万城铅锌矿15线矿柱地压活动微震监测分析

董开睿，贾永贵 ，彭府华 ，杨 顺

(1.万城商务东升庙有限责任公司， 内蒙古 巴彦淖尔市 015543；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)



万城铅锌矿15线矿柱地压活动微震监测分析

董开睿1，贾永贵1，彭府华2，杨 顺2

(1.万城商务东升庙有限责任公司， 内蒙古 巴彦淖尔市 015543；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

万城铅锌矿采用分段空场采矿法，房、柱间隔回采过程将中段矿柱回收，形成了依靠4个高大矿柱支撑的体积约130万m3的采空区，高大矿柱垂直高度最大超过100 m。针对矿柱和采空区稳定性问题，建立了一套18通道微震监测系统。简要概述了矿山工程背景和多通道微震监测系统结构组成，对15线矿柱出现的微震监测数据异常和地压显现特征进行了分析，并制定了相应的安全措施，保证了矿山作业的安全。

微震监测；采空区；高大矿柱；地压活动

1 矿山工程背景

万城铅锌矿地处狼山中段与河套平原接壤地带。矿体东起0线，西至19线间，主矿体赋存在850 m标高以上，矿体总体走向为北东-南西向，倾向北西，倾角12°～60°。矿体呈似层状和透镜状，厚度几米到几十米不等。矿岩以白云石大理岩、绢云石墨片岩与含石墨白云石大理岩为主，断裂构造相对影响较小，围岩蚀变不发育，开采技术条件较好。采矿方法为分段空场采矿法，矿山于2004年投产，年生产能力70万t，房、柱间隔回采过程中没有保留中段矿柱，形成空区约130万m3的特大采空区，单个采空区暴露面积超过3500 m2，只有四个高大连续矿柱支撑，形成19，15，11和7号勘探线矿柱垂直高度达到约40～110 m，如图1及表1所示。万城铅锌矿矿柱稳定性和采空区稳定性问题突出，一旦采空区失稳，采区受冲击波的潜在危害极大，为下部矿体的开采带来了严重的安全隐患。

表1 万城铅锌矿矿柱及采空区特征

2 微震监测系统简介

针对万城铅锌矿特大型矿柱和采空区稳定性问题，2013年建立了一套18通道微震监测系统，传感器布置在7线、11线、15线和19线矿柱的960 m中段、930 m中段、890 m中段与873 m分层。系统主要由地表主服务器、井下数据采集基站和传感器3个部分组成，微地震动信号经由矿柱内传感器接受并通过前置放大器放大，经数据采集基站进行A/D转换后由光缆传给地表主服务器，建立了18通道微震监测系统，实现了对矿柱及采空区稳定性的全天候实时监测，如图2所示。

图1 万城铅锌矿矿柱及采空区空间示意

图2 万城铅锌矿多通道微震监测系统结构示意

3 动态开采过程地压显现微震监测与诱因分析

3.1 15线矿柱稳定性微震监测分析

15线矿柱共布置了5个传感器，分别为6#、7#、12#、17#和18#传感器，传感器布置如图3所示。

2015年5月份15线矿柱传感器微震事件活跃，其中873 m中段17#传感器微震事件数超出预警值，图4和图5分别为15线矿柱传感器典型的岩体破裂波形和2015年5月份微震事件水平变化趋势，可以看出，15线上890 m中段和873 m中段的12#、17#、18#传感器事件数一直较为活跃，5月15日17#传感器微震事件超过预警值，长沙矿山研究院及万城铅锌矿发出地压灾害预警，禁止人员和设备进入，此后微震事件数一直处于较高水平状态。

图3 15线矿柱微震传感器布置

通过对15线矿柱实际勘查发现，在890 m中段15线矿柱内临近3-4采空区一侧出现局部岩体开裂、垮塌，同时发现上盘矿岩石垮落，甚至堆积堵住部分巷道口；在873 m中段3-4采区边缘上盘沿脉巷，勘查发现巷道内出现上盘下错裂纹，在15线矿柱临近3-4采区也发现明显的岩体开裂、片冒现象。

图4 典型岩体破裂波形

3.2 15线矿柱地压显现诱因分析

微震监测数据和地压显现现象均显现出15线矿柱上盘或靠近上盘区域的微震数据和地压现象突出，上盘沿脉巷岩体破坏较为显著，由此可知，此次地压活动为15线矿柱上盘来压。通过对生产作业调查可知，15线矿柱地压活动是由于3-4采场采矿导致的，特别是2015年4月中旬，在873～850 m的东5采场中部偏上盘区域进行了2次中深孔爆破，一方面导致15线矿柱靠近上盘区域静高增加、侧限减弱；另一方面该区域矿体开采导致上盘失去支撑，是15线矿柱出现地压活动的直接诱因。为此矿山制定了以下应对措施：

(1) 完善地压监测和灾害预警系统，建立应急预案，发现异常立即撤出本区及相邻矿区井下人员；

(2) 暂时停止3-4采场爆破作业，直至微震监测数据恢复正常水平；

(3) 加快充填速度，调整充填方案，优先对3-4空区进行充填；

(4) 加强微震监测，在此阶段将月报表改为周报表，必要时可改为日报表，同时加强地压管理工作，发现问题及时向相关领导和部门汇报。

4 结 语

本文针对万城铅锌矿高大矿柱和采空区稳定性问题，利用建立的18通道全数字型微震监测系统，对15线矿柱动态开采过程地压活动进行实时监测和分析，分析给出了导致地压显现的原因，并制定了相应的措施，对矿山的安全生产具有重要的指导意义。

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