江西钨矿深部开采地压活动控制措施.pdf

274 管理及其他 Management and other 江西钨矿深部开采地压活动控制措施 周宝炉 （江西钨业控股集团有限公司， 江西 南昌 330096） 摘 要 在对江西钨矿山深部开采地压活动情况进行调查与研究前提下， 分析产生低压活动的原因， 并研究其影响因素， 指出 控制深部开采地压活动的主要措施， 希望能为相关工作开展提供一些参考作用。 关键词 深部开采 ； 地压活动 ； 采空区 ； 中段隔 中图分类号 TD32 文献标识码 A 文章编号 11-5004 （2020） 06-0274-2 收稿日期 2020-03 作者简介 周宝炉， 男， 生于1985年， 汉族， 安徽安庆人， 研究生， 工程师， 研 究方向 采矿工程。 江西钨矿山在开采过程中曾发生过大面积的地压活动，特 别是随着开采活动深部延伸，深部开采过程中地压活动威胁更 为严重， 倘若不采取有效措施进行治理， 不仅会对正常生产工作 造成很大影响，同时还会造成严重的经济损失与人员伤亡。为 此， 对江西钨矿山深部开采地压活动进行研究与分析， 提出有效 的防治措施， 以供参考。 1 江西钨矿山地压活动概况 随着江西钨矿开采年限的不断增加以及上部钨矿资源集中 开采的技术， 江西钨矿山开采工作逐渐向深部延伸， 但是随着开 采深度的不断加大， 钨矿山深部开采过程中， 地压活动变得越发 严重起来， 主要表现为顶板冒落， 以及底板上拱和下沉、 采场底 柱破裂， 夹墙挤压靠拢或者变形， 采场围岩发生脱帮片塌， 还有 一些小型岩爆声响， 另外还会发生巷道垮落堵死、 漏斗体破坏以 及地表出现裂隙和陷落等，有的矿山在采掘过程当中发生不断 采动现象， 有的矿山地表部位开裂情况非常的严重出现陷落， 采 场当中出现严重的片帮， 影响矿产资源的上采与放矿工作 [1]。 2 地压活动分析 2.1 采空区原因 在开采急倾斜钨矿床过程当中， 形成的岩体为陡状板壁式， 反而缓倾斜矿床开采过程当中， 主要产生板梁式。 同时还出现交 替间隔空区状况， 改变了陡状岩墙的应力， 使三维稳定状态转变 成二维应力状态， 影响其稳定性。 同时处于急倾斜矿体上盘的棱 柱体逐渐向下进行滑动，产生明显的剪切作用增大了矿体的倾 角， 矿体下盘发生明显的水平移动， 不断扩大岩体移动范围， 上 盘承受的覆盖岩层重力方向不断减少。另外开采急倾斜矿体过 程当中， 有很多采空区形成， 在一定深度范围下具有较好的稳定 性， 随着开采深度的不断扩大， 空区大面积形成， 进一步加剧了 岩移地压活动。特别是钨矿山经过多年开采之后，空区会大面 积产生， 如果未进行相应的处理， 不仅面积扩大体积也在不断增 加， 很多新老采区多是通过自然崩落法， 来对空区进行消除。 分 析钨矿开采过程当中，出现的地压周期变化，当空区达到160m 以上开采深度时，随着脉的方向连续为150m ～ 200m时，构造 对岩体切割部位， 和松软的围岩区域产生释放应力的突破口， 使 地压活动非常强烈， 极易大规模产生。 2.2 地质构造 地压活动受地质构造的影响较为突出，特别是岩性与构造 有着非常重要的作用， 在开采钨矿山过程当中， 有几次大的地压 活动出现， 通过研究发现， 大型的破碎带以及断层等连续结构弱 面， 对大范围破坏作用起着明显的控制作用， 是岩体移动的滑动 面以及切割面， 同时促进者地压活动的发展。 浒坑钨矿339中段 开采过程当中， 由于地压活动导致地面开裂发生下沉， 下垄钨矿 以及盘古山钨矿和大吉山钨矿在生产作业过程当中，也出现过 大量的岩层移动， 都控制着地质弱面。 在工程地质上钨矿山有着 非常大的差别， 因此地压活动差异性十分明显， 而且构造切割圈 定的工作结构体通常都比较的复杂，地压活动块体具有明显的 差异性， 存在突出的移动显现， 岩层节理在钨矿床比较发育， 同 时发育非常大的裂隙， 由于岩体应力在身不中断不断增加， 造成 较多微裂隙， 引发深部局部地压产生 [2]。 2.3 民采破坏及回收原生矿柱的影响 开采钨矿山过程当中， 会对原生的矿柱进行预设， 在采空区 是一种重要的构件， 在缺少结构面条件下， 应力主要集中在顶底 柱上， 支撑围岩还起着重要的维护稳定作用。 