矿山地压的分析与控制

赵红良

（凉山矿业股份有限公司，四川 凉山 615146）

1 矿山地压的分析

地压活动的产生主要是因岩体中应力平衡因受到破坏和干扰后应力重新分布而产生，矿山地压有常见的正压和侧压，同时还有因“拉、压、剪、扭”等力以及各种力之间相互结合、相互叠加作用，造成巷道及支护的变形、扭曲和垮塌等现象。地压活动是一个复杂而渐变的过程，它受岩石结构、断层构造、岩石的物力性质等因素的影响，矿山地压会对矿山安全管理，成本管理、工程建设、资源回收等各个方面造成严重影响，是一项复杂而艰巨的任务，矿山项目必须采取减少或避免地压危害的措施，保证企业安全生产、资源回收和环境保护等工作的顺利进行，保证项目建设的“安全、工期和成本”关键要素控制，最终实现矿山企业得以持续和稳定发展[1]。

2 地压带来的主要影响

地压活动给矿山安全生产和项目建设带来的影响是多方面的，主要是对生产建设、环境保护、资源回收、安全管理、成本管理等方面。例如井巷建设工程建设过程中遇到大的断层和破碎带，因地压活动的影响，造成根本无法正常施工，项目被迫停工和进行设计变更，严重的必须重新进行选址和更改施工工艺；主要运输巷道被破坏，需重新打绕道才能满足正常的安全生产需要；采场底部结构工程受到破坏后造成，矿石无法正常回采和无法运出，造成资源浪费；已形成的巷道和底部结构工程因被破坏造成对周边围岩的破坏，给重新选定位置和施工都带来较大的困难；采矿过程中采场顶板和围岩的垮落造成采矿和工程建设不受人为控制，出现严重的贫化、损失，同时垮通地表出现陷落和崩落，致使大面积植被被破坏和水土资源流失等情况。

矿山很多安全事故的发生都与地压息息相关，主要是因地压活动出现片帮、冒顶、垮塌和顶板围岩冒落等造成人员伤亡和设备财产损失；采空区大面积垮塌形成较大冲击波造成对矿山周围其他构筑物和安全生产实施设备的破坏；上部大量围岩垮塌造成对下部矿石的覆盖和破坏，因采充失调，造成大面积采空区暴露和垮塌，造成整个矿山上部围岩和山体滑坡，对矿体和环境造成严重破坏，从而增加了环境治理和工程建设难度和成本。

3 做好地压控制采取的措施

3.1 做好前期基础工作

在项目开工建设前通过开展地质勘察、水文地质勘察工作，摸清矿区存在的主要构造、断层、破碎带和含水层；通过取样分析和开展岩石力学实验，掌握矿石和围岩的物力力学性质，为工程建设过正中如何做好地压管理工作提供充分的依据和指导。

3.2 做好项目施工设计

根据前期地质工作收集和掌握的资质资料和基础数据，做好项目施工设计，有利于做好现场地压管理工作[2,3]。

（1）主体工程设计在位置选择上应遵循的原则，有利于实现矿山与选厂合理对接，便于矿石运搬和储存，做到运输成本最小又避免因选矿流程出现故障制约矿山生产；不能对主矿体造成破坏和受后期采矿活动地压的影响造成对主体工程拉裂和破坏；位置的选择要充分考虑与周边工程的安全距离，避免施工不利对周边和周边已有工程造成破坏破坏，严格按照设计规范相关要求进行设计；选择在岩石结构较为稳固的岩层中，避免遇到大的断层和破碎带，避免设计在沟谷和断层中，竖井和斜井更为关键，可采取事先钻探的方式探明选定位置的工程地质和水文地质情况等，切记盲目施工造成项目失败或工期严重滞后、安全管理风险增大、成本严重超概等问题；运输巷道和采切工程布置也应按照在安全间距足够的前提下，尽量选择在矿体的下盘和岩石结构较为稳固的一侧，避免距矿体太近，最终因采空区或采矿造成的地压活动致使运输巷道垮塌，造成崩落的矿石无法采出和运搬。

（2）合理选择的巷道断面类型，断面选择尽量以弧形断面为宜，因弧形断面可充分利用“拱”的效应和岩石之间相互自然支撑的作用，可大大减少支护量，可有效节约成本和提高掘进作业效率。

