解读金属矿山地压控制技术研究现状与发展趋势

2019-01-03吕宝昌

中国金属通报 2019年9期

吕宝昌

（江西漂塘钨业有限公司，江西赣州 341515）

随着科学技术的发展和进步，在金属矿产生产中出现了很多先进的技术和设备，推动着金属矿山生产向着规模化、机械化、连续化、智能化的方向发展。同时金属矿山生产的深度在不断增加，由此也带来了越来越明显的地压问题，如何更有效的对地压进行控制成为了金属矿山生产中的首要话题，相关单位必须要对地压控制技术进行深入研究，这样才能为矿山生产提供更多保障。

1 金属矿山地压控制技术的主要内容

1.1 岩体的物理性质

岩体是地压控制技术的主要针对对象，要对岩体在力场中的物理状态进行分析和了解，从而对其力学属性进行掌握。另外金属矿山生产大多在地下进行，地下岩体和地质体是互相连接的，这和地面生产存在着很大不同，除了要掌握岩体的物理性质以外，还要对其崩落性和稳定性进行掌握。

1.2 地压监测

在金属矿山地压控制技术中，对电压进行监测是非常关键的一个环节，有效的地压监测可以帮助人们掌握地压的变化规律[1]。地压监测共有矿山支护和填充的状态、围岩的变化等内容，针对不同内容设置了相应的监测方式，在实际的地压监测活动中，可以针对不同需求对相应的技术进行选择，以此达到最好的监测效果。

1.3 地压变化

对地压变化进行研究需要以金属矿山的岩体力学实验、通过地压监测获得数据以及相关历史数据为基础，通过对地压变化的掌握可以判断出岩体目前的应力状态及其受力的变化状态，从而为塌落、下陷问题的预防提供参考。

1.4 岩体崩落

在金属矿山生产中，矿体和围岩都是需要操作的内容，因此对岩体崩落进行分析时要全面考虑围岩以及矿体的崩落规律。其中围岩的崩落规律研究主要针对已开采区，矿体的崩落规律研究主要针对的是地压采矿。

1.5 支护施工

随着金属矿山生产的不断发展，浅源矿目前已经越来越少，当前更多的是深层采矿。开采深度越大，难度也会随之提升，对地压控制技术的要求也越来越高。比如应力提升、渗水概率的增加、以及温度的升高等都需要相应的地压控制技术进行处理。尤其随着开采深度的增加，岩体的崩落概率也会提升，必须对岩体进行充分支护，这样才能保证金属矿产生产的安全性。

2 金属矿山地压控制技术研究现状

2.1 监测技术现状

为了保障金属矿山生产的安全性，我国很多的金属矿山生产都对安全监测体系进行了应用，为矿山生产的准备阶段、施工阶段以及后期的运营管理阶段的顺利进行提供了充分保障。在完善的金属矿山生产监测体系中，应同时具备监测和预警两个板块，通过这两个板块中的检测网点、检测手段和技术、先进的监测设备对金属矿山进行长期监测，整理监测数据并将其和过往数据进行对比，从而掌握岩体的变化规律。同时配合预警板块，及时报告危险信息，保障矿山生产的顺利进行和相关人员的安全。

2.2 支护加固现状

在我国的金属矿山生产中，主要对巷道和开采场地的围岩进行支护加固，共有对岩石的内部进行加固以及对围岩外部进行支护两种类型。岩石在开挖之后其自身的承载能力会受到影响，因此从岩石的内部进行加固，可将其承载能力控制在标准范围之内，同时也有助于减轻围岩支护的难度[2]。在围岩的支护施工中，共有锚固和灌浆两种方式，其中锚固支护有金属拱架、木垛等，灌浆支护有喷射混凝土、液压等。随着金属矿山生产的不断发展，开采深度必将进一步增加，支护加固的难度也必将提高，因此这也对未来的金属矿山支护提出了更高要求，为了保障矿山生产的安全性，未来支护加固技术必将得到进一步发展。

2.3 地压控制现状

监测预警以及制定控制措施是金属矿山地压控制中的两个主要内容，可从以下三个方面对其进行分析：

首先是主动监测矿山信息，重点内容有开采方式、岩体结构、已开采区的处里等。在金属矿山的深度开采过程中，通过主动监测获取的数据可保证深度开采的顺利进行。通过主动监测可以可以预测岩体的变化趋势，某些可能引发矿山生产安全事故的地压隐患可因此被发现并得到合理解决。我国已开采的金属矿山以钨矿和锰矿为主，因此为金属矿山地压控制提供了大量的参考数据，同时在其他种类的金属矿山生产中也同样设置了完善的监测系统，为我国金属矿山生产的顺利进行提供了极其充分的保障。

其次是金属矿山的保护，这一点针对的主要是金属矿山生产过程中容易发生矿山安全事故的部分，以磷矿山为例，其在开采过程中容易出现下陷以及滑坡事故，因此必须对易下陷区和易滑坡区进行加固处理。对易发生事故去进行加固，主要采用的方式有防滑桩、锚杆支护以及灌浆加固等，同时也可以使用力传导手段将易发生事故区域的荷载转移向别处，配合开挖排水沟渠便可起到非常明显的加固效果。另外在某些金属矿山中还存在容易崩落的坚硬顶板，但无法预知其具体的崩落时间，此时可向顶板中注水，这样顶板在遇水软化之后即可提前崩落，以免成为后续生产过程中的安全隐患[4]。

最后是对开采区的结构进行改变，例如已开采完毕，但未经过合理处理的区域以及私自开采之后留下的安全隐患，针对这些结构进行处理可在开采过程中设置天然矿柱，或者利用人工预留柱对其进行加固和填充，以免导致在开采过程中出现安全事故[3]。另外也可以使用边开采边填充的方式改变这些区域的地质构造，可以通过设置人工矿、地表灌浆等方式令事故隐患区更加稳定，达到降低安全事故发生率的目的[5]。改变开采区地质结构的依据是矿体状态、残余矿体的水平构造、应力情况等，另外也要综合考虑矿山岩体的特征、隐患区域的具体分布情况，全面考虑这些因素之后就可以制定最合理的处理方案，从而有效提升该区域的安全性。另外对安全隐患区进行填充的过程中要注意，不需要将全部区域都填满，只需要将其承载能力提升到标准以上即可。

3 金属矿山地压控制技术发展趋势

对我国的金属矿山地压控制技术而言，以下几个方面将是未来的主要发展趋势：第一是矿山地质和矿山结构的分析、新的开采技术的应用、矿山生产的安全保障等，除了这几项技术的单独发展，互相之间的配合也非常重要。第二是对同类金属矿床的岩体物理学特征进行分析，以及在相应开采方式基础上对地压信息进行反馈，同时对矿床交叉处的岩体力学特征进行研究，创新研究方式、途径，确定未来的发展方向，建立完善的地压控制体系。第三是对地压监测体系进行完善，结合信息技术开发更智能的地压监测手段。完善的地压监测体系应包括主动监测和被动监测，同时不同的监测手段还应具备特定的监测技术，通过对信息技术的深度应用，对地压数据的处理和分析能力进行强化，从而对地压的变化规律进行充分掌握。还应对监测体系中预警技术进行完善，做到及时预报矿山生产中的崩落、塌陷的危险信号。第四是对地压控制技术的数值分析方式进行创新，对金属矿山地下控制技术进行研究时，数值的准确性非常重要，创新数值分析方式可令数值的准确性得到极大提升，从而获得最可靠的数据参考。