道变形收敛仪监测记录

通过监测结果可以得出，监测区域巷道变形可以分为3个阶段，分别是活动期、趋于平稳期和稳定期。活动期在0～60 d左右，在此期间AB收敛值和BC收敛值变化较大，这是由于监测点下方采场采矿所造成的；趋于平稳期在60～80 d左右，在此期间，岩移趋向缓和，变化较小；稳定期在80～100 d左右，采场回采基本结束，岩移较稳定，变化平稳。

2.3 岩体声发射监测

声发射仪主要布置在回采采场及回采后的采空区里，了解回采时的岩体破坏情况,对岩体微破裂产生的声发射进行监测与定位[4]。

因此，监测并掌握岩体结构破坏时的特征，就可预报工程岩体的稳定性和安全程度。

巡回监测时每孔连续监测10 min,记下每一分钟的数据，若发现岩体声发射信号较多或数据有急剧变化，则每天至少要监测一次，并且延长每次监测时间。

根据现场实际情况，在采场内布设监测孔，监测数据见表3。

表3 部分声发射监测参数值

监测结果表明：岩体从稳定到破坏产生共经历了3个不同时期，分别是平稳期、剧烈活动期和前兆期。平稳期内岩体声发射参数值的活动范围较小；剧烈活动期内岩体处于破坏的发展阶段，所承受的力较大，岩体局部有开裂和滑移现象，事件数和能率增加明显；前兆期岩体破裂速度较快，并有掉渣的现象，岩体处于很不稳定的状态，岩体的声发射参数值相应减少[5￣7]。

3 结 语

(1) 结合矿山实际，采用钢弦压力盒、巷道变形收敛仪和声发射仪对残矿回采区域进行地压监测，所得分析结果能表明,该区域地压相对稳定，残矿回收安全可靠。

(2) 将钢弦压力盒、巷道变形收敛仪、声发射仪联合应用于残矿开采空区地压监测，为其它类似矿山地压监测提供参考和借鉴。

(3) 要勤到现场，对异常现象要及时分析处理；对监测方案、仪器要常检查，对所获得数据资料要勤分析、反馈、讨论；及时解决所碰到的问题，从而形成长效的监测机制[8]。

(4) 监测系统建成后，对某金矿的残采区域进行24 h监测，为判断围岩的稳定性提供了可靠的依据，为井下工人的生命和财产安全和矿山的正常生产提供了保障。

参考文献：

[1]赵 奎.矿山地压监测[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]赵 奎.矿山岩石力学若干测试技术及其分析方法[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[3]赵国彦，刘立顺，栗红玉,等.采场岩移规律现场监测试验及时间序列预报[J].长沙：中南大学学报，2012,43(6):2300￣2307

[4]刘建东.基于声发射与微震技术的新型岩体稳定性监测系统及应用[J].北京：有色金属(矿山部分)，2008,60(4):32￣35

[5]王 宁，雷劲松，韩志型. 岩体声发射量化指标在采场稳定性监测中的应用[J].有色金属，2008，60(1)：96￣100.

[6]李俊平，夏 伟，戴海树. 声发射技术在采矿工程中的应用[J].中国钼业，2000，24(2):16￣19.

[7]周崇仁.矿柱回采与空区处理[M].北京：冶金工业出版社，1989.

[8]潘 斌，龙 涛.金属矿山地压控制技术研究现状与发展趋势[J].铜业工程，2008，1：8￣11.