（3）合理确定巷道的的断面规格，合理的断面规格不仅有利于节约成本，最主要的是减少大量开挖对围岩造成的破坏。

（4）提高工程布置的系统性和整体性，根据主矿体的整体形态和矿山采取的生产工艺在做好矿山整体提升运输、通风排水等系统的同时，针对整体性比较好的矿块，应根据主矿体的产状和厚度合理布置一条和上下盘两条主装矿运输巷道，避免有意将矿块化小，设计多个采场，设计多条装矿巷道和其他采切工程，出现各种因“拉、压、剪、扭”力的相互组合和叠加造成工程之间地压作用充分显现，井巷之间地压相互破坏和牵制，造成生产组织难度加大，风路严重紊乱，大量出现串风现象，给企业造成较大的安全管理风险和成本控制难度。

（5）合理确定矿体的回采顺序，针对存在多条矿体的矿山要根据矿体的整体形态和产状，应尽量遵循后退式回采，避免因采矿活动造成对工程和其他矿体的破坏，拉裂其他矿体，巷道垮塌堵塞其他矿体的采出通道。

3.3 做好现场施工管理

做好现场施工管理是矿山现场安全生产以及工程建设管理的重要环节。

（1）充分认识地压产生的原理，在施工过程中减少爆破对围岩破坏和震动。在井巷掘进过程中尽量采取“多打眼少装药”的方式，做好爆破设计，采用不耦合装药的方式对周边眼实施光面爆破。严格控制因引入乙方施工队伍的合作模式，加之井下作业环境的特殊性，施工队伍为保证利润最大化和缩短作业时间，普遍采用“少打眼多装药”的方式，造成爆破后巷道断面极不规则，对围岩造成严重破坏和震动。

（2）创新掘进方式。通过引进反井钻机、盾构机等先进设备，巷道掘进采取切割的方式，减少对围岩的破坏，实现在地压活动充分显现之前进行支护和处理。

（3）合理的选择支护类型，支护的主要目的是克服地压活动造成的破坏的行为。在实际工程建设过程最大困难就是无法确定地压来源方向，更无法知道压力数值，同时在实际施工过程中遇到的地质情况也是多样复杂的，如何做到“合理”难度较大，普遍存在凭经验采用保守方法进行支护，造成支护出现支护不足和过度支护的现象，支护不足造成巷道变形、垮塌；过度支护造成成本浪费。

（4）严把支护质量。介于地压的复杂性以及井下作业环境的影响，往往出现支护质量无法保证，举例说明如下：采用钢筋混泥土支护出现的钢筋搭接不规范，没有按照钢筋混泥土支护规范和标准进行，造成钢筋搭接长度不够；搭接不合理，搭接位置常在同一条线，致使搭接位置成为整个支护的薄弱环节，在地压活动作用下出现开裂和断裂的现象；钢筋保护层厚度过大和不够，造成过大没有发挥钢筋的塑性材料的功效，不够出现露头和锈蚀以及锈蚀后膨胀而导致混泥土脱壳和掉落；震捣不充分出现蜂窝麻面和养护时间不够和方式不合理，出现拆模时候出现脱落和强度不够；接茬缝隙较大，造成支护整体性差等情况。

（5）支护的最佳时间，最佳时间是在地压活动未大量显现之前进行。因此在实际施工工程中需支护的地段必须快速进行，不能让揭穿的位置长时间暴露和待地压活动充分释放时才进行，将增加支护的难度和强度。

（6）严格暴露时间和暴露面积。严格按照形成的报告数据和规范要求，对在不稳固的岩层、断层以及含水带中施工，严格采取“短掘短支”和“超前支护”的原则进行，对在涌水较大的和水文地质不清的地段施工，要采取打探水和放水孔的方式进行处理。也可采取超前注浆和冷冻的方式进行，但成本较高，除主体工程以为，其他一般采切工程部采用。采矿过程中控制顶板跨度和暴露面积以及严格做好采充平衡，避免因超采和顶板暴露面积过大，因垮塌出现不矿体规则自然崩落造成贫化损失严重，地表陷落和垮落造成植被破坏和山体滑坡形成自然灾害等。

4 结语

随着国家的发展和时代的进步，对矿山行业提出了更高的要求。国家充分结合矿山行业安全管理风险高、投资风险大、资源环境破坏和影响面广等特点先后出台和完善了新安全生产法和新环境保护法，不断规范了矿山项目建设的行政审批和监督管理，彻底改变和打破了矿山行业粗放、落后的传统观念和作业习惯。为有力贯彻和落实国家相关政策和法规以及做好矿山企业日常安全环保管理、项目建设和生产经营工作，有效将国家在矿山企业方面的发展理念、管理制度转化成有力行动和实际效果，有力保证企业长期稳定发展，做好人才管理是关键。