陆 刚，廖小康

(1.广西北山矿业发展有限责任公司， 广西 河池市 547102;2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

残矿回采地压监测技术研究

陆 刚1，廖小康2

(1.广西北山矿业发展有限责任公司， 广西 河池市 547102;2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

分析了北山矿残矿开采区域的采空区稳定性和地压活动情况，建立了声发射监测、应力在线监测和顶板岩层移动监测系统，通过对多种地压监测手段的数据进行分析并结合现场实际情况，对该区域的地压活动进行了评估，为矿山安全生产提供了保证。

地压监测；残矿回采；声发射

1 概 况

广西北山矿业发展有限责任公司是一座以锌和硫铁为主的并伴生有铅和银等贵重金属的大型综合矿床。矿山1993年建矿投产，90年代后期矿业秩序混乱，民采等形成了1#、2#、3#、4#四个大采空区，经过整顿，目前采空区已经处理，在采空区1#和4#采空区下盘还残存有60万t矿体没有开采。

由于该矿山是一座季节性水淹矿山，每年4～9月的雨季280 m标高以下水平都会被水淹，不能生产出矿，10月开始抽水，需要45 d时间把水抽干。而280 m标高以上水平目前只有位于采空区下盘的60万t矿体没有开采，为了保持矿山雨季生产的延续性，急需开采回收该部分残矿及小矿体。

2 地质条件与残矿回采方法

2.1 地质条件

矿区位于江南古陆的南西端，I级构造单元属于南华准地台，Ⅱ级构造单元为桂中——桂东台陷，位于桂中凹陷的罗城褶皱断裂带西北侧。区内地层、岩性组合较复杂，褶皱断裂发育，地质构造较为复杂，区域构造线主要为北东向，其中上朝区域性断裂F4从矿区通过，对成矿有利，矿产丰富。矿体顶、底板围岩均为灰岩或白云岩，矿体与夹石围岩界线清楚。

2.2 采矿方法

370 m标高以上独立或分支小矿体采用房柱采矿法回采，280～370 m标高残矿(主矿体边沿延伸矿体、矿壁残矿、冒落区内残矿及原采场未采完矿体)主要采用无底柱分段崩落法回采。

3 地压监测

为有效监测280 m标高以上水平残矿开采地压活动情况，在280 m、310 m、340 m和370 m水平的巷道布置了一套声发射监测系统(10个声发射探头)、一套应力在线监测系统(8个应力计探头)和位移计监测(8个探头)，其中声发射监测和应力实现了远程在线监测，可以在地表的地压监测室24 h不间断监测井下声发射活动和应力变化情况，声发射探头布置情况如图1所示。

图1 声发射探头布置位置

3.1 声发射监测及分析

采用长沙矿山研究院研究有限责任公司开发的STL-12声发射监测系统，该系统从2013年11月安装调试好开始监测至今，长期监测数据表明，随着开采和掘进活动的增加，声发射事件数和能率都有所增加，总体来说区域的声发射活动总体处于一个稳定状态，北山矿典型声发射波形如图2所示。

3.2 应力监测及分析

应力监测采用的是洛赛尔公司的ZLGH-40应力计和DQ-n采集器，通过远程桌面连接和数据调取，实现地表在线监测各测点应力变化情况，设置为每4 h监测一次数据，在2014年1月30日至5月6日的监测期内各应力变化情况如图3所示。

图2 北山矿典型声发射波形

图3 1#、3#、4#和5#应力监测变化情况

在监测期内，1#探头的应力基本没有变化，3#探头应力较小，且有下降的趋势，4#探头应力有所上升，5#探头应力有所下降。总的来看，该区域的应力场随着残矿开采而有所变化，但变化幅度不大。

3.3 位移监测及分析

位移计安装在巷道和采场的顶板上，打孔深度为2.5 m，有两个挂钩，分别安装在距离洞口1.5 m和2.5 m深两个位置，可以分别读取顶板相对于1.5 m深岩层和2.5 m深岩层的相对下沉量，相对于只有一个测点的该位移计能测量出岩层移动的松动圈。顶板位移计及其安装如图4所示。

图4 顶板位移计

8个位移计分别布置在280 m水平(2个)、310 m水平(3个)、340 m水平(1个)和370 m水平(2个)，从2013年12月1日开始监测，116 d内各监测点相对于2.5 m深岩层的下沉量见图5和图6。

图5 1#-4#测点下沉量

图6 5#-8#测点下沉量

在监测期内，下沉量最大的为310 m水平的5#监测点，其下沉量为22 mm，3#和6#位移计下沉量为10 mm左右，其余各点下沉量很少，可以认为基本没有移动，处于稳定状态。

4 地压活动分析

280 m标高以上残矿主要位于1#和4#采空区的下盘，北山矿在2006年采用大爆破崩落采空区顶板，对4#采空区进行了综合治理，其在2008年发生了两次较大规模的地压活动，压力得到一定程度的释放，目前处于一个稳定状态。1#采空区已经自然冒落至地表。

通过声发射监测、应力在线监测和位移监测的大量监测数据，结合地压专业人员定期现场走访查看，目前280 m标高以上残矿开采区域处于一个相对稳定的状态，但随着残矿回采，应力将会不断变化，且周围空区和废旧巷道等情况复杂，需要加强对该区域的地压监测，通过监测数据的分析和反馈，来调整矿体开采顺序和开采时间，降低地压活动带来的危害，为矿山安全高效开采提供保障。

5 结 论

通过建立声发射监测系统、应力在线监测系统和位移监测三种地压监测手段，为280 m标高以上残矿开采提供了重要的安全技术保障，每年8万t的矿石产量能最大程度的弥补雨季280 m标高以下水平被水淹而不能开采所造成的损失，使矿山全年均处于正常生产状态，为宝贵的金属资源回收和北山矿的可持续发展做出了重大贡献。

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2014-07-21)

陆 刚(1976—)，男，采矿工程师，主要从事矿山科研和生产管理工作,Email:liaoxiaokang@126.com。