全面法礦柱回采地壓顯現監測與安全保障措施

劉海科

（文山麻栗坡紫金鎢業集團有限公司，云南 文山 663000）

緩傾斜薄礦體開采主要的采礦方法包括上向水平進路充填法和全面法（房柱法）等。受礦體品位、傾角和厚度等變化，若礦石品位較低，采用上向水平進路充填法開采成本較高，經濟效益不顯著。若采用全面法或房柱法，可根據礦體品位變化，在低品位礦體或夾石留設礦柱，能夠實現該類礦產資源的低成本開發。

眾所周知，全面法或房柱法最大的弊端在于礦柱留設，損失率往往高達15%～30%，這對礦產資源最大限度回收是十分不利的。國內外學者和專家就全面法礦柱回采開展了大量研究工作，取得了諸多有價值的研究成果[1，2]。然而，全面法開采地壓顯現規律到底是如何分布的，在礦柱開采過程中采動應力又是如何分布的，是礦山管理層重點關注的內容。孫偉[3]等基于普朗銅礦自然崩落法底部出礦制定了詳細了監測方案；蔡永順和黃發凱[4，5]等以哈圖金礦為背景，形成了完善的地壓監測方案并就監測結果進行了分析。基于此，作者就全面法礦柱開采制定了詳細的監測方案并制定了安全保障措施，以期為今后類似開采技術條件的礦山提供依據。

1 試驗采場礦柱回采地壓監測

（1）監測目的。某礦柱分布相對較為規整，但由于暴露面積和周期較長，頂板以及滯留礦柱應力分布如何尚不明確。因此，進行現場礦柱應力監測和頂板變形十分必要，對于實現安全高效采礦具有重要意義。現場觀測主要是借助各種儀器直接測量巖體的力學特征、變形特征、巖體內應力及作用與支護上的載荷等應力。監測的目的主要是：根據現場監測得到的數據，掌握采場地壓活動的一般規律，形成一套較為完整的監測系統，及時準確掌握采空區周邊圍巖變化情況及井下地壓變化情況，避免災害事故，確保安全生產。

（2）地壓監測網布設的基本原則。①地壓監測點的布設與礦山的生產緊密結合，對開采區域實行重點監測，以保障開采區域的安全，立足礦山的現有開采條件；②地壓監測時觀測手段多樣化。同時采用壓力監測、位移監測、非接觸掃描技術、巖體超聲波監測等多種地壓監測手段。③根據礦山礦區地質條件和采礦方法，礦山的地壓規律、巖體類型及其物理力學性質等設定觀測點的分布。④根據現場實際和適用性，恰當地選擇地壓觀測儀器的種類、規格型號及其埋設方式。

（3）主要監測內容。根據以上監測點布置原則，監測的主要內容包括：①采場頂板下沉測量。采用頂板離層儀對開采過程中頂板的下沉過程進行監測。②礦柱穩定性應力監測。對試驗采場內礦柱應力變化進行監測。

（4）現場監測結果分析。在實際監測過程中，由于RM3和RM4監測設備損壞，且靠近試驗采場北東方向，周圍為礦巖邊界，預測頂板位移和應力相對較小，故未進行安裝。圖1所示為試驗采場礦柱回采期間RM1、RM1和RM5頂板相對位移和監測天數的曲線。

圖1 頂板位移于監測天數關系曲線

分析圖1可知，RM5測點位于試驗采場運輸巷道的頂板位置，點柱開采過程中對其影響較小，頂板相對位移隨監測天數無太大變化，均在0.3mm以下；RM2測點位于試驗采場人工假柱P5的北東位置，其跨度較大。分析數據可知，該區域隨著礦柱回采推進，頂板位移變化幅度較RM1和RM5較大，但最大不超過2.0mm。RM1位于P7的正北方向，且較P7較近，頂板雖有變形，但整體下沉量小于0.7mm。現場監測結果表明，在點柱開采過程中，頂板雖發生不同程度的下沉變形，但變化幅度較小，能夠滿足試驗采場點柱快速回采的安全需求。

2 試驗采場礦柱回采安全保障措施

（1）試驗采場回采安全注意事項。采用置換法回收礦柱，為了保證回采作業的安全，應注意以下幾點：①堅持后退式回采，保證工作人員有良好的工作條件；②提高回采強度，縮短工作人員在采空區的作業時間；③監控頂板，防止意外事故發生；④保證兩個以上的安全出口以及人行通道的安全；⑤嚴格按照設計要求的回采順序和技術要求施工；⑥嚴格落實作業簽的安全檢查和確認制度，嚴禁違章、冒險作業。在斷層、裂隙和節理發育的區域，要根據情況進行相應的支護，確保作業安全；⑦加強爆破安全管理，特別注意做好爆破后通風工作，回采作業過程中若空氣質量較差，必須安裝局扇輔助通風。在炮煙未排盡時，嚴禁人員進入作業面；⑧施工階段若出現大面積冒頂預兆等任何不可控的危險情況，停止作業，當班人員應立即組織撤離，并及時上報；⑨各項操作要嚴格遵守《金屬非金屬礦山安全規程》等有關安全規程。

（2）試驗采場作業安全保障措施。①定期檢查采場人行安全出口的暢通情況，當礦柱回收率較高且通道無法繼續使用時，應及時采取相應的安全措施，保證采場安全出口暢通；②采場中產生的大塊必須及時破碎，破碎時必須遵守破碎工安全操作規程；③采場爆破之前必須設置好警戒，爆破通風完畢后方可進入采場作業；④進入采場作業前必須首先檢查處理回采工作面，采場頂板的浮石必須排除干凈。若因爆破或其他原因造成采場頂板破壞必須及時進行錨桿支護。若上述支護措施仍不穩固后采取錨桿金屬網支護；⑤作業人員進入采場作業必須注意觀察采場頂板的變化情況，若在作業過程中發現冒頂預兆，應及時停止作業進行處理并及時上報；⑥必須實行控制爆破技術，控制采場頂板形狀基本平整。⑦利用鏟運機進行出礦時，鏟運機上方必須設置牢固的防護棚。

3 結論與展望

①作者就全面法礦柱開采全程制定了詳細的監測方案，并就監測結果進行了分析。同時，制定了礦柱開采過程中的安全保障措施，以期為今后類似開采技術條件的礦山提供參考依據。②地壓監測是地下礦山開采保障安全的重要手段之一，尤其進入深部開采后地壓顯現尤為劇烈，與之相配套的監測內容與設備也應更加完善。