銅坑錫礦東盤區采場的穩定性監測
摘 要 銅坑錫礦91#礦體東盤區開采條件複雜，為確保礦體安全而高效回采，采用了以聲發射監測技術為主的綜合地壓監測手段，對采區的穩定性進行了監測。根據監測結果，確定了東盤區合理的空區處理措施，從而實現了礦體的高效回采。
關鍵詞 聲發射；監測網；空區處理；穩定性
中圖分類號：TD326 文獻標識碼：A
文章編號：1005-2763(2000)03-0013-03
Monitoring of Stope Stability in East Panel in Tongkeng Tin Mine
YU Yang-xian
(Tongkeng Tin Mine of Huaxi (Group) Corp.,Nandan County,Guangxi 547207,China）
MAO Jian-hua，LUO Yi-zhong
（Changsha Institute of Mining Research,Changsha,Hunan 410012,China)
Abstract The mining conditions of the east panel of 91#orebody in Tongkeng Tin Mine are fairly complicated so that the stability of mining areas is monitored in a comprehensive way with sonic-emission monitoring technique as a major ground pressure monitoring means so as to ensure the safe and highly effective of mining the orebody.Based on monitoring results,some proper measures were worked out for dealing with the mined-out areas in the east panel,thus realizing the highly effective recovery of the orebody.
Key Words Sonic emission;Monitoring network;Handling of mined-out area;Stability
1 概 述
銅坑錫礦東盤區處於91#礦體邊緣。其礦體傾角為20°～30°，走向東西，厚度為20 m左右，頂板圍岩和夾石多為條帶狀灰岩，層麵發育，西南角有花崗岩侵入。目前91#、92#礦體和細脈帶礦體呈立體多層開采，東盤區尚未形成充填係統，為了盡快全麵回收礦石資源，選擇不充填采空區的方案。為控製地壓，將東盤區劃分為A、B、C三個礦塊，用淺孔回采，鏟運機出礦。北邊A礦塊與西頭的C礦塊聯通，主要在367 m水平，南邊B礦塊由先期民采在396 m與382 m水平形成兩層空區，34#線附近A、B礦塊開采後聯通形成大空區。因此設計在32#線附近保留部分礦柱，對於E4～E6等厚度較大的地段采用中孔回采。
為了實現安全、高效的采礦，首先采用數值模擬計算方法對回采順序進行優化，並對采場進行了穩定性03manbetx
。根據計算和03manbetx
結果，選擇了按C-B-A順序的回采方案。然後在東盤區布置了全麵的監測網，進行現場岩體應力與位移測試，對采場穩定性進行監測。
2 采場穩定性監測
2.1 基本監測方法
目前聲發射監測技術是金屬礦山重要的地壓監測手段之一，具有靈敏度高、測試範圍廣、可實現遠距離遙測、定時或全天候連續監測、即時監控、及早發現危險預兆，以及簡便實用等優點。因此提出了以岩體聲發射-聲波監測為主的基本方法，同時輔以其它監測手段，對東盤區采場進行全麵監測。
2.2 監測網布置
在布置監測網之前，對采場地質結構和頂板穩定性進行初步03manbetx
，在此基礎上，應用聲發射技術有針對性地對危險地域進行重點監測。
(1) 地質結構03manbetx
。首先用塊體理論分析地質結構可能存在的滑動體和危險範圍，根據全空間赤平極射投影原理，運用幾何和矢量分析方法，將結構麵塊體投影在赤平極射圖上，可非常直觀地找出頂板及邊牆的裂隙塊體和鬆動危險體。分析表明，礦岩整體上穩固性較好，但頂板層麵發育，存在一定危險，如在B礦塊進路邊壁統計的節理結構麵主要有三組，產狀分別為335°＜30°、110°＜85°、70°＜88°，根據赤平極射投影圖分析，層厚在2～3 m左右的層間節理組，與陡傾斜的其它節理交叉，構成頂板邊牆和礦柱自由麵上可動塊體，將造成頂板脫層和邊壁片落，在B礦塊進路上方有兩處較為嚴重的層狀冒落體。
