江西鎢礦深部開采地壓活動控制措施

周寶爐

（江西鎢業控股集團有限公司，江西 南昌 330096）

江西鎢礦山在開采過程中曾發生過大面積的地壓活動，特別是隨著開采活動深部延伸，深部開采過程中地壓活動威脅更為嚴重，倘若不采取有效措施進行治理，不僅會對正常生產工作造成很大影響，同時還會造成嚴重的經濟損失與人員傷亡。為此，對江西鎢礦山深部開采地壓活動進行研究與分析，提出有效的防治措施，以供參考。

1 江西鎢礦山地壓活動概況

隨著江西鎢礦開采年限的不斷增加以及上部鎢礦資源集中開采的技術，江西鎢礦山開采工作逐漸向深部延伸，但是隨著開采深度的不斷加大，鎢礦山深部開采過程中，地壓活動變得越發嚴重起來，主要表現為頂板冒落，以及底板上拱和下沉、采場底柱破裂，夾墻擠壓靠攏或者變形，采場圍巖發生脫幫片塌，還有一些小型巖爆聲響，另外還會發生巷道垮落堵死、漏斗體破壞以及地表出現裂隙和陷落等，有的礦山在采掘過程當中發生不斷采動現象，有的礦山地表部位開裂情況非常的嚴重出現陷落，采場當中出現嚴重的片幫，影響礦產資源的上采與放礦工作[1]。

2 地壓活動分析

2.1 采空區原因

在開采急傾斜鎢礦床過程當中，形成的巖體為陡狀板壁式，反而緩傾斜礦床開采過程當中，主要產生板梁式。同時還出現交替間隔空區狀況，改變了陡狀巖墻的應力，使三維穩定狀態轉變成二維應力狀態，影響其穩定性。同時處于急傾斜礦體上盤的棱柱體逐漸向下進行滑動，產生明顯的剪切作用增大了礦體的傾角，礦體下盤發生明顯的水平移動，不斷擴大巖體移動范圍，上盤承受的覆蓋巖層重力方向不斷減少。另外開采急傾斜礦體過程當中，有很多采空區形成，在一定深度范圍下具有較好的穩定性，隨著開采深度的不斷擴大，空區大面積形成，進一步加劇了巖移地壓活動。特別是鎢礦山經過多年開采之后，空區會大面積產生，如果未進行相應的處理，不僅面積擴大體積也在不斷增加，很多新老采區多是通過自然崩落法，來對空區進行消除。分析鎢礦開采過程當中，出現的地壓周期變化，當空區達到160m以上開采深度時，隨著脈的方向連續為150m ～200m 時，構造對巖體切割部位，和松軟的圍巖區域產生釋放應力的突破口，使地壓活動非常強烈，極易大規模產生。

2.2 地質構造

地壓活動受地質構造的影響較為突出，特別是巖性與構造有著非常重要的作用，在開采鎢礦山過程當中，有幾次大的地壓活動出現，通過研究發現，大型的破碎帶以及斷層等連續結構弱面，對大范圍破壞作用起著明顯的控制作用，是巖體移動的滑動面以及切割面，同時促進者地壓活動的發展。滸坑鎢礦339 中段開采過程當中，由于地壓活動導致地面開裂發生下沉，下壟鎢礦以及盤古山鎢礦和大吉山鎢礦在生產作業過程當中，也出現過大量的巖層移動，都控制著地質弱面。在工程地質上鎢礦山有著非常大的差別，因此地壓活動差異性十分明顯，而且構造切割圈定的工作結構體通常都比較的復雜，地壓活動塊體具有明顯的差異性，存在突出的移動顯現，巖層節理在鎢礦床比較發育，同時發育非常大的裂隙，由于巖體應力在身不中斷不斷增加，造成較多微裂隙，引發深部局部地壓產生[2]。

2.3 民采破壞及回收原生礦柱的影響

開采鎢礦山過程當中，會對原生的礦柱進行預設，在采空區是一種重要的構件，在缺少結構面條件下，應力主要集中在頂底柱上，支撐圍巖還起著重要的維護穩定作用。現如今鎢礦山開采過程當中，原生礦柱留設過程中，特別是一些重要部位，由于徹底回收保安支撐礦柱，同時由于回收殘礦和民采活動，二次回采采空區的圍巖，對采空區自然崩落的礦石進行回收，使采空區的體積逐漸擴大，打破了采空區原來的受力平衡，導致礦區性巖體和鄰近巖體出現集中應力發生破壞而出現失穩，回收殘礦和民采活動，嚴重破壞著礦山井下工程系統，導致礦山深部開采過程當中產生嚴重的地壓活動，并使之不斷發展。

