群采空区下浅部岩爆诱发机制研究.pdf

群采空区下浅部岩爆诱发机制研究 ① 刘 栋１， 李夕兵１， 刘志祥１， 靳颜宁１， 侯志明２， 王新乔２ （１．中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 ４１００８３； ２．山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 ２６５４１９） 摘 要 针对玲珑金矿西山坑口 １３１ 号矿脉－５０ 中段花岗岩的浅部岩爆灾害，进行了现场勘察以及地质调查，发现岩爆发生区域上 部存在大量未处理的群采空区。 采取样本进行了室内倾向性试验，发现该区域花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。 依据调查所得地 质资料和矿山生产资料进行了矿山三维可视化建模并进行了地应力计算，分析岩爆发生区域的应力状态。 依据计算分析并圈出了 潜在岩爆地质灾害的区域，提出了群采空区下浅部岩爆的诱发机制及防护建议。 关键词 岩爆； 群采空区； 岩爆倾向性； 可视化建模； 地应力； 诱发机制 中图分类号 Ｐ６４２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０２．００６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０２－００２３－０５ Ｔｈｅ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ Ｓｈａｌｌｏｗ Ｒｏｃｋ Ｂｕｒｓｔ ｂｅｌｏｗ Ｇｒｏｕｐ Ｇｏａｆｓ ＬＩＵ Ｄｏｎｇ１， ＬＩ Ｘｉ⁃ｂｉｎｇ１， ＬＩＵ Ｚｈｉ⁃ｘｉａｎｇ１， ＪＩＮ Ｙａｎ⁃ｎｉｎｇ１， ＨＯＵ Ｚｈｉ⁃ｍｉｎｇ２， ＷＡＮＧ Ｘｉｎ⁃ｑｉａｏ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｉｎｇ （Ｌｉｎｇｌｏｎｇ） Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｚｈａｏｙｕａｎ ２６５４１９， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ －５０ ｍｉｄｄｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ №１３１ ｖｅｉｎ ａｔ Ｘｉｓｈａｎ ｐｉｔｈｅａｄ ｉｎ Ｌｉｎｇｌｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ， ｏｎ⁃ｓｉｔｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｕｒｖｅｙｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｇｏａｆｓ ｌｅｆｔ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ａｒｅａｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔａｋｉｎｇ ａｎｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ． Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒａｎｉｔｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｅａ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａ ｍｏｄｅｒａｔｅ⁃ｔｏ⁃ｖｉｇｏｒｏｕｓ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｆｏｒ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ． Ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｉｔｓ ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ａｒｅａｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ａｒｅａｓ ｗｅｒｅ ｍａｒｋｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ； ｇｒｏｕｐ ｇｏａｆｓ； ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ； ｖｉｓｕａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ； ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ； ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ 岩爆是一种动力失稳的地质灾害。 世界上最早的 岩爆记录是 １８ 世纪 ３０ 年代发生在英国南史塔福煤田 的莱比锡煤矿岩爆［１］。 １９３３ 年我国最早在抚顺胜利 煤矿发现岩爆［２］。 对部分国内外矿山发生岩爆的实 例统计发现，大多数岩爆都是发生在深部地下工程 中［３－９］。 矿山深部发生岩爆的主要诱因可以归结为高 地应力以及岩性。 处于高地应力的岩石最容易发生岩 爆，这点可以从很多工程实例中得到证明。 通常抗压 强度大的岩石、鲜艳完整原生裂隙较少的岩石以及较 干枯的岩石发生岩爆的可能性较大。 由于岩爆发生机 制与诱发因素的复杂性和岩爆显现的突发性及随机 性，岩爆的预测与控制问题还远不能满足深部硬岩安 全高效开挖的工程要求［１０］。 ２０１３ 年 １ 月发生在山东玲珑金矿西山坑口－５０ 中段的岩爆与大多数发生在矿山深部的岩爆不同，此 次岩爆发生区域埋深不足 ５００ ｍ，属于典型的矿山浅 部岩爆。 岩爆发生地点如图 １ 所示。 到目前为止，针对浅部岩爆的发生机制和诱发因 素的研究相对较少。 基于此次矿山浅部岩爆实例，对 玲珑金矿西山坑口的 ５３Ｗ 号、５３Ｅ 号、５５ 号、５６ 号、９８ 号、１０７ 号、１０８ 号以及 １３１ 号共 ８ 条矿脉进行了充分 的现场勘察以及地质调查，发现玲珑金矿作为开采历 史较为悠久的老黄金矿山，在开采初期形成了大量的 未经有效处理的群采空区，玲珑金矿现阶段的开采均 在群采空区下进行。 采空区大多分布在－５０ ｍ 以上， －１００ ｍ 以下基本不存在采空区，采空区的总体积达 ２ ２５１ ６７６ ｍ３，最大的采空区体积达 ２３ 万立方米以 上［１１］。 发生岩爆的 １３１ 号矿脉－５０ 中段即处于大量 未经处理的群采空区的作用之下。 未经处理的群采空 区的存在影响了地应力的分布，群采空区下部出现的 ①收稿日期 ２０１５－１０－２７ 作者简介 刘 栋（１９９２－），男，山东诸城人，硕士研究生，主要研究方向为岩爆及微震监测。 第 ３６ 卷第 ２ 期 ２０１６ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１６ 应力集中可能是此次岩爆发生的诱因。 本文从两个方 面对玲珑金矿西山坑口岩爆的诱发机制进行研究① 通 过对现场岩爆发生区域的花岗岩取样并进行室内岩爆 倾向性试验，探讨其岩爆倾向性程度；② 根据地质资 料进行三维可视化模型构建，并进行地应力计算。 