(2) 采場頂板穩定性分級。聲發射參數可綜合反映出岩體破壞過程，應用聲波和聲發射技術可進行采場頂板安全等級的初步劃分。具體評判標準參見附表。按此標準，A、B、C礦塊回采初期頂板穩定性多為2～3級，回采中隨應力的變化B礦塊出現過1級頂板的危險情況，回采後期頂板穩定性多為1～2級。
附表 依據聲發射參數評定的頂板穩定性分級
3 監測結果及分析
(1) 光應力計監測。1999年4月份E4采場開采後，光應力計R2的應力條紋由原來的1級增加到2+1/3級，說明應力增加很快。5月份E4采場爆破引起405水平坑道破壞，6月份部分點應力降低，說明局部應力集中並有逐漸向外轉移的趨勢，405水平30#線北端有小冒落。7月份A礦塊的R16、R19、R20、R23等光應力計的應力條紋明顯增加，說明礦柱應力隨著空區的擴大而增加。C礦塊出現冒頂，E4附近礦柱破壞。8月份個別礦柱壓裂。9月份個別點壓力增大。1999年底，出現部分壓力降低現象，壓力拱往外擴大。
附圖 東盤區監測網圖
(2) 聲發射監測。1999年6月，382 m水平B礦塊出現岩體聲發射現象，A礦塊沒有明顯的聲發射現象。7月初，B礦塊監測到大量聲發射信號，據此判斷該處很危險，提出建議暫停爆破作業，處理鬆石，並同時減緩C礦塊的采礦速度，待B礦塊出礦作業完成後進行後退式回采。7月3日監測到B礦塊11#測點附近聲發射信號很明顯，並出現連音，頂板發響，根據聲發射數據分析提出冒頂預報，隨後幾天果然發生了片幫和冒頂。7月底監測到較強的聲發射信號，礦柱及邊牆壓裂，同時E5～E6等地段出現聲發射現象，因此建議暫停E6采場爆破作業，待E5～E6采場打完鑽後再恢複作業，B礦塊的出礦工作待穩定後再繼續進行。11月，B礦塊與A礦塊部分連通，個別礦柱應力集中，監測到部分低頻岩音，說明有可能出現大型結構塊體鬆動，因而提出注意出礦安全監護建議。至12月，因爆破崩礦，B礦塊上方已出現大的結構塊體冒落，此時聲發射現象不明顯。東盤區聲波監測結果表明，對大範圍的地壓顯現，岩石聲發射表現強烈，大麵積岩體發響，且持續很長時間，出現主頻發散的現象。采場冒頂和邊幫破壞，聲發射特征表現為一定範圍內強度較大，開始以高頻為主，冒落前出現低頻信號。礦柱受壓時聲發射現象較明顯，其能量相對較小，頻率高。現場監測資料說明，聲發射事件率的變化及能量累計是冒頂預測的重要指標，結合聲發射頻譜變化等情況分析，應用灰色理論和神經網絡等方法預測采場穩定性，可在冒頂來臨前幾天內提出預報。
(3) 巷道斷麵收斂和水準監測。在405 m水平30#線主要運輸道進行了水準監測。水準儀和巷道斷麵收斂計監測結果表明，測點最大相對下沉量10 mm，上部坑道收斂計觀測數據比較穩定，說明該處沒有劇烈地壓活動的趨勢。
4 空區處理措施
A、B、C礦塊開采後，32#線以東頂板爆露麵積達1000 m2左右，30#～32#線之間的中孔采場的總麵積約8000 m2，按A、B、C礦塊開采計算，其礦柱麵積與空區頂板麵積之比(實空比)，1999年底已達18%。按考慮了岩性、強度、節理裂隙、地應力、地下水、采礦等因素的經驗公式計算，空區跨度可達20 m左右，單個空區頂板暴露麵積在1000 m2左右較穩固，但頂板的穩固性還取決於空區的結構。根據91#礦體大部分空區冒落現場實例，東盤區的實空比如果控製在15%～18%，那麼保留部分貧礦或夾石作礦柱，即可在較穩定的情況下達到90%左右的回收率。進一步回采礦柱後，實空比在15%以下可能造成礦柱破壞和圍岩逐漸自然垮落，可消除突發性大麵積地壓衝擊的危害。
5 結 論
91#礦體東盤區的開采，采取了最佳的回采方案和先進的地壓監控手段，在不充填的情況下從難采礦體中順利地回收了大量礦石，與采用其它方案相比，其回收率大大提高，同時節約了大量的成本。實踐證明，以聲發射監測為主的綜合性地壓監控技術是行之有效的。東盤區的空區處理方法和監控技術以及現場獲取的重要參數指標，對其它礦體的開采具有實際的指導意義。
餘陽先，男，廣西南丹人，高級工程師，主要從事采礦技術研究
餘陽先（華錫集團銅坑錫礦，廣西 南丹縣 547207）
毛建華（長沙礦山研究院，湖南 長沙 410012）
羅一忠（長沙礦山研究院，湖南 長沙 410012）
參考文獻
1，Mogi.M,Earthquake Prediction,Academic Press,Tokyo,1985.
2，毛建華等.采場穩定性預測新技術在凡口鉛鋅礦的應用.金屬礦山，1996(6).
