韦 峰，孟中华

(1.广西华锡集团股份有限公司铜坑矿, 广西 南丹市 547207；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

矿山地表塌陷区岩层移动监测监控

韦 峰1，孟中华2

(1.广西华锡集团股份有限公司铜坑矿, 广西 南丹市 547207；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

为了有效监控和治理矿区地表塌陷，保护地表重要建筑物，针对铜坑矿三大矿体开采后形成的多层重复采动的复杂情况，根据岩体破坏程度，结合矿区数值模拟计算结果，圈定了矿区地表岩层移动破坏范围，并按其破坏程度进行了多级梯次圈定。并依照这一结果设立了矿区范围岩移观测工程测量控制网，建立地表岩移综合性监测监控系统，对矿区地表影响范围内及其附近区域的公路及建筑物(构筑物)、竖井等实施有效监控和预警，保证矿山地表重要设施的生产安全。

岩层移动;岩移监控;工程测量;地压监测;监测预警

1 概 况

铜坑矿是华锡集团主要的矿物原料生产基地，主要生产的三大矿体按上、中、下依次分布为：细脉带矿体、91号富矿体和92号巨型矿体。其中细脉带矿体、91号矿体开采已基本结束，受多年开采的影响和民采破坏，已形成复杂的空区结构，随着下部92号矿体大规模的开采后，受采动影响的地表从原有标高向下沉陷，从而在采空区上方形成多个沉陷区域，空区危害及地压安全隐患问题逐渐显现严重，其发生形式主要包括地面塌陷、地面沉降和地裂缝3种类型，为了准确计算开采地下矿产资源引起地表与上覆岩层的岩体遭到破坏而产生的位移量，避免周边区域居民生活、道路、设施等遭受破坏，确保人身、设备安全生产，该矿注重矿山地压监控，加强相应的治理和防范措施，制定了地表塌陷区域岩层移动监控设计。

2 目标及方法

应用矿区地表塌陷区岩层移动、采空区覆岩破坏及相应的地压监控技术，提出并实施保护矿山地表重要构建筑物、防止大面积采动引起地质灾害等有效措施，为矿山生产创造安全的环境条件，为矿山安全持续发展提供技术保障。

通过对井下开采的影响分析，预计裂隙区影响范围，在矿区范围内关键部位布设岩层移动观测网等方法，利用和完善矿山现有设备，对地表沉降和塌陷区及井下采动影响范围进行监测。

3 监控网络

3.1 监测方法与设备

经过矿山有关科研项目前期研究与方案讨论结果，矿山决定采用托普康GPT-7501全站仪对监测网内各测点进行倾角、水平移动和地表沉降测量。主要是在井下采动过程中，定期、重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位置变化情况，并按照矿山井下各盘区开采情况适时采取连接测量、全面观测、单独进行测量，并对地表破坏的测定和编录。

埋点观测方式：在3个工作面走向和倾向主断面观察线的最大下沉值处各埋设3个测点，在各主断面的观测拐点埋设3个测点，在观测线边缘处埋设3个测点，这样每条线埋设15个测点，埋点采用基岩浇灌打桩方式。

3.2 监测区域划分及网络布置

按铜坑矿地形位置和采区分布可分为3个监测区域。3个区域(从西向东)分别为：细脉带及Ⅲ、Ⅴ盘区塌陷坑观测区域，共计20个测点；1#、2#水坝西侧及工业场区域，共计18测点；锌多金属矿体开采区域，共计7个测点。

4 模拟数值与实测数据统计及分析

采用三维数值计算软件3D-σ模拟铜坑矿细脉带矿体、91号矿体、92号矿体和开采后地表岩层移动情况，其中60 mm影响圈已经到达水塘以西山顶，这一带地表开裂和滑动将会非常明显，与地表实际情况相符；而18 mm影响圈在水塘西端(Ⅳ、Ⅵ盘区对应地表区域)，该区域将出现小范围的裂隙发育情况，该区域测点数据见表1。

表1 Ⅳ、Ⅵ盘区对应地表区域测点测量数据

6mm下沉影响圈到达水塘东边，靠近工业区及公路带。根据三维数值模拟分析软件计算2#竖井区域沉降等值约为1 mm。

由于该区域变形值比较小，不能直接观测到地表开裂滑动等变形，根据现场测量数据统计(见表2)，说明开采区域岩层移动对我矿2#竖井影响并不是很明显。

表2 水塘东面测点测量数据

铜坑矿区地表沉陷位移变化较大的区域主要在细脉带及6#溜井周边，该区域地表多处地裂隙扩展严重，岩体明显向细脉带塌陷区移动。据观测，该处最大沉降量已达3000 mm(见图1)。

图1 地表6#溜井附近+1#～+4#测点沉降观测曲线图

从图1可以看出，越靠近塌陷坑测点，位移沉降值变化越大。通过模拟与实际情况相比较，模拟结果与实际测量相符合，说明模型的建立和参数的选取都是正确的。

5 结 论

(1) 由45个观测点组成的矿区地表岩移监测网，可满足矿山当前对采空区覆岩破坏规律与地表岩层移动计算的分析研究。

(2) 当采空区范围较小且开采深度较大时，其上覆岩体的移动对地表移动影响不大，当采空区范围较大开采深度较小时，上覆岩体的移动便发生很大变化。

(3) 结合岩层理论计算和实测资料，判断移动影响区域及发展趋势，为待采盘区开采后对周边工业区的破坏提供参考依据。

(4) 准确计算塌陷区岩层移动范围，控制土地流失，实现矿区安全稳定，可为建立安全、绿色的新型矿山提供重要保障，为企业创造不可估量的经济效益。

(5) 监控网络在矿山今后的生产中需要进一步针对性地加强优化和维护，同时，在进行理论计算分析的基础上，利用和完善现有的测量设备和分析软件，对地表沉降和和塌陷区影响范围进行监测研究，建立预警指标，提出并实施对地表塌陷区有效的保护和防范措施。

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2014-08-06)

韦 峰(1983-)，广西南丹人，主要从事矿山岩石力学与井下地压监测预报工作，Email:mzhofcimr@163.com。