里伍銅礦地壓監測的研究

張光齊，呂和建，唐學文

(四川里伍銅業股份有限公司，　四川 九龍縣　626201)

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里伍銅礦地壓監測的研究

張光齊，呂和建，唐學文

(四川里伍銅業股份有限公司，四川 九龍縣626201)

里伍銅礦采用空場法開采，井下采空區面積較大，為了掌握巖體穩定性的變化情況，對大面積采空區失穩事件進行預測預報，根據礦山現場實際情況設計了地壓監測方案。通過開展地壓監測研究，獲得了大量的觀測數據，有效指導了礦山安全生產。地壓監測結果表明，目前里伍銅礦井下巖體穩定性整體良好，短期內發生大規模地壓活動的可能性較小。

地壓監測；地壓預報；巖體聲發射；鉆孔應力計

0　引　言

四川里伍銅業股份有限公司所屬的里伍銅礦前期采用空場法開采，已經進入開采后期。由于采空區面積較大，為了防止礦山大范圍巖體冒落或垮塌等災害性地壓事故的發生，保障井下生產安全，有必要建立地壓監測網，開展地壓監測研究。這對保障里伍銅礦安全生產和提高礦山安全生產管理水平是十分重要的，并可達到掌握巖體穩定性變化情況的目標，能對可能發生的大面積巖體失穩事件進行預測預報，以避免災害性地壓事故的發生，指導礦山安全生產。

1　礦山概況

里伍銅礦床位于松潘甘孜地槽褶皺系的南部邊緣康滇地軸西側，江浪背斜東南翼近軸部的傾沒部位。礦體形態多呈似層狀和透鏡狀，也有呈疊瓦狀、分枝復合狀；垂向上平行重疊，縱橫向上互相超覆；傾向南東，傾角20°～25°。礦體厚度一般為1～3 m，平均厚度2.43 m，普氏硬度系數f=10～12，平均體重3.1 t/m3；圍巖普氏硬度系數f=12～14，體重2.6 t/m3。圍巖主要為石英巖、石英片巖、斜長角閃巖和云母片巖。

采用平硐-盲斜井聯合開拓。全礦共劃分24個中段，自2860～2400 m中段，中段高20 m。采用中段壓入式對角通風及自然通風，自流排水，局部抽水。設計采用先上盤后下盤、自上而下、自西向東后退式回采，主要運用全面法、房柱法及底盤漏斗崩落法開采。自1994年試采至今，已生產22年，累計采出礦石600余萬t，截止2015年底，井下采空區面積約為70萬m2，并以每年4～5萬m2的速度增加。

隨著開采范圍的增加，井下采空區不斷擴大并連成片，巖體初始的應力平衡狀態已被打破，部分采空區周圍巖體中的次生應力大于巖體的極限強度，導致巖體破裂及巖移活動，頻現多種地壓活動現象。

地表懸浮破碎巖體及巖崩堆積區不斷擴大，江浪溝巖崩區和海底溝側巖崩區在拖泥山尖交匯相連，井下2640～2680 m中段平巷多處冒頂片幫并造成堵塞，空區經常自然冒落，現生產中段及回采作業點頻現冒頂片幫現象，甚至新開采切工程亦出現斷頂片幫現象；地壓巖移活動頻率越來越高，已造成礦山貧化損失加大，給生產中段及整個礦山生產系統構成較大的安全威脅。

2　地壓監測

根據里伍銅礦的現場情況，確定其地壓監測包括巖體聲發射監測，鉆孔應力監測和宏觀觀測。具體內容見表1。

表1　里伍銅礦地壓監測內容

2014年8月，進行了井下監測點現場布設工作，此次共布設巖體聲發射監測點42個，鉆孔應力計監測點23個。2015年7月，對井下監測點進行了增補，增加巖體聲發射監測點7個，增加鉆孔應力計監測點4個。兩次共計布設巖體聲發射監測點49個，鉆孔應力計監測點27個。由于現場實施方面的緣由，監測點的布設地點和編號與初期設計相比有所變更。監測點的布設地點位于A2、B2、E2、E1、D2、B1等礦體中。

3　監測結果

3.1巖體聲發射監測結果

巖體聲發射監測所用的儀器為長沙礦山研究院有限責任公司制造的DYF-2型智能聲波監測多用儀，自2014年9月開始監測。

觀測周期基本上為每月一次。觀測時間為上午，單孔監測5 min左右。記錄的巖體聲發射參數有：大事件N(次/min)、總事件n(次/min)、能率E。截至2016年1月底，已獲得巖體聲發射監測數據1800余個。

井下共布設了49個聲發射監測點，其中，只有18個點監測到巖體聲發射現象。這18個點中，大事件數基本上為0～2，總事件數基本上為1～3，能率值一般小于300；只有13號測點(S13)的聲發射現象較為明顯。13號測點的總事件數隨時間的變化情況見圖1。

總之，除個別測點參數異常外，絕大部分測點的巖體聲發射參數均很??；表明在目前狀態下，所測區域內巖體聲發射現象不明顯。

A2區、B2區、B1區和E2+E1+D2區這幾個區域相比較而言，E2+E1+D2區的巖體聲發射現象相對較為明顯，其它區巖體聲發射現象均不明顯。

圖1　測點S13總事件數隨時間變化曲線

3.2鉆孔應力監測結果

鉆孔應力計的型號為ZLGH-20型，配套使用的檢測儀為GSJ-2A型多功能電腦檢測儀，自2014年9月開始鉆孔應力計監測。監測周期基本上為每月一次。每次記錄的參數有：當次頻率f(Hz)；當次壓力P(MPa)。截至2016年1月底，已獲得鉆孔應力計監測數據600余個。

共布設了27個鉆孔應力計監測點，其中，只有4個鉆孔應力計最后一次監測時處于受壓力作用狀態，壓力增量值為0.09～0.63 MPa，壓力增量較小。表明大部分鉆孔應力計處于未受壓狀態，處于受壓狀態的應力計其壓力增量也較小。

A2區、B2區、B1區和E2+E1+D2區相比較而言，B2區受壓力作用相對較為明顯，E2+E1+D2區次之，A2區和B1區受壓不明顯。

4　結　論

(1) 49個巖體聲發射監測點中，只有18個點監測到巖體聲發射現象，除個別測點參數較大外，絕大部分測點的巖體聲發射參數均很小。表明在目前狀態下，所測區域內巖體聲發射現象不明顯。

(2) 27個鉆孔應力計中，僅有4個鉆孔應力計處于受壓力作用狀態，大部分鉆孔應力計處于未受壓狀態，處于受壓狀態的應力計其壓力也較小。

(3) 綜合巖體聲發射監測和鉆孔應力計監測的觀測成果認為，目前里伍銅礦井下巖體穩定性整體良好，短期內(3個月)發生大規模地壓活動的可能性較小。

(4) 由于對大面積采空區失穩事件進行預測預報需要大量、長期的監測資料，建議里伍銅礦堅持長期開展現場地壓監測工作，不斷積累第一手觀測資料。當遇到監測數據異常時，必須引起高度重視和警覺，并加密監測周期。

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2016￣05￣04)

張光齊(1969-)，男，高級工程師，負責礦山地質、測量、采礦技術及采礦生產管理工作。