全面法矿柱回采地压显现监测与安全保障措施

刘海科

（文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司，云南 文山 663000）

缓倾斜薄矿体开采主要的采矿方法包括上向水平进路充填法和全面法（房柱法）等。受矿体品位、倾角和厚度等变化，若矿石品位较低，采用上向水平进路充填法开采成本较高，经济效益不显著。若采用全面法或房柱法，可根据矿体品位变化，在低品位矿体或夹石留设矿柱，能够实现该类矿产资源的低成本开发。

众所周知，全面法或房柱法最大的弊端在于矿柱留设，损失率往往高达15%～30%，这对矿产资源最大限度回收是十分不利的。国内外学者和专家就全面法矿柱回采开展了大量研究工作，取得了诸多有价值的研究成果[1，2]。然而，全面法开采地压显现规律到底是如何分布的，在矿柱开采过程中采动应力又是如何分布的，是矿山管理层重点关注的内容。孙伟[3]等基于普朗铜矿自然崩落法底部出矿制定了详细了监测方案；蔡永顺和黄发凯[4，5]等以哈图金矿为背景，形成了完善的地压监测方案并就监测结果进行了分析。基于此，作者就全面法矿柱开采制定了详细的监测方案并制定了安全保障措施，以期为今后类似开采技术条件的矿山提供依据。

1 试验采场矿柱回采地压监测

（1）监测目的。某矿柱分布相对较为规整，但由于暴露面积和周期较长，顶板以及滞留矿柱应力分布如何尚不明确。因此，进行现场矿柱应力监测和顶板变形十分必要，对于实现安全高效采矿具有重要意义。现场观测主要是借助各种仪器直接测量岩体的力学特征、变形特征、岩体内应力及作用与支护上的载荷等应力。监测的目的主要是：根据现场监测得到的数据，掌握采场地压活动的一般规律，形成一套较为完整的监测系统，及时准确掌握采空区周边围岩变化情况及井下地压变化情况，避免灾害事故，确保安全生产。

（2）地压监测网布设的基本原则。①地压监测点的布设与矿山的生产紧密结合，对开采区域实行重点监测，以保障开采区域的安全，立足矿山的现有开采条件；②地压监测时观测手段多样化。同时采用压力监测、位移监测、非接触扫描技术、岩体超声波监测等多种地压监测手段。③根据矿山矿区地质条件和采矿方法，矿山的地压规律、岩体类型及其物理力学性质等设定观测点的分布。④根据现场实际和适用性，恰当地选择地压观测仪器的种类、规格型号及其埋设方式。

（3）主要监测内容。根据以上监测点布置原则，监测的主要内容包括：①采场顶板下沉测量。采用顶板离层仪对开采过程中顶板的下沉过程进行监测。②矿柱稳定性应力监测。对试验采场内矿柱应力变化进行监测。

（4）现场监测结果分析。在实际监测过程中，由于RM3和RM4监测设备损坏，且靠近试验采场北东方向，周围为矿岩边界，预测顶板位移和应力相对较小，故未进行安装。图1所示为试验采场矿柱回采期间RM1、RM1和RM5顶板相对位移和监测天数的曲线。

图1 顶板位移于监测天数关系曲线

分析图1可知，RM5测点位于试验采场运输巷道的顶板位置，点柱开采过程中对其影响较小，顶板相对位移随监测天数无太大变化，均在0.3mm以下；RM2测点位于试验采场人工假柱P5的北东位置，其跨度较大。分析数据可知，该区域随着矿柱回采推进，顶板位移变化幅度较RM1和RM5较大，但最大不超过2.0mm。RM1位于P7的正北方向，且较P7较近，顶板虽有变形，但整体下沉量小于0.7mm。现场监测结果表明，在点柱开采过程中，顶板虽发生不同程度的下沉变形，但变化幅度较小，能够满足试验采场点柱快速回采的安全需求。

2 试验采场矿柱回采安全保障措施

（1）试验采场回采安全注意事项。采用置换法回收矿柱，为了保证回采作业的安全，应注意以下几点：①坚持后退式回采，保证工作人员有良好的工作条件；②提高回采强度，缩短工作人员在采空区的作业时间；③监控顶板，防止意外事故发生；④保证两个以上的安全出口以及人行通道的安全；⑤严格按照设计要求的回采顺序和技术要求施工；⑥严格落实作业签的安全检查和确认制度，严禁违章、冒险作业。在断层、裂隙和节理发育的区域，要根据情况进行相应的支护，确保作业安全；⑦加强爆破安全管理，特别注意做好爆破后通风工作，回采作业过程中若空气质量较差，必须安装局扇辅助通风。在炮烟未排尽时，严禁人员进入作业面；⑧施工阶段若出现大面积冒顶预兆等任何不可控的危险情况，停止作业，当班人员应立即组织撤离，并及时上报；⑨各项操作要严格遵守《金属非金属矿山安全规程》等有关安全规程。

（2）试验采场作业安全保障措施。①定期检查采场人行安全出口的畅通情况，当矿柱回收率较高且通道无法继续使用时，应及时采取相应的安全措施，保证采场安全出口畅通；②采场中产生的大块必须及时破碎，破碎时必须遵守破碎工安全操作规程；③采场爆破之前必须设置好警戒，爆破通风完毕后方可进入采场作业；④进入采场作业前必须首先检查处理回采工作面，采场顶板的浮石必须排除干净。若因爆破或其他原因造成采场顶板破坏必须及时进行锚杆支护。若上述支护措施仍不稳固后采取锚杆金属网支护；⑤作业人员进入采场作业必须注意观察采场顶板的变化情况，若在作业过程中发现冒顶预兆，应及时停止作业进行处理并及时上报；⑥必须实行控制爆破技术，控制采场顶板形状基本平整。⑦利用铲运机进行出矿时，铲运机上方必须设置牢固的防护棚。

3 结论与展望

①作者就全面法矿柱开采全程制定了详细的监测方案，并就监测结果进行了分析。同时，制定了矿柱开采过程中的安全保障措施，以期为今后类似开采技术条件的矿山提供参考依据。②地压监测是地下矿山开采保障安全的重要手段之一，尤其进入深部开采后地压显现尤为剧烈，与之相配套的监测内容与设备也应更加完善。