有的礦帶品位較高，通過鋼筋混凝土來設置成假底，對底柱進行置換，來對底柱礦量進行快速回收，因礦柱和假底差異性非常明顯，常常和圍巖表現為非連續性的特點，有應力接觸界面產生，不利于改善應力平衡，和原生礦柱相比作用較小，特別在抗彎曲強度以及抗剪切作用方面明顯不足，假底只能起到臨時支撐或者承載作用[3]。

2.4 水的影響

春季解凍或者進入雨季之后，鎢礦山地壓活動不斷增加，特別是贛南地區一些采礦面積大，圍巖強度小的礦山，常常受到水因素影響造成地壓活動不斷發生與發展。水運動過程當中軟化巖石，相較于干燥狀態的巖石處于飽和狀態的巖石，其強度明顯減少巖體的抗剪切強度也會降低，這樣就會加重局部片幫冒頂事故發生。

通過以上研究分析，鎢礦山地壓活動產生與發展，主要是由于巖體被大型結構弱面切割，是其穩定性和連續性被打破；上部中斷回收的殘礦以及民采活動和對保安礦柱的偷采，缺少有效的采空區充填，中斷出現下移，致使上側的采空區體積逐漸加大；由于開采時間的不斷延長和水因素的影響，嚴重破壞巖體的穩定性，再加上其他因素，對地壓活動造成一定影響。

3 地壓控制措施

3.1 采空區處理

處理礦山上部采空區，來對地壓活動進行控制。充填空區之后，會產生較大的反作用力，使得夾壁向空區崩塌阻力進一步增加，避免夾壁和兩幫出現移動，使回采邊遠地區的巖體變形得到了有效控制，避免了圍巖破壞，減少其變形和下沉，起到一定阻尼效果。處理采空區主要的內容包括：

（1）空區處理過程當中，通過自然崩落法來處理礦脈稀疏區域，利用人工輸料充填方式來處理礦脈密集區，有效的穩定和維護圍巖，通過膠結充填方式，對圍巖應力進行改善。根據鎢礦山開采具體實際，采空區處理過程當中利用塊石充填法來進行處理。

（2）在提高充填質量的同時，充分考慮礦山不同區域地壓活動特征來確定充填系數，主要采取的原則為，在一些充填的重點區域取0.7；次重點選擇0.6；一般充填先擇0.5。

3.2 設置中段隔離層

將中斷隔層設置在底部中段與深部新開中段之間，將燒上部地壓活動影響。

充分分析開采急傾斜礦體之后滑動棱柱體理論，隔層厚度計算過程當中通過塊體極限平衡理論進行計算，同時對礦柱安全系數以及爆破松動范圍充分分析獲得準確的計算結果，通過實例對比，按照8m ～12m 對生產區進行留設，按照5m ～7m對其他部位進行留設。為了減少泥水從上部滲入到深部形成新的危害，應當于開采平窿上中段設置中段隔層。

3.3 深部開采生產管理

深部采場的地壓主要可以通過生產管理以及礦塊結構參數以及采場回采工藝等各種手段進行控制，將以下工作充分做好。

（1）殘礦回收。此項工作開展過程當中，必須要保證礦山地壓控制工作，不可回采間柱以及保安礦柱，統一回收采場的礦柱，不可對充填區底柱進行回采，更不能進行方礦工作。

（2）建立上部中段排堵水系統。將地表水以及生產過程中的產生的水引出窿外，避免影響深部開采工作，保證巖體穩定性得到很好的維護。

（3）對深部采掘順序合理安排。回采過程中通過前進式方式進行，先采集上中段，在對下中段進行回采，首先采集上盤之后再采下盤，生產中段應當合理控制，避免過多。

（4）采場使用中央天井，能夠有效的進行通風，還能起到卸壓的效果。設計采場應當對原生礦柱進行留設，不能通過鋼筋混凝土來對底柱進行置換，并合理留設原生礦柱。

（5）監測地壓活動，構建地壓監測網，通過科學的技術手段，做好地壓的預測報工作。