江西钨矿深部开采地压活动控制措施

2020-12-10周宝炉

中国金属通报 2020年6期

周宝炉

（江西钨业控股集团有限公司，江西南昌 330096）

江西钨矿山在开采过程中曾发生过大面积的地压活动，特别是随着开采活动深部延伸，深部开采过程中地压活动威胁更为严重，倘若不采取有效措施进行治理，不仅会对正常生产工作造成很大影响，同时还会造成严重的经济损失与人员伤亡。为此，对江西钨矿山深部开采地压活动进行研究与分析，提出有效的防治措施，以供参考。

1 江西钨矿山地压活动概况

随着江西钨矿开采年限的不断增加以及上部钨矿资源集中开采的技术，江西钨矿山开采工作逐渐向深部延伸，但是随着开采深度的不断加大，钨矿山深部开采过程中，地压活动变得越发严重起来，主要表现为顶板冒落，以及底板上拱和下沉、采场底柱破裂，夹墙挤压靠拢或者变形，采场围岩发生脱帮片塌，还有一些小型岩爆声响，另外还会发生巷道垮落堵死、漏斗体破坏以及地表出现裂隙和陷落等，有的矿山在采掘过程当中发生不断采动现象，有的矿山地表部位开裂情况非常的严重出现陷落，采场当中出现严重的片帮，影响矿产资源的上采与放矿工作[1]。

2 地压活动分析

2.1 采空区原因

在开采急倾斜钨矿床过程当中，形成的岩体为陡状板壁式，反而缓倾斜矿床开采过程当中，主要产生板梁式。同时还出现交替间隔空区状况，改变了陡状岩墙的应力，使三维稳定状态转变成二维应力状态，影响其稳定性。同时处于急倾斜矿体上盘的棱柱体逐渐向下进行滑动，产生明显的剪切作用增大了矿体的倾角，矿体下盘发生明显的水平移动，不断扩大岩体移动范围，上盘承受的覆盖岩层重力方向不断减少。另外开采急倾斜矿体过程当中，有很多采空区形成，在一定深度范围下具有较好的稳定性，随着开采深度的不断扩大，空区大面积形成，进一步加剧了岩移地压活动。特别是钨矿山经过多年开采之后，空区会大面积产生，如果未进行相应的处理，不仅面积扩大体积也在不断增加，很多新老采区多是通过自然崩落法，来对空区进行消除。分析钨矿开采过程当中，出现的地压周期变化，当空区达到160m以上开采深度时，随着脉的方向连续为150m ～200m 时，构造对岩体切割部位，和松软的围岩区域产生释放应力的突破口，使地压活动非常强烈，极易大规模产生。

2.2 地质构造

地压活动受地质构造的影响较为突出，特别是岩性与构造有着非常重要的作用，在开采钨矿山过程当中，有几次大的地压活动出现，通过研究发现，大型的破碎带以及断层等连续结构弱面，对大范围破坏作用起着明显的控制作用，是岩体移动的滑动面以及切割面，同时促进者地压活动的发展。浒坑钨矿339 中段开采过程当中，由于地压活动导致地面开裂发生下沉，下垄钨矿以及盘古山钨矿和大吉山钨矿在生产作业过程当中，也出现过大量的岩层移动，都控制着地质弱面。在工程地质上钨矿山有着非常大的差别，因此地压活动差异性十分明显，而且构造切割圈定的工作结构体通常都比较的复杂，地压活动块体具有明显的差异性，存在突出的移动显现，岩层节理在钨矿床比较发育，同时发育非常大的裂隙，由于岩体应力在身不中断不断增加，造成较多微裂隙，引发深部局部地压产生[2]。

2.3 民采破坏及回收原生矿柱的影响

开采钨矿山过程当中，会对原生的矿柱进行预设，在采空区是一种重要的构件，在缺少结构面条件下，应力主要集中在顶底柱上，支撑围岩还起着重要的维护稳定作用。现如今钨矿山开采过程当中，原生矿柱留设过程中，特别是一些重要部位，由于彻底回收保安支撑矿柱，同时由于回收残矿和民采活动，二次回采采空区的围岩，对采空区自然崩落的矿石进行回收，使采空区的体积逐渐扩大，打破了采空区原来的受力平衡，导致矿区性岩体和邻近岩体出现集中应力发生破坏而出现失稳，回收残矿和民采活动，严重破坏着矿山井下工程系统，导致矿山深部开采过程当中产生严重的地压活动，并使之不断发展。

有的矿带品位较高，通过钢筋混凝土来设置成假底，对底柱进行置换，来对底柱矿量进行快速回收，因矿柱和假底差异性非常明显，常常和围岩表现为非连续性的特点，有应力接触界面产生，不利于改善应力平衡，和原生矿柱相比作用较小，特别在抗弯曲强度以及抗剪切作用方面明显不足，假底只能起到临时支撑或者承载作用[3]。

2.4 水的影响

春季解冻或者进入雨季之后，钨矿山地压活动不断增加，特别是赣南地区一些采矿面积大，围岩强度小的矿山，常常受到水因素影响造成地压活动不断发生与发展。水运动过程当中软化岩石，相较于干燥状态的岩石处于饱和状态的岩石，其强度明显减少岩体的抗剪切强度也会降低，这样就会加重局部片帮冒顶事故发生。

通过以上研究分析，钨矿山地压活动产生与发展，主要是由于岩体被大型结构弱面切割，是其稳定性和连续性被打破；上部中断回收的残矿以及民采活动和对保安矿柱的偷采，缺少有效的采空区充填，中断出现下移，致使上侧的采空区体积逐渐加大；由于开采时间的不断延长和水因素的影响，严重破坏岩体的稳定性，再加上其他因素，对地压活动造成一定影响。

3 地压控制措施

3.1 采空区处理

处理矿山上部采空区，来对地压活动进行控制。充填空区之后，会产生较大的反作用力，使得夹壁向空区崩塌阻力进一步增加，避免夹壁和两帮出现移动，使回采边远地区的岩体变形得到了有效控制，避免了围岩破坏，减少其变形和下沉，起到一定阻尼效果。处理采空区主要的内容包括：

（1）空区处理过程当中，通过自然崩落法来处理矿脉稀疏区域，利用人工输料充填方式来处理矿脉密集区，有效的稳定和维护围岩，通过胶结充填方式，对围岩应力进行改善。根据钨矿山开采具体实际，采空区处理过程当中利用块石充填法来进行处理。

（2）在提高充填质量的同时，充分考虑矿山不同区域地压活动特征来确定充填系数，主要采取的原则为，在一些充填的重点区域取0.7；次重点选择0.6；一般充填先择0.5。

3.2 设置中段隔离层

将中断隔层设置在底部中段与深部新开中段之间，将烧上部地压活动影响。

充分分析开采急倾斜矿体之后滑动棱柱体理论，隔层厚度计算过程当中通过块体极限平衡理论进行计算，同时对矿柱安全系数以及爆破松动范围充分分析获得准确的计算结果，通过实例对比，按照8m ～12m 对生产区进行留设，按照5m ～7m对其他部位进行留设。为了减少泥水从上部渗入到深部形成新的危害，应当于开采平窿上中段设置中段隔层。