刘家畈铁矿采空区地压监测及安全对策

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1、刘家畈铁矿采空区地压监测及安全对策摘要：文章通过对刘家畈铁矿采空区地压现状的分析，采用岩体声发射监测、地面沉降监测、矿柱应力监测、采空区顶板位移监测等综合监测手段对其地压进行监测。对各测点的监测结果进行分析研究发现，有几处矿柱声发射现象较活跃，某些矿柱应力一直处于正压状态，进而提出了一些针对性的安全对策，对指导矿山安全生产，预防矿山安全事故的发生具有一定的实际意义。关键词：矿山安全；采空区；地压监测；数据分析中图分类号：TD326文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）17-0056-03经过多年的持续开采，刘家畈铁矿采矿活动形成空区约

2、190万m3,未予充填或崩落处理，依靠预留矿柱支撑顶板。面临的主要地压隐患如下：其一，支撑矿柱失稳引发大范围顶板失稳的隐患。在原岩体中采掘形成一定空间，被开挖岩体原来所承受的载荷就要转移到它周围的矿柱上，使其应力增高。应力集中若超过承载能力，就要发生破裂、破坏。其二，采场顶板局部冒落隐患。现有空区暴露多年，受岩体风化及暴露面积增加等因素影响，稳定性会不断降低，采场局部冒落的可能性在增加。5因此，本文采用岩体声发射监测、矿柱应力监测、采空区顶板位移监测、地面沉降监测等手段对刘家畈铁矿采空区地压进行有效的监测、预测预报，进而有针对性地提出了采空区安全作业

3、的有效对策。1采空区地压现状II号矿体位于矿区中部偏西，矿体产出标高在10m～－300m之间；走向184°～278°；倾向274°～8°；倾角11°～45°。矿体最大厚度为47.46m，一般在15～20m之间，平均14.6m。矿体在平面上呈一向南凸出的似菱角形，在垂直剖面上则为似层状。在－150m标高以上，矿体长度为200～250m；在－150m以下为900m，倾斜最大延深550m。从±0～-299m，总空区倾斜方向水平投影最宽约450m，主体空区走向方向长度350m。回采时一些区段未留矿柱，采空区连成一片，暴露面积过大。长期来看存在顶板大面积冒落隐

4、患。由于后期水平底柱的回采，许多采空区上下相互连通，空区高度很大。空区过高，无法观察上部情况，下部出矿作业人员面临局部冒落、滚石等安全隐患。Ⅲ矿体采空区埋深-150～-264m。空区范围，走向长300m,倾向宽140m。在-200～-264m标高与Ⅱ矿体空区相连通。Ⅲ矿体-200m以上，矿体形态复杂，采矿过程中保留矿柱很少，形成多处连续空区。在-1885m水平6～8线中部空区中顶板冒落多处，6线下盘巷道拱肩部出现开裂，出现局部的地压显现现象。-200m以上区域安全条件较差。2地压监测方案采空区地压监测方案包括：岩体声发射监测方案、地面沉降监测方案、矿

5、柱应力监测方案、采空区顶板位移监测方案。采用YSSC岩体声发射监测仪进行岩体声发射监测，采用ZLGH-20振弦式钻孔应力计及GSJ-2A智能检测仪进行矿柱应力监测，采用SOKKIASET530R全站仪进行地表沉降观测以及采空区顶板位移监测。2.1岩体声发射监测方案对于地下矿山开采过程中冒顶、片帮问题，采用微震监测系统和声发射监测系统进行监测是国际上常用的监测方法，这是目前国外广泛应用的金属矿山安全监测的基本手段。结合项目情况决定采用流动的间断性监测方案。采用DYF-2型便携式声发射仪对某些重点部位不定期实施监测，根据声发射参量的变化，判断岩体破坏趋势

6、，评价采空区顶板岩体的稳定性，预报危险破坏的来临。2.2地面沉降监测方案地表沉降观测可以定量地了解地面的升降。本矿目前已具备SOKKIASET530R全站仪，并具有配套的操作操作人员，因此本方案采用该仪器进行地表沉降观测。在采空区对应地面的潜在崩落区地表按80m×805m网度建立地表观测网，布置觇标，使用全站仪定期进行地面移动测量，分析地面变形动态，预测可能的地面塌陷。2.3矿柱应力监测方案岩体应力变化情况监测采用振弦式钻孔应力计。通过应力监测获得矿柱及围岩应力变化量、变化速度、应力分布情况，以及应力集中和应力变化最大的部位，为分析矿柱及围岩的可能破

7、坏部位和破坏范围提供依据。以检测的应力值趋近破坏极限和应力变化速度突然加快作为危险可能发生的判据。2.4采空区顶板位移监测方案顶板位移监测可采用方案有：多点位移计测试；收敛计监测；免棱镜全钻仪监测。综合考虑监测成本、安装条件等因素，免棱镜全站仪比较符合顶板位移监测要求。3地压监测数据分析3.1岩体声发射监测数据分析刘家畈铁矿建国副井设有7个监测点，建民副井和建民主井分别设有9个监测点，建政副井设有5个监测点。对以上各测点进行监测，建民副井-243m水平24线5柱的声发射监测数据如图1所示。图中表示矿柱声发射的能率、总事件、大事件的数量及变化趋势。数据

8、分析如下：①某些矿柱的声发射现象较活跃。如：建政副井：-154m水平3线11柱2；建民副井：-264m水平2