现如今钨矿山开采 过程当中， 原生矿柱留设过程中， 特别是一些重要部位， 由于彻 底回收保安支撑矿柱， 同时由于回收残矿和民采活动， 二次回采 采空区的围岩， 对采空区自然崩落的矿石进行回收， 使采空区的 体积逐渐扩大， 打破了采空区原来的受力平衡， 导致矿区性岩体 和邻近岩体出现集中应力发生破坏而出现失稳，回收残矿和民 采活动， 严重破坏着矿山井下工程系统， 导致矿山深部开采过程 当中产生严重的地压活动， 并使之不断发展。 有的矿带品位较高， 通过钢筋混凝土来设置成假底， 对底柱 进行置换， 来对底柱矿量进行快速回收， 因矿柱和假底差异性非 常明显， 常常和围岩表现为非连续性的特点， 有应力接触界面产 生， 不利于改善应力平衡， 和原生矿柱相比作用较小， 特别在抗 弯曲强度以及抗剪切作用方面明显不足，假底只能起到临时支 撑或者承载作用 [3]。 2.4 水的影响 春季解冻或者进入雨季之后， 钨矿山地压活动不断增加， 特 别是赣南地区一些采矿面积大， 围岩强度小的矿山， 常常受到水 因素影响造成地压活动不断发生与发展。水运动过程当中软化 岩石， 相较于干燥状态的岩石处于饱和状态的岩石， 其强度明显 减少岩体的抗剪切强度也会降低，这样就会加重局部片帮冒顶 事故发生。 通过以上研究分析， 钨矿山地压活动产生与发展， 主要是由 于岩体被大型结构弱面切割，是其稳定性和连续性被打破 ；上 部中断回收的残矿以及民采活动和对保安矿柱的偷采，缺少有 效的采空区充填， 中断出现下移， 致使上侧的采空区体积逐渐加 大 ；由于开采时间的不断延长和水因素的影响，严重破坏岩体 的稳定性， 再加上其他因素， 对地压活动造成一定影响。 （下转276页） 276 管理及其他 Management and other 处理及回用， 其色度及COD去除率分别达到了98.8和94.2， 反渗透出水水质电导率降到83μs/cm以下，硬度≤10mg/L，铁 锰等重金属离子未检测出，出水水质达到了纺织印染工业污染 物排放标准， 且废水回用率达到了50。 钢铁行业在生产过程中会使用大量的水资源，并产生大量 的工业废水， 给生态环境带来较大压力。 将反渗透技术应用到综 合污水处理及回用工艺过程中，该工艺产出的产品水可作为工 艺用水回用， 少量浓盐水可用于冲渣。 采用反渗透技术来进行工业废水处理及回用，有较大的优 势 反渗透技术使用过程中使用药剂量小，与传统废水处理工 艺相比， 成本较低； 操作方便， 处理周期短； 对废水净化效率高。 同时，反渗透技术的应用也存在一些问题 工业综合废水水质 波动大， 对反渗透膜冲击大 ； 因工业废水成分复杂， 反渗透膜的 选择较为困难 ； 浓盐水的去向问题。 3 反渗透处理技术备在工业水处理应用中的改进措施 3.1 利用反渗透技术制备除盐水的改进措施 在利用生产新水制备除盐水的过程中， 我们可以采取一些方 法来优化除盐水系统。 第一， 一级反渗透产生的浓盐水， 可以收 集至浓盐水池，用于预处理阶段多介质过滤器级超滤装置的反 洗 ； 二级反渗透产生的浓盐水， 水质优于生产新水， 可以回收至 原水池利用 ； 各种清洗废水可以收集至废水回收池， 用于厂区冲 渣或者降尘。 第二， 原水水质不稳定， 应加强预处理， 利用好在 线监测， 一旦出现水质变差， 或者反渗透产水率过低的情况， 应 及时检修预处理设备及反渗透装置前的保安过滤器。 第三， 絮凝 剂和消毒剂的投加量应根据在线监测水质情况， 实时调整。 3.2 利用反渗透技术进行海水淡化的改进措施 为保证海水淡化工艺流程顺利运行， 首先， 应该把控好预处 理系统， 海水中藻类含量较高， 在水进入反渗透膜前， 需要控制 合适剂量的杀菌灭藻剂，确保水质不对反渗透膜造成冲击。其 次， 反渗透装置外壳应选用抗腐蚀的加强型玻璃纤维， 配套管路 及水泵选择耐腐蚀的合金材质。 最后， 探索海水淡化过程中所产 生的浓盐水可以进一步用HPRO或DTRO实现多级浓缩，浓缩 至蒸发结晶的状态， 进行分盐处理。 3.3 将反渗透技术应用于工业综合废水处理的改进措施 为保证反渗透技术在工业综