并据 此归纳出此次浅部岩爆的诱发机制。 这不仅为西山矿 区岩爆的预防治理提供理论依据，有利于矿山开采活动 的正常进行，也可为岩爆的诱发因素研究提供参考。 , 609 612 615 W12 W13 W15 W11 W16′ W11′ W16 W17 W17 W19 W21 图 １ 岩爆发生地点 １ 岩爆倾向性分析 １．１ 倾向性试验 采集玲珑金矿西山坑口 １３１ 号矿脉－５０ 中段实际 发生岩爆区域的围岩（花岗岩）作为试样，分别进行了 室内单轴压缩试验、劈裂拉伸试验和剪切试验，以获取 花岗岩的单轴抗压强度、抗拉强度、粘聚力、内摩擦角、 弹性模量和泊松比等力学参数。 采用英国 ＩＮＳＴＲＯＮ 公司的电液伺服材料控制机（１３４６ 型）进行单轴压缩 试验和剪切试验，采用英国 ＩＮＳＴＲＯＮ 公司的电液伺服 材料控制机（１３４２ 型）进行劈裂拉伸试验。 单轴压缩试验试样为 Φ５０ ｍｍ １００ ｍｍ 圆柱体， 拉伸试验试样为 Φ５０ ｍｍ ５０ ｍｍ 圆盘体，剪切试验 试样为 ５０ ｍｍ ５０ ｍｍ ５０ ｍｍ 立方体。 为保证试验 数据的可靠性，每组试验试样 ３～５ 个，试件全部为自 然风干状态，试验结果见表 １～３。 表 １ 单轴压缩试验结果 试件 编号 直径 ／ ｍｍ 高 ／ ｍｍ 峰值载荷 ／ ｋＮ 抗压强度 ／ ＭＰａ 弹模 ／ ＧＰａ 泊松 比 ＣＴ１４７．９３５９８．５０５２９５．４３１６３．８２１．１４０．２４ ＣＴ２４８．０８１００．１２５２７７．４３１５２．９５１．３９０．２６ ＣＴ３４７．５１５１００．６７５２８０．７３１５８．４６３．７４０．２３ ＣＴ４４８．０３５１００．１３５３５２．５７１９４．７２４．３４ ＣＴ９４７．９３５９８．５０５２９８．１１１６５．１ ＣＴ１０４７．９７１００．２３３３５．４４１８５．７２６．７４ 平均值１７０．１３７．４７０．２４ 由表 １ 结果可知，玲珑金矿西山坑口花岗岩的平 均单轴抗压强度为１７０．１ ＭＰａ，弹性模量为３７．４７ ＧＰａ， 泊松比为 ０．２４。 表 ２ 劈裂拉伸强度试验结果 试件 编号 直径 ／ ｍｍ 高 ／ ｍｍ 峰值载荷 ／ ｋＮ 抗拉强度 ／ ＭＰａ ＢＴ４１）４８．０８５４９．７７３３．７６９ ＢＴ５４７．５５５４８．４１１４．８７２４．１１ ＢＴ６４８．０３５１．９４５１２．９４７３．３１ ＢＴ７２）４８．０２５４９．８７５１０．５９４ ＢＴ８４７．５８５４８．６８２４．３９５６．７１ ＢＴ９４７．９３５０．４３２７．８２９７．３３ 平均值５．３６ 注 １） 垫条松脱，抗拉强度数据删除； ２） 压力机未对准试件，抗拉强 度数据删除。 由表 ２ 结果可知，玲珑金矿西山坑口花岗岩的平 均抗拉强度为 ５．３６ ＭＰａ。 表 ３ 剪切试验结果 剪切角度 ／ （） 试样 编号 剪切面积 ／ ｍｍ２ 峰值荷载 ／ ｋＮ 正应力 ／ ＭＰａ 剪应力 ／ ＭＰａ ＳＴ１２ ６２０．６８３４４２．０９１１９．２５１１９．２５ ＳＴ２２ ６１２．７３９５３６．６３１４５．２１１４５．２１ ４５ＳＴ３２ ６２６．０４８４９６．５７１３３．６９１３３．６９ ＳＴ４２ ６１７．５１９３９９．４４１０７．８９１０７．８９ 平均值１２６．５１１２６．５１ ＳＴ５２ ６０６．８５８２８６．０９７７．５９１１０．８０ ＳＴ６２ ６５２．９３７３３５．７３８９．４７１２７．７６ ５５ＳＴ７２ ６３２．９２１２６０．９８７０．０８１００．０７ ＳＴ８２ ５９０．０４４３４６．４５９４．５７１３５．０５ ＳＴ９２ ６０８．９０６３０７．５３８３．３４１１９．０１ 平均值８３．０１１１８．５４ ＳＴ１０２ ６２１．３６４５８．９２１５．８９３４．０８ ＳＴ１１２ ５９６．５３２５４．６９１４．８９３１．９４ ６５ＳＴ１２２ ５８７．４０５８２．４９２２．５４４８．３５ ＳＴ１３２ ６３７．