獅子山銅礦大空區安全監控體係的評價
摘 要 較全麵地介紹了獅子山銅礦建立包括空區頂板和17 # 礦柱在內的大空區安全監控體係,並將該體係在實踐中捕獲的地區信息加以綜合03manbetx
,其結果應用到生產實踐中,取得了較好的經濟效益和社會效益。
關鍵詞 銅礦 大空區 安全 監測 評價
1 基本概況
獅子山銅礦西獅子山礦段Ⅱ～ Ⅴ礦體大空區,是由4 條盲礦體合並開采逐漸形成的,空區圍岩堅固穩定,但在大空區下部礦體繼續采用階段崩落法回采,如不采取安全有效的技術措施,不掌握大空區的活動規律,就會給下部采礦作業帶來很大的安全隱患。為此,1980 年6月我礦委托馬鞍山礦山研究院開展大空區頂板穩定性研究工作,在研究中提出了大空區監控的五條安全技術措施,即: ①在大空區範圍內的地表及坑下建立位移、壓力及水位變化監測係統; ②大空區頂板開設“天窗”; ③大空區下部留40 m 厚的礦石墊層; ④大空區地表圈定移動帶範圍,並設安全警戒標誌; ⑤在大空區內留一條寬為25～ 28 m(上窄下寬) 的連續保安礦柱,並將大空區再分為大小兩個空區。以上安全防範技術措施逐步在我礦得以實施,為穩定我礦開采起到了較好的作用。但是,盡管我礦采取了以上措施,隨著我礦不斷向深部開采,采空區日益擴大,截止1998 年6 月30 日空區體積:大空區約15616 萬m3 ,小空區約為5311 萬m3 ,合計為20917 萬m3 。且我礦在1995 年為了緩解可采礦量日益減少的矛盾,更多地回收有限的礦石資源,提出了對西山礦段17 # 礦柱Ⅴ#- 2 及Ⅴ# - 3 礦體進行了試采的設想,並得到公司的同意,為此我礦又與馬鞍山礦山研究院合作開展17 # 礦柱試采及空區穩定性研究工作。通過幾年的科研工作,由於采取了一些比較合理的安全技術措施,使得17 # 礦柱回采礦量約50 萬t ,取得了較好的經濟效益,同時對空區穩定性的認識有了進一步的提高。
2 大空區安全監控體係的建立
我礦大空區監測的目的是對空區頂板在17 # 礦柱開采後的地壓活動情況進行綜合評判,不斷03manbetx
大空區的穩定情況,確保17 # 礦柱試采工作的順利進行和獅子山銅礦的正常安全生產。
2.1 大空區頂板監測係統
大空區頂板監測係統包括地表觀測係統和+ 50 m 平巷觀測係統兩部分。地表觀測係統包括深部基點、水準測量、鑽孔水位觀測、空區高度及墊層厚度觀測。+ 50 m平巷觀測係統包括巷道底板沉降觀測、裂縫觀測和地音儀探測。建立以上大空區觀測係統,可以較為全麵地反映大空區地表和頂板的變化情況。
2.2 17 # 礦柱監測係統
17 # 礦柱原來是作為確保空區穩定的安全技術措施之一,此次由於是開采的對象,所以我們在保留了原來的一些監測手段後,增加了一些新的地壓監測手段,形成了一個完整的17 #礦柱監測係統。
采用大應變計觀測17 # 礦柱水平應力的變化,小應變計觀測17 # 礦柱垂直應力的變化。同時在礦柱中的巷道內及礦柱與空區接合部埋設壓力傳感器和片幫儀,加上單向光彈片、收斂測點等輔助手段,形成較為完整的17 # 礦柱監測係統,使其可以全麵地了解17 # 礦柱的應力變化、受力狀態及變形情況。
3 大空區監測結果03manbetx
根據以上建立的大空區安全監控體係,並以此指導我們進行了空區下部和17 # 礦柱的回采。通過4 年的係統監測,結合1995 年以前的監測資料進行綜合03manbetx
,基本掌握了17 # 礦柱回采過程中空區的活動情況,以及17 # 礦柱應力變化情況。
(1) 空區周圍圍岩穩固且完整性較好,目前處於相對穩定狀態。根據地質調查和節理裂隙統計,圍岩的f 值為12～ 18 , 節理裂隙密度僅為0112～ 0137 條/ m ,RQD(取樣完好率) 值大於95 % ,礦岩可崩性屬於非常差的一9 7 312 4 8 : 來源：湖北安全生產信息網
(2) 17 # 礦柱應力測量和現場宏觀地壓觀測結果表明,17 # 礦柱不但承受空區上盤頂板的來壓,而且在下盤部分礦體試采後,分布在17 # 礦柱的壓力不斷地向預留礦柱和上下盤岩體中轉移,轉移速度隨爆破量的增減有關。在每次爆破後,預留礦柱內壓力急劇增加,隨後趨於穩定。
4 大空區安全監控體係的評價
根據獅子山銅礦大空區存在的現狀建立的大空區安全監控體係,通過十幾年的日常監測和捕獲相關信息分析,並將其在礦山開采中加以應用,不僅為我礦安全開采空區下部的礦石,同時還把17 # 礦柱設計可采礦量的60 %左右得以安全回收。而且還節約了大量的空區處理費用,為我礦近二十年來穩定生產起到了極為重要的作用,帶來了巨大的經濟效益和社會效益。同時這種安全監控係統還在國內類似礦山(如河北壽王墳銅礦等) 推廣應用。大空區安全監控體係具有以下特點和作用。
(1) 獅子山銅礦建立的大空區安全監控係統,通過近20 年的正常運轉,表明采用頂板鑽孔深部基點、地表水準測量、鑽孔水位觀測、空區頂板冒落觀測、+ 50 m 平巷頂板下沉觀測、裂隙擴展觀測、地音儀、壓力傳感器和片幫儀等為主要監測手段的空區及礦柱回采安全監控係統,配以光應力計、單向光彈片、大小應變計、巷道收斂計等輔助監測手段,較為全麵地對獅子山銅礦空區進行動態監測,實踐證明也是行之有效的。
(2) 空區頂板監測結果表明,目前空區頂板仍處於相對穩定狀態,符合目前實際。
(3) 17 # 礦柱監測結果表明,17 # 礦柱不斷承受上盤的壓力,且壓力不斷地向預留礦柱和上、下盤岩體中轉移。為此,我們采取了相應的安全技術措施,對預留礦柱的結構形式進行了適當修改,在水平斷麵上由長方形形狀改為“牆角”式,在- 137 m～ - 160 m 水平之間留一水平礦柱(經核實該水平礦柱礦量較少,可以不采) ,其主要作用是對該預留礦柱起一定的支撐作用。
(4) 監測中發現爆破對空區和礦柱影響較大。據此我們在礦柱回采中的爆破設計及實施過程中采取了一些減震措施和預裂爆破技術,實踐證明起到了較好的作用。
