萬城鉛鋅礦15線礦柱地壓活動微震監測分析

董開睿，賈永貴 ，彭府華 ，楊 順

(1.萬城商務東升廟有限責任公司， 內蒙古 巴彥淖爾市 015543；2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

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萬城鉛鋅礦15線礦柱地壓活動微震監測分析

董開睿1，賈永貴1，彭府華2，楊 順2

(1.萬城商務東升廟有限責任公司， 內蒙古 巴彥淖爾市 015543；2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

萬城鉛鋅礦采用分段空場采礦法，房、柱間隔回采過程將中段礦柱回收，形成了依靠4個高大礦柱支撐的體積約130萬m3的采空區，高大礦柱垂直高度最大超過100 m。針對礦柱和采空區穩定性問題，建立了一套18通道微震監測系統。簡要概述了礦山工程背景和多通道微震監測系統結構組成，對15線礦柱出現的微震監測數據異常和地壓顯現特征進行了分析，并制定了相應的安全措施，保證了礦山作業的安全。

微震監測；采空區；高大礦柱；地壓活動

1 礦山工程背景

萬城鉛鋅礦地處狼山中段與河套平原接壤地帶。礦體東起0線，西至19線間，主礦體賦存在850 m標高以上，礦體總體走向為北東-南西向，傾向北西，傾角12°～60°。礦體呈似層狀和透鏡狀，厚度幾米到幾十米不等。礦巖以白云石大理巖、絹云石墨片巖與含石墨白云石大理巖為主，斷裂構造相對影響較小，圍巖蝕變不發育，開采技術條件較好。采礦方法為分段空場采礦法，礦山于2004年投產，年生產能力70萬t，房、柱間隔回采過程中沒有保留中段礦柱，形成空區約130萬m3的特大采空區，單個采空區暴露面積超過3500 m2，只有四個高大連續礦柱支撐，形成19，15，11和7號勘探線礦柱垂直高度達到約40～110 m，如圖1及表1所示。萬城鉛鋅礦礦柱穩定性和采空區穩定性問題突出，一旦采空區失穩，采區受沖擊波的潛在危害極大，為下部礦體的開采帶來了嚴重的安全隱患。

表1 萬城鉛鋅礦礦柱及采空區特征

2 微震監測系統簡介

針對萬城鉛鋅礦特大型礦柱和采空區穩定性問題，2013年建立了一套18通道微震監測系統，傳感器布置在7線、11線、15線和19線礦柱的960 m中段、930 m中段、890 m中段與873 m分層。系統主要由地表主服務器、井下數據采集基站和傳感器3個部分組成，微地震動信號經由礦柱內傳感器接受并通過前置放大器放大，經數據采集基站進行A/D轉換后由光纜傳給地表主服務器，建立了18通道微震監測系統，實現了對礦柱及采空區穩定性的全天候實時監測，如圖2所示。

圖1 萬城鉛鋅礦礦柱及采空區空間示意

圖2 萬城鉛鋅礦多通道微震監測系統結構示意

3 動態開采過程地壓顯現微震監測與誘因分析

3.1 15線礦柱穩定性微震監測分析

15線礦柱共布置了5個傳感器，分別為6#、7#、12#、17#和18#傳感器，傳感器布置如圖3所示。

2015年5月份15線礦柱傳感器微震事件活躍，其中873 m中段17#傳感器微震事件數超出預警值，圖4和圖5分別為15線礦柱傳感器典型的巖體破裂波形和2015年5月份微震事件水平變化趨勢，可以看出，15線上890 m中段和873 m中段的12#、17#、18#傳感器事件數一直較為活躍，5月15日17#傳感器微震事件超過預警值，長沙礦山研究院及萬城鉛鋅礦發出地壓災害預警，禁止人員和設備進入，此后微震事件數一直處于較高水平狀態。

圖3 15線礦柱微震傳感器布置

通過對15線礦柱實際勘查發現，在890 m中段15線礦柱內臨近3-4采空區一側出現局部巖體開裂、垮塌，同時發現上盤礦巖石垮落，甚至堆積堵住部分巷道口；在873 m中段3-4采區邊緣上盤沿脈巷，勘查發現巷道內出現上盤下錯裂紋，在15線礦柱臨近3-4采區也發現明顯的巖體開裂、片冒現象。

圖4 典型巖體破裂波形

3.2 15線礦柱地壓顯現誘因分析

微震監測數據和地壓顯現現象均顯現出15線礦柱上盤或靠近上盤區域的微震數據和地壓現象突出，上盤沿脈巷巖體破壞較為顯著，由此可知，此次地壓活動為15線礦柱上盤來壓。通過對生產作業調查可知，15線礦柱地壓活動是由于3-4采場采礦導致的，特別是2015年4月中旬，在873～850 m的東5采場中部偏上盤區域進行了2次中深孔爆破，一方面導致15線礦柱靠近上盤區域靜高增加、側限減弱；另一方面該區域礦體開采導致上盤失去支撐，是15線礦柱出現地壓活動的直接誘因。為此礦山制定了以下應對措施：

(1) 完善地壓監測和災害預警系統，建立應急預案，發現異常立即撤出本區及相鄰礦區井下人員；

(2) 暫時停止3-4采場爆破作業，直至微震監測數據恢復正常水平；

(3) 加快充填速度，調整充填方案，優先對3-4空區進行充填；

(4) 加強微震監測，在此階段將月報表改為周報表，必要時可改為日報表，同時加強地壓管理工作，發現問題及時向相關領導和部門匯報。

4 結 語

本文針對萬城鉛鋅礦高大礦柱和采空區穩定性問題，利用建立的18通道全數字型微震監測系統，對15線礦柱動態開采過程地壓活動進行實時監測和分析，分析給出了導致地壓顯現的原因，并制定了相應的措施，對礦山的安全生產具有重要的指導意義。

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