地压监测在采空区地压管理中的运用

地压监测在采空区地压管理中的运用

采用空场法这一采矿方法开采的矿山，随着开采年限的增加，采空区体积也将随着采矿工作的继续而不断增大，最终会留下了大量采空区。如何作好采空区的地压管理工作，保障矿山可持续安全生产是矿山面临的实际问题。本文对天马山黄金矿业有限公司在地压管理工作中运用地压监测方法进行了探讨和论述。

标签：空场法地压管理监测充填

1 概述

铜陵有色股份天马山黄金矿业有限公司经过十多年的开采，现有+5米中段、-25米中段、-55米中段、-95米中段、-135米中段、-175米中段、-215米中段、-255米中段共八个中段。其中-95米以上中段已基本开采完毕，-135米中段至-215米中段为生产中段。矿山开采所采用的为空场嗣后一次充填采矿法。但由于充填料不足，只充填了一小部分的空区，尚有大部分空区没有及时充填，形成大量空区。而且随着矿山的采矿生产，空区的体积将不断增大，采空区的稳定性和地压管理和控制对矿山安全生产的影响越来越大。

2 工程地质

天马山矿床矿体围岩主要包括角岩、泥质粉砂岩、白云石大理岩、大理岩，一些矿体的围岩是闪长岩。

通过矿岩优势及节理方向的现场调查，按倾向矿体有N55°E，S25°-35°W两组，角岩为S35°W，N4°W两组，大理岩只有S25°-35°W一组。矿体、角岩、大理岩密度和节理间距分别是0.76、0.81、0.5米/条，因此属于较完整岩体。

根据1992年地质工作所做的岩石力学实验，天马山矿岩岩石力学参数见下表1：

表1 巖石力学室内试验参数表（饱和状态）

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3 空区分布情况

天马山矿现有采空区体积为120万方左右，其中：已充填采空区体积为20万方左右，待充填采空区体积为100万方左右，按中段统计大小采空区的数量为160个。采空区主要分布于+5米中段、-25米中段、-55米中段、-95米中段四个中段，-55米中段以上的空区体积在56万方，-95m中段以上空区体积在70万方左右。空区分布情况（详见下表2）

4 天马山空区地压监测方案

4.1 采空区地压监测系统的整体布局和监测内容

①矿体上下盘沿脉、穿脉（矿体底板中）巷道围岩压力；②采场矿柱间穿脉巷道围岩压力；③采空区顶板岩体变形与冒落情况。

4.2 监测方式及监测点布置

应该选择使用可靠、经济实用，且具有较高的灵敏度、易于安装的检测方式。根据天马山矿段采空区的特点，按照对矿山地压监测常用手段的分析和调查，选型时，要确保元件质量和得到的数据可靠，造价较低，能够大量布置，且抗腐蚀能力良好。最后选择位移计和应力计组合安装的方式，以便同时对采空区岩石的位移和应力变化进行监测，并通过对监测的数据进行分析以判断和掌握采空区的稳定情况。

-95米中段以上监测网共布3只多点位移计，6只应变计和6只应力计。安装位置如下：①+5米8-9线布置2只多点位移计，1只应变计和1只应力计，3线布置1只应力计，1线布置一只应力计。②-25米中段3、5、7线各布置1只应变计，1只应力计。③-55米中段，7线布置1只应力计，2-3线布置1只多点位移计和1只应变计。

4.3 监测方法及监测记录数据整理与分析

按照设计安装好相关的测试元件后，日常有矿山技术人员和科研人员一起，通过运用专用地压测量电子仪器进行监测，获取沉降变形、应力应变的监测模数，对获取的监测模数进行记录并做好整理和分析工作，按季度和年度出具地压监测总结报告。

5 监测结果的分析与结论

利用对井下巷道工程及采空区周边岩体的调查和分析，根据具体的地压监测纪录及相关数据，得出总的结论：目前采空区除局部有片帮冒落外，整体状态比较稳定。

①历年监测沉降位移和应力的变化显示为平缓状态，沉降位移变化值为

2.89mm，应力最大变化量在-1.41MPa～-1.63MPa之间。

②按照实际的工程地质勘察情况，确定天马山矿段岩体的坚硬程度(RC)定性指标，经研究，天马山矿段均属坚硬或较坚硬的岩体；从岩体完整程度（KV）来看，都属于完整或较完整的岩体；从岩体基本质量（BQ）级别来看，都是Ⅱ级。这样的地质情况能使采空区维持稳定状态。

③从宏观调查及具体监测情况来分析，调查及监测范围内没有现象特征，这

说明采空区曾出现过垮冒的地压显现活动，也没有任何迹象反映出采空区将临发生垮冒的地压显现活动，采空区的状态基本稳定。

④通过对空区现状及下部矿体回采时数值模拟计算得知：39线附近已有空区顶板岩层虽有拉应力存在，但还没有满足大理岩的抗拉强度，因此对生产不会产生过多的影响。

⑤在继续做好-55米中段以上空区监测的基础上，由于矿山生产的继续，-55米中段以下新增的空区在不断扩大增多，还需在井下适当地段增加预埋监测元件，完善地压监测网，扩大对采空区的监测面。切实掌握矿山采空区地压活动规律，确保井下安全。