联合监测及耦合分析在矿柱回采中的应用

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翻新时间：2022-11-08

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联合监测及耦合分析在矿柱回采中的应用

摘要：某金矿极具开采价值的残留矿柱由于位于地压区，为在保证安全的前提下尽量提高矿柱的回收率;通过对近1年的监测数据综合分析，得知-391m中段的地压成因及显现规律为应力控制的不稳定机制;根据地压成因及规律，选择应力与声发射联合监测与耦合分析作为矿柱回采的有效地压监测技术，成功的保障了回采的安全。

关键词：联合监测;耦合分析;矿柱回采;地压

1.地压成因及规律

通过对近1年的监测数据分析，-391m中段矿柱上布置的光应力计条纹级数显现呈现由西侧到中部逐渐增加的趋势，应力变化较为明显。而1#-5#空区矿柱所埋设的光应力计条纹级数逐级降低。-391m中段矿体走向较长，约350m，根据承载梁应力分布理论，即沿走向中间部位的矿柱受上覆岩体的压力较大，该段采空区受力变形也较大，是发生破坏的关键部位。光应力计及钻孔应力计监测结果表明采空区形成后整个中段顶板变形满足承载梁变形理论。

2.应力与声发射联合监测

由于地压受应力控制，回采过程必须辅以有效的地压监测技术，根据地压成因及规律，选择利用应力与声发射联合监测与耦合分析作为-391m中段矿柱回采的有效地压监测技术。

3.数据耦合分析

3.1 双模压力计监测结果。双模压力计监测顶板压力，共取得17组有效监测数据。

3.2 光应力计监测结果。利用手持反射式光弹仪进行观测，并及时记录观测图像。其中G9由于安装原因，后期未能取得有效监测结果;G7、G8监测结果相类似，取代表性的G7进行说明;此外，还获取了原安装在2#矿柱中的G2光应力计。本次监测在1#空区残留矿体及1#矿柱回采过程中共观测4次。

3.3 声发射监测结果

表1AE1声发射监测结果

3.4 耦合分析。在地压区矿体回采过程中，1#矿房左侧探矿巷道中布置的顶板双模压力计几乎没有变化，两个压力计测量值很小且为负值，出现负值的原因是因为安装过程施加了预应力，后续矿体回采爆破可能造成木桩松动，因此应力出现负值。测点部位分析说明回采过程没有造成顶板上部新的应力集中。G7应力计监测结果显示光应力计在四次监测过程中变化均不大（照片为蓝色，条纹级数较低），并且没有出现明显变化。声发射监测结果显示在近二十天的监测周期内，测点周边声发射的总事件、大事件、能率监测结果几乎为零（无人作业时段），表明残矿回采并未造成顶板岩体破裂。

4.结论

（2）综合应力与声发射联合监测结果说明：回采1#矿房内的残留矿体，顶板及周边围岩处于应力不大、岩体稳定，整体呈现稳压稳定模式;回采1#矿房内矿柱残矿，顶板及周边岩体处于稳定状态。利用联合监测及耦合分析结果指导了地压区矿体的顺利回收。该方法对类似矿山的生产具有重要指导意义。（作者单位：江西理工大学资源与环境工程学院）

参考文献：

[2]李江腾.硬岩矿柱失稳及时间相依性研究[D].中南大学，2005.DOI：10.7666/d.y835398.

[3]陈佩佩，刘鸿泉，张刚艳.海下综放开采防水安全煤岩柱厚度的确定[J].煤炭学报，2009，34（7）：875-880.