２５８４３．１２１１．５６２４．８０ 平均值１６．２２３４．７９ 根据三组剪切角下计算得到的平均正应力和剪应 力，按照莫尔⁃库仑定律 （τ ＝ ｃ ＋ σｔａｎφ） 作图， 利用 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ 办公软件作线性回归，求出花岗岩岩块 的粘结力 ｃ 和内摩擦角 φ。 试验得到的 τ⁃σ 关系曲线 如图 ２ 所示。 CA4MPa 160 140 120 100 80 60 40 20 00 40602010080120140 0A4MPa σ τ y 0.8671 x 28.033 R2 0.8988    图 ２ 剪切线性回归曲线 ４２矿 冶 工 程第 ３６ 卷 从图 ２ 中可得到试件按照莫尔⁃库伦准则破坏的 公式为 τ ＝ ０．８６７１σ ＋ ２８．０３３ 因此可求得花岗岩的试样的内聚力为 ２８．０３３ ＭＰａ，内摩擦角为 ４１．０２。 综上可得玲珑金矿－５０ 中段岩爆区域花岗岩的基 本力学参数岩石干密度为 ２ ６２８ ｋｇ／ ｍ３，试件单轴抗 压强度为１７０．１ ＭＰａ，弹性模量为３７．４７ ＧＰａ，泊松比为 ０．２４，抗拉强度为 ５．３６ ＭＰａ，粘聚力为 ２８．０３３ ＭＰａ，内 摩擦角为 ４１．０２。 １．２ 岩爆倾向性分析 分析岩爆倾向性的方法有许多种［１２－１５］，在上述试 验结果基础上，运用岩石脆性系数法、应力角度下的 Ｂａｒｔｏｎ 岩爆判据法以及能量角度下的岩石冲击能指标 法对玲珑金矿岩爆倾向性进行了分析判别，结果如表 ４ 所示。 表 ４ 玲珑金矿花岗岩岩爆倾向性判别 方法判别式玲珑计算结果参考值及岩爆等级 岩石脆性系数法Ｂ＝σｃ／ σｔ３１．７ Ｂ＞１８ 强岩爆倾向性 Ｂａｒｔｏｎ 岩爆判据α＝σ１／ σｃ０．３１ ０．２７≤α≤０．４ 中等岩爆倾向性 岩石冲击能指标Ｗｃｆ ＝Ｆ １／ Ｆ２ ２．７４ ２．０＜Ｗｃｆ≤３．０ 中等岩爆倾向性 由上述 ３ 种岩爆倾向性判别方法可得出西山坑口 －５０ 中段花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。 ２ 可视化模型建立及地应力计算 根据现场调查数据以及玲珑金矿提供的地质资 料，运用 ＤＩＭＩＮＥ 软件进行了矿山三维可视化模型的 构建，并将所构建的模型导入 ＧＴＳ／ ＮＸ 有限元分析软 件中进行地应力计算，重点分析岩爆发生区域的应力 集中状态，提出玲珑金矿西山坑口群采空区下岩爆的 诱发机制和防护建议。 ２．１ 可视化模型 由于矿山目前大量的地质数据仍采用二维图形或 表格方式存在，使得数据管理难、信息不对称、专业衔 接、技术工作效率低，长沙迪迈数码科技股份有限公司 自主研发的 ＤＩＭＩＮＥ 三维数字采矿软件为解决矿山所 面临的这些问题提供了技术支撑。 根据玲珑金矿提供 的二维图形等地质平面图资料，利用 ＤＩＭＩＮＥ 软件［１６］ 快捷高效地构建西山坑口三维地质体可视化模型，如 图 ３ 所示。 图 ３ 西山坑口三维可视化总模型 ２．２ 地应力计算及分析 为研究群采空区对处于其下部地应力场的影响， 采用有限元分析软件 ＧＴＳ／ ＮＸ 对其建立数值模型并进 行了模拟分析。 以发生岩爆的 １３１ 号矿脉为重点分析 对象。 首先将西山坑口的总模型导入 ＧＴＳ／ ＮＸ 中，建 立 １ ８７０ ｍ ２ ０１９ ｍ ７４５ ｍ 的计算模型（如图 ４ 所 示），赋值参数采用试验所测得的数据。 745 m 1870 m 2019 m 图 ４ 数值计算总模型 图 ５ 为 １３１ 号脉采空区附近主应力的分布情况。 由图 ５ 得知，１３１ 号脉的 １３１－３ 号空区出现了大范围 的应力集中，压应力最大值达 ７５．４７ ＭＰａ，且分布在空 区的两侧围岩。 同时，受 １３１－３ 号空区的影响，与其 距离最近且面积较小的 １３１－１ 号空区的右侧围岩也受 到较大的压应力作用。 