里伍铜矿地压监测的研究

张光齐，吕和建，唐学文

(四川里伍铜业股份有限公司，　四川 九龙县　626201)



里伍铜矿地压监测的研究

张光齐，吕和建，唐学文

(四川里伍铜业股份有限公司，四川 九龙县626201)

里伍铜矿采用空场法开采，井下采空区面积较大，为了掌握岩体稳定性的变化情况，对大面积采空区失稳事件进行预测预报，根据矿山现场实际情况设计了地压监测方案。通过开展地压监测研究，获得了大量的观测数据，有效指导了矿山安全生产。地压监测结果表明，目前里伍铜矿井下岩体稳定性整体良好，短期内发生大规模地压活动的可能性较小。

地压监测；地压预报；岩体声发射；钻孔应力计

0　引　言

四川里伍铜业股份有限公司所属的里伍铜矿前期采用空场法开采，已经进入开采后期。由于采空区面积较大，为了防止矿山大范围岩体冒落或垮塌等灾害性地压事故的发生，保障井下生产安全，有必要建立地压监测网，开展地压监测研究。这对保障里伍铜矿安全生产和提高矿山安全生产管理水平是十分重要的，并可达到掌握岩体稳定性变化情况的目标，能对可能发生的大面积岩体失稳事件进行预测预报，以避免灾害性地压事故的发生，指导矿山安全生产。

1　矿山概况

里伍铜矿床位于松潘甘孜地槽褶皱系的南部边缘康滇地轴西侧，江浪背斜东南翼近轴部的倾没部位。矿体形态多呈似层状和透镜状，也有呈叠瓦状、分枝复合状；垂向上平行重叠，纵横向上互相超覆；倾向南东，倾角20°～25°。矿体厚度一般为1～3 m，平均厚度2.43 m，普氏硬度系数f=10～12，平均体重3.1 t/m3；围岩普氏硬度系数f=12～14，体重2.6 t/m3。围岩主要为石英岩、石英片岩、斜长角闪岩和云母片岩。

采用平硐-盲斜井联合开拓。全矿共划分24个中段，自2860～2400 m中段，中段高20 m。采用中段压入式对角通风及自然通风，自流排水，局部抽水。设计采用先上盘后下盘、自上而下、自西向东后退式回采，主要运用全面法、房柱法及底盘漏斗崩落法开采。自1994年试采至今，已生产22年，累计采出矿石600余万t，截止2015年底，井下采空区面积约为70万m2，并以每年4～5万m2的速度增加。

随着开采范围的增加，井下采空区不断扩大并连成片，岩体初始的应力平衡状态已被打破，部分采空区周围岩体中的次生应力大于岩体的极限强度，导致岩体破裂及岩移活动，频现多种地压活动现象。

地表悬浮破碎岩体及岩崩堆积区不断扩大，江浪沟岩崩区和海底沟侧岩崩区在拖泥山尖交汇相连，井下2640～2680 m中段平巷多处冒顶片帮并造成堵塞，空区经常自然冒落，现生产中段及回采作业点频现冒顶片帮现象，甚至新开采切工程亦出现断顶片帮现象；地压岩移活动频率越来越高，已造成矿山贫化损失加大，给生产中段及整个矿山生产系统构成较大的安全威胁。

2　地压监测

根据里伍铜矿的现场情况，确定其地压监测包括岩体声发射监测，钻孔应力监测和宏观观测。具体内容见表1。

表1　里伍铜矿地压监测内容

2014年8月，进行了井下监测点现场布设工作，此次共布设岩体声发射监测点42个，钻孔应力计监测点23个。2015年7月，对井下监测点进行了增补，增加岩体声发射监测点7个，增加钻孔应力计监测点4个。两次共计布设岩体声发射监测点49个，钻孔应力计监测点27个。由于现场实施方面的缘由，监测点的布设地点和编号与初期设计相比有所变更。监测点的布设地点位于A2、B2、E2、E1、D2、B1等矿体中。

3　监测结果

3.1岩体声发射监测结果

岩体声发射监测所用的仪器为长沙矿山研究院有限责任公司制造的DYF-2型智能声波监测多用仪，自2014年9月开始监测。

观测周期基本上为每月一次。观测时间为上午，单孔监测5 min左右。记录的岩体声发射参数有：大事件N(次/min)、总事件n(次/min)、能率E。截至2016年1月底，已获得岩体声发射监测数据1800余个。

井下共布设了49个声发射监测点，其中，只有18个点监测到岩体声发射现象。这18个点中，大事件数基本上为0～2，总事件数基本上为1～3，能率值一般小于300；只有13号测点(S13)的声发射现象较为明显。13号测点的总事件数随时间的变化情况见图1。

总之，除个别测点参数异常外，绝大部分测点的岩体声发射参数均很小；表明在目前状态下，所测区域内岩体声发射现象不明显。

A2区、B2区、B1区和E2+E1+D2区这几个区域相比较而言，E2+E1+D2区的岩体声发射现象相对较为明显，其它区岩体声发射现象均不明显。

图1　测点S13总事件数随时间变化曲线

3.2钻孔应力监测结果

钻孔应力计的型号为ZLGH-20型，配套使用的检测仪为GSJ-2A型多功能电脑检测仪，自2014年9月开始钻孔应力计监测。监测周期基本上为每月一次。每次记录的参数有：当次频率f(Hz)；当次压力P(MPa)。截至2016年1月底，已获得钻孔应力计监测数据600余个。

共布设了27个钻孔应力计监测点，其中，只有4个钻孔应力计最后一次监测时处于受压力作用状态，压力增量值为0.09～0.63 MPa，压力增量较小。表明大部分钻孔应力计处于未受压状态，处于受压状态的应力计其压力增量也较小。

A2区、B2区、B1区和E2+E1+D2区相比较而言，B2区受压力作用相对较为明显，E2+E1+D2区次之，A2区和B1区受压不明显。

4　结　论

(1) 49个岩体声发射监测点中，只有18个点监测到岩体声发射现象，除个别测点参数较大外，绝大部分测点的岩体声发射参数均很小。表明在目前状态下，所测区域内岩体声发射现象不明显。

(2) 27个钻孔应力计中，仅有4个钻孔应力计处于受压力作用状态，大部分钻孔应力计处于未受压状态，处于受压状态的应力计其压力也较小。

(3) 综合岩体声发射监测和钻孔应力计监测的观测成果认为，目前里伍铜矿井下岩体稳定性整体良好，短期内(3个月)发生大规模地压活动的可能性较小。

(4) 由于对大面积采空区失稳事件进行预测预报需要大量、长期的监测资料，建议里伍铜矿坚持长期开展现场地压监测工作，不断积累第一手观测资料。当遇到监测数据异常时，必须引起高度重视和警觉，并加密监测周期。

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2016￣05￣04)

张光齐(1969-)，男，高级工程师，负责矿山地质、测量、采矿技术及采矿生产管理工作。