基于矿山工程地质特点的岩爆防治措施研究

2020-12-09韩晓波

世界有色金属 2020年17期

韩晓波

（内蒙古平庄能源股份有限公司，内蒙古赤峰 024000）

在矿山开采的时候，由于受到开采地区地质特点的影响容易出现岩爆的问题。地应力以及岩性会对岩爆起着决定性的作用，因此，为了能够保证矿山开采的顺利进行，满足人们日益增长的矿产资源需求，便需要采取有效的措施处理容易出现的岩爆问题，克服地质特点对岩爆发生问题的影响，让开采工作顺利进行，保护井下工作人员的生命安全，促进矿山行业的进一步发展。

1 矿山岩爆现象的分析

矿山开采中经常发生岩爆。造成冲击地压的主要原因是多方面的，不仅与冲击地压场地的岩性有关，而且与冲击地压岩体的应力环境和应力路径密切相关。

在采矿过程中，由于开发巷道外开挖条件与采场存在较大差异，开发巷道外开挖条件与采场所表现出的冲击地压现象也存在较大差异。为了更好地掌握冲击地压特征，有必要对矿山开发巷道和矿区的冲击地压特征进行细致的观察和分析[1]。冲击地压现象在矿区和矿区都存在[2]。冲击地压主要发生在开挖影响区域的顶部和底部。冲击地压发生后，由于发育顺序的不同，容易出现高应力区，如在即将贯通的巷道附近或孤岛效应的矿柱侧壁附近出现冲击地压现象。通过对矿井的地应力与冲击破坏的位置进行详细的对比分析，可以发现受水平构造应力影响的矿井存在的主要问题。矿山开采过程中容易发生冲击地压。根据冲击地压强度的不同，可分为轻度、中度、重度和重度三级[3]。通过对比可以发现，在爆破作业后2～3小时内，掘进工作面10m范围内的巷道顶板出现较为频繁的冲击地压现象，在岩爆发生时，会有相对清晰的岩爆声，会有更多的岩石飞溅出来。岩爆后，工作面顶部会形成凹形爆破坑。爆炸坑发生时，可判断为轻度岩爆和中度岩爆。在矿区工作24小时内，距离采场50m范围内会发生频繁的冲击地压，发生冲击地压时，冲击地压声比较清晰。但是在矿住附近发生岩爆时的声音比较沉，可以根据声音判断为岩爆的等级中等岩爆和轻微岩爆，部分区域出现严重岩爆[4]。

2 矿山岩性对岩爆发生的具体影响

在进行矿体开采的时候由于开发活动会导致岩体的破坏。岩体的破坏主要是由岩石的受力情况以及岩性特征所决定的，当岩爆发生之后，所产生的碎屑多呈现为碎屑状，片状与板状等等。

在分析矿山岩性对岩爆的影响的时候可以采取SEM实验对影响进行分析，通过对矿山冲击地压细观实验的分析，可以发现当岩性为含硅质白云岩的磷矿时，冲击地压的微观结构较为致密。

同时，由于石英脉石的高强度，磷灰石晶界的弱面是白云石与胶磷矿的接触晶界，应力作用下晶界的破坏多发生在胶磷矿与白云石的接触晶界处。这一现象与冲击地压岩体为白云岩含量较高的岩体是一致的。它可以发现，当岩体矿区的屋顶是一个包含硅质白云岩、硅质白云岩的岩体时更容易积累能量由于扰动岩体的开挖。此外，硅质白云岩主要分布于顶板，从而使得矿山在水平构造应力环境的影响下受到开发扰动的作用，导致岩体更加具有岩爆的倾向性[5]。

3 基于矿山工程地质特点的岩爆防范具体对策

通过对矿山野岩性以及地质环境进行全面的分析，可以发现在进行矿山开采的时候由于受到开挖地质环境以及水平构造应力的影响，在开发中由于容易产生应力集中问题导致岩爆问题的发生，因此为了能够减少岩爆发生对于矿山开采的影响，保证矿山开采的顺利进行，便需要从实际情况出发，采取有效的岩爆防治的措施解决岩爆问题，通过采取缓解应力集中的现场降压措施和采取加强矿区安全教育与隐患排查等安全管理措施，能够有效地保障矿山开采的顺利进行，促进矿山行业的进一步发展。下面便具体讲述基于矿山工程地质特点的岩爆防范的具体措施。

3.1 岩爆防治的技术措施

在开采前，要对工作面进行综合分析，合理安排开孔结构，进一步优化煤柱尺寸，避免在巷道与斜面交汇处形成三角单煤柱。合理布置巷道轴线和最大主应力方向。通过选择科学合理的开发步骤，采取不完全开发和间接不开发的方法，可以有效地避免孤岛效应，减少围岩应力集中。同时，在高应力和复杂地质环境下开采时，有必要根据实际情况逐步减小掘进巷道的断面尺寸，采用短进尺、小装药进行爆破。爆破孔参数和爆破孔结构逐步优化，以降低矿山开发过程中围岩的破坏程度，延长运行周期[6]。在进行矿山开采的时候可以采取间歇式的作业方式。当作业半个小时之后关闭设备，停止作业十分钟。并且对岩爆层采取局部放顶，机械撬毛等方式进行泄压的处理。通过派遣专门的工作人员对开采的设备进行全方位的检查，当发现问题的时候进行及时的维修，如未发现异常，可重新进行手术。对于一些起爆严重的区域，在工作面爆破后应禁止作业，停止作业一天进行下一个作业环节，以缩短时间，避免冲击地压的发生。最后，在矿井开采时可以改变锚杆啮合和锚杆支护方式。通过加强永久支撑，可以采用螺栓网、螺栓和钢拱框架进行永久支撑，能够有效的提升回采的速度，缩短作业的时间，减少岩爆问题的发生。

3.2 岩爆防护的安全管理措施

为了降低冲击地压发生的概率，有必要采取针对性的安全管理措施。

首先，矿山工作人员要通过三级安全教育考试。只有通过考试，他们才能继续工作。因此,挖掘员工的我可以建立一个完整的安全意识,避免不安全行为,并确保矿山的安全人员的安全,同时,它还需要严格控制现场操作的数量,以避免员工住在矿区无关。另外，根据矿井的地质特点，有必要制定更具可操作性的技术流程，对矿山开采的现场作业进行科学性的规范，减少安全隐患的出现，做好排查治理工作，保证各项安全操作的顺利落实。最后需要落实相关合同制度，井下工作的人员需要先检查与清理顶板与帮壁，当清理结束之后才可以进行作业。