与其距离最远的１３１－５ 号空区为 孤立空区，空区面积很小，围岩应力在其周围积聚的强 度有限。 图 ５ １３１ 号脉采空区附近主应力分布情况 图 ６ 为 １３１ 号脉正投影面上的剪应变分布情况。 从图 ６ 可看出，各采空区周围均发生了不同程度的剪 切变形，最大剪应变达 ２．５２１０ －３ 。 而 １３１－３ 号空区的 ５２第 ２ 期刘 栋等 群采空区下浅部岩爆诱发机制研究 剪应变带影响范围最大，在横向暴露面积上形成条带 状的剪应变带，并在 １３１－１ 和 １３１－３、１３１－３ 和 １３１－４ 之间形成贯通的剪切带，极有可能发生破坏。 图 ６ １３１ 号脉采空区剪应变分布情况 图７为１３１号脉围岩拉应力大于１．５ ＭＰａ 的采空区分 布情况。 其中１３１－５号空区附近围岩拉应力小于１．５ ＭＰａ， 故未列出。 图 ８ 为 １３１ 号脉压应力大于 ２０．０ ＭＰａ 的采 空区分布情况。 拉应力主要分布于 １３１－３ 号空区上部 的围岩里，尤其以 １３１－３ 号空区上部和 １３１－２ 号空区下 部的围岩且与 １３１－４ 号空区形成了连贯的拉应力区，且 １３１－３ 号空区附近的最大拉应力达 １９．３ ＭＰａ。 这说明 １３１－３ 号空区的存在严重影响了附近空区的稳定性， 可以推断 １３１－２ 和 １３１－３ 号空区实际上已经发生破 坏，连成一片。 图 ７ １３１ 号脉围岩拉应力大于 １．５ ＭＰａ 的采空区分布情况 图 ８ １３１ 号脉压应力大于 ２０．０ ＭＰａ 的采空区分布范围 ２．３ 群采空区下岩爆诱发机制 对玲珑金矿西山坑口各条矿脉的采空区进行了数 值模拟分析，将最大压应力、最大压应力集中地点、埋 深和周围环境状况等因素汇总于表 ５。 同时，玲珑金 矿围岩主要为玲珑花岗岩，可计算出最大压应力与抗 压强度的比值 σ１／ σｃ，也汇总于表 ５ 中。 表 ５ 采空区应力集中状况统计 矿脉 编号 最大压应力 ／ ＭＰａ 最大压应力 集中的空区 空区中段 水平／ ｍ 空区周围 环境状况 σ１／ σｃ ５３ 号脉４１．７５３－７－５０～０一般复杂０．２５ ５５ 号脉东７３．９７５５Ｅ－８－１０～－３０一般复杂０．４３ ５５ 号脉西５９．９５５Ｗ－６，５５Ｗ－９２１０～２６０非常复杂０．３５ ５６ 号脉３５．８５５６－９８０～２００较复杂０．２１ ９８ 号脉２４．１６９８－５２００～２５０非常复杂０．１４ １０７ 号脉５４．４７１０７－８６０～９０较复杂０．３２ １０８ 号脉５５．７１１０８－５，１０８－７２５０～３００非常复杂０．３３ １３１ 号脉７５．４７１３１－３５０～１００较复杂０．４４ 根据文献［１７］的岩爆判据准则，将表 ５ 中的计算 结果反应到判别图 ９ 中，可以看到，８ 条矿脉所有的采 空区中，有 ７ 条矿脉的空区围岩有可能发生岩爆，其中 ５５Ｅ－３ 号空区和 １３１－３ 号空区的围岩内积累的压应 力值达到了较高程度，非常可能发生岩爆。 而实际上， １３１ 号脉采空区影响范围内的巷道在开挖到 ６１２ 号勘 探线附近时，发生了一起岩爆事故，这与数值模拟结果 比较吻合。 另外 ５５Ｗ－６，５５Ｗ－９，１０８－５，１０８－７，１０７－８， ５３－７ 以及 ５６－９ 号空区可能发生岩爆。 D28,MPa 135 90 45 0 10050150200250 E*A4MPa         , , 2 6 , 2 6 , 0/, 29131-3, 55E-8 2955W-6, 55W-9,108-5, 108-7,107-8, 53-7,56-9 2998-5 图 ９ 采空区岩爆判别图 从表 ５ 中还可知，采空区围岩的应力集中程度与 采空区面积、采空区埋深、采空区周围环境状况等因素 有关，采空区面积越大，埋深越深，采空区所处环境越 复杂，就越易产生高度的应力集中，且应力集中范围也 就越大。 