地壓控制

地壓控制指的是對礦山開採時所涉及到的采場地壓和衝擊地壓的控制。礦山地壓控制技術涉及到地質 、採礦 、岩石力學 、機械、電子 、計算機 、通訊等多門學科知識和技術 ，它的進步和發展離不開對礦山地壓屬性的科學認識和正確把握 ，離不開及時可靠的地壓監測系統的建立健全 、離不開高速有效的井巷支護和岩層加固方法和技術的發展和完善。

基本介紹

• 中文名：地壓控制
• 外文名：Pressure control
• 學科：礦山開採
• 套用領域：地質 、採礦 、岩石力學等
• 方法：支護加固技術等
• 分類：采場地壓、衝擊地壓控制

采場地壓的控制

采場地壓的特點

采場地壓是指在地下開採過程中，暸岩對采場或採空區圍岩及礦柱所施加的載荷。這是由於地下礦體采出後所形成的採掘空間破壞了原岩的自然平衡狀態，致使岩體應力重新分布，引起采場圍岩變形、移動或破壞等一系列地壓現象。這些地壓現象的發生和發展過程稱為采場地壓顯現。

采場的規模遠遠大於井巷，但由於采場空間的形狀、體積、分布狀況、形成及存留時間等方面的特殊性，采場地壓與巷道地壓有相當大的差異，歸納起來采場地壓具有暴露空間大、複雜性、多變性、顯現形式的多樣性、控制采場地壓的難度大等特點。

當礦體的圍岩完整、穩定時，可採用空場法開採地下資源。空場法（包括留礦法）的采場地壓顯現，從時間和空間上看，大體可分為開採初期采場回採期間的局部地壓顯現和開採中、後期大規模劇烈的地壓顯現兩個時期。局部地壓顯現表現為采場礦體、圍岩或礦柱的變形、斷裂、片幫、冒頂等現象；大規模的地壓顯現表現為採空區上方大面積覆蓋岩層急急劇冒落，與冒落區相鄰的采場壓力劇增，出現礦柱壓裂、頂板破裂、采準巷道開裂及冒頂現象。

控制方法

采場地壓控制的主要方法如下：

（1）合理確定采場斷面形狀及礦房、礦柱參數。利用礦柱控制採礦房的跨度、形狀，並支撐上覆岩層的壓力；利用圍岩與礦柱的自支承能力維護回採礦房的穩定是地壓控制的基本方法。為此，必須合理選擇礦房、礦柱參數及礦房斷面形狀與布置方向，以使礦房周圍應力分布儘可能地合理，既便於充分發揮圍岩自承能力維護自身的穩定，又能做到充分采出礦石。

（2）支撐與岩體加固。回採不穩定礦體時，常利用人工支護回採工作空間，防止冒落。傳統的支護方法是用立柱、支架、木垛等進行支撐。近代又發展了岩體加固法，用錨桿、長錨索、注漿等加固不穩定礦體，增強其強度，維持其穩定。若對待采的不穩固礦體預先進行加固，則可收到預控的效果，使回採更接近於在穩固礦體中進行的狀況。

3）利用免壓拱解除采場地壓。在高壓力區進行回採時，可利用形成免壓拱的方法使待採礦塊處於卸壓區內，藉以解除原有的高應力狀態，使應力釋放，並使來自原岩體的載荷轉移到該區域之外，從而改善待採礦塊的回採條件。

（4）合理的回採順序。在地質構造複雜地段應先回採高應力塊段；自斷層下盤後退式回採；回採空間的長軸方向儘可能與礦體最大主應力方向平行。

（5）充填。在回採期間利用充填處理空區來改善采場圍岩及礦柱的受力狀態（充填後由於有側向約束形成三維應力狀態），增強采場圍岩的穩定性和礦柱的強度，以及利用充填處理採空區，藉以阻擋圍岩冒落。緩和地壓顯現，減少地表下沉。是一種常用的地壓控制方法。

（6）崩落。利用崩落圍岩的方法消除採空區，控制地壓顯現以及使承壓帶卸載，改善相鄰采場的回採條件。

衝擊地壓及控制

衝擊地壓概念

當在礦床深部（一般指1500m以上）或在構造應力很高的地區進行開採時，有時會在採掘空間周圍的岩體中發生突然的爆發式破壞現象，其劇烈程度好像岩體被炸藥爆炸一樣。如在掘進巷道或采場圍岩發生強烈的劈裂聲；礦岩的彈射和振動，並引發大量礦岩碎塊拋出；底板鼓起，並伴有巨大響聲；氣浪衝擊造成井下嚴重破壞及地面劇烈振動（地震）。這種地壓現象稱為衝擊地壓（也稱岩爆）。

衝擊地壓有強有弱，其破壞性有大有小。按振動能大小的不同，衝擊地壓的強度可分為五個等級。

（1）微衝擊。僅有岩體或礦體表層的局部破壞和岩塊彈出，岩體深部有微振動。

（2）弱衝擊。巷道圍岩有局部破壞和少量岩塊拋出，伴有明顯的聲響和地震振動，但對支架、設備無嚴重損害。

（3）中等衝擊。巷道圍岩出現迅速的脆性破壞，並有大量岩石碎塊、粉塵拋出，形成氣浪衝擊，可使幾米長的一段巷道冒落，支架及設備損壞。

（4）強烈衝擊。使長達幾十米的地段上支架破壞和巷道冒落，機器及設備受到損壞。發生強烈衝擊地壓後，井下需要大量的修復工作。

（5）災害性衝擊。在整個開採區域或中段內有許多礦柱發生連鎖反應式破壞，礦區或中段內巷道坍塌，甚至可使全礦井報廢。

衝擊地壓的控制

（1）合理布置採掘工程與選擇合理的回採順序。為避免造成過高的應力集中，應儘可能避免巷道之間及巷道與構造斷裂之間呈銳角交叉，使相鄰採掘工程的間距達到可避免應力增高帶相互重疊的程度。回採工作面應是直線布置，少出現急轉角變化；採掘空間的長軸，應儘可能與岩體中最大主應力方向呈平行布置；回採時應從構造應力高的地段或構造斷裂面、礦脈交叉處後退回採，以避免過高的應力集中；回採跨度的擴大，即卸壓拱跨度的擴大應逐漸擴展，避免突然成倍增長（如兩個采場突然合併），以防造成脈衝載荷誘發衝擊地壓。

（2）使有衝擊地壓危險的礦層卸壓。在礦層上部或下部先行采動，可對有衝擊地壓危險的萄罹起卸壓保護作用。

（3）使礦岩中積累的彈性變形能有控制地釋放。採取鬆動爆破、振動性爆破，採用較小礦柱，使其小到逐漸壓碎但又不至於引起強烈衝擊。

（4）向岩層中注水使其軟化。注水可使岩體強度、彈性模量降低，而增加塑性變形成分，從而可以預防衝擊地壓。

（5）選擇合理的採礦方法。從減小衝擊地壓危險來看，宜選用崩落法，崩落圍岩可起卸載作用。

（6）減小衝擊地壓危害的其他措施。先用寬工作面掘進巷道，後用廢石回填，在巷道周圍形成一條防衝擊的隔離帶，使其在一旦發生衝擊地壓時起保護人員和設備的作用。在回採工作面架設防衝擊擋板、隔柵等；採用帶快速排液閥的可縮性液壓支柱支撐回採工作面。