因此可归纳出玲珑金矿西山坑口群采空区下岩爆 诱发机制为由于群采空区的存在，原岩应力在二次调 整、重分布过程中发生向采空区附近转移、积聚，形成 一定范围的高应力区，岩体能量在这一范围内集中，这 也为岩爆提供了能量来源，成为岩爆发生的必要条件； 在高应力采空区影响范围内开挖巷道时，随着开挖面 不断前移，应力再次不断调整、变化，当开挖巷道的墙 壁或掌子面上的能量积聚到某一程度后，就有可能在 ６２矿 冶 工 程第 ３６ 卷 某次爆破工作结束后的一段时间内发生岩爆，使围岩 的能量迅速释放出来，并造成岩体破坏。 ２．４ 防护建议 随着玲珑金矿浅部资源的开采完毕，开采深度逐 渐增加，以及未处理的群采空区的作用，矿山地压显现 问题将会日益严重，矿山开采范围内岩层出现应力集 中，局部区域岩层储能大，有可能成为潜在的应力集中 释放区，引发岩爆、大面积岩层失稳与支护困难的问 题，威胁井下开采安全与矿山正常生产。 建议玲珑金 矿引进微震监测系统，实现井下岩层微震活动实时监 测，建立矿山多阶段微震实时可视化监测系统及辅助预 警系统，这将会对玲珑金矿深部开采的地压管理和控制 决策提供强有力的依据，以确保矿山安全、高效生产。 ３ 结 论 １） 倾向性试验结果表明，玲珑金矿西山坑口－５０ 中段花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。 ２） 应力计算结果表明，１３１－３ 号空区在群采空区 的下部，出现了大范围的应力集中，压应力最大值达 ７５．４７ ＭＰａ，且分布在空区的两侧围岩。 并且 １３１－３ 号 空区的剪应变带影响范围最大，在横向暴露面积上形 成条带状的剪应变带。 ３） 通过岩爆判据准则判断了 ８ 条矿脉所有采空区 的岩爆发生情况，可以得出其中 ５５Ｅ－３ 号空区和 １３１－３ 号采空区的围岩内积累的压应力值达到了一定程度，非 常可能发生岩爆。 ４） 西山坑口群采空区下岩爆诱发机制可归纳为原 岩应力在群采空区的存在下二次调整、重分布过程中发 生向下部采空区附近转移、积聚，形成一定范围的高应 力区。 在高应力采空区影响范围内开挖巷道时，随着开 挖面不断前移，应力再次不断调整、变化，当开挖巷道的 墙壁或者掌子面上的能量积聚到某一程度后，就有可能 在某次爆破工作结束后的一段时间内发生岩爆，使围岩 的能量迅速释放出来，并造成岩体破坏。 参考文献 ［１］ Ｋａｉｓｅｒ Ｐ Ｋ， Ｔａｎｎａｎｔ Ｄ Ｄ， ＭｃＣｒｅａｔｈ Ｄ Ｒ． Ｄｒｉｆｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ ｂｕｒｓｔ⁃ ｐｒｏｎｅ ｇｒｏｕｎｄ［Ｊ］． ＣＩＭ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９９６，８９（９９８）１３１－１３８． ［２］ 李玉生． 国内外矿山冲击的研究及评述［Ｊ］． 煤炭科研参考资料， １９８２（４）１－１０． ［３］ 周科平，张 雪，雷 涛． 深部采空区点云数据预处理研究与应用 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１５（４）１－４． ［４］ 郭晓强，唐绍辉，文 兴． 基于微震的采空区稳定性分级研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１５（２）６－１１． ［５］ 刘志祥，郭虎强，兰 明． 金属矿采空区危险性判别的 ＰＣＡ⁃ＳＶＭ 模型研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（４）１６－１９． ［６］ 郭 雷，李夕兵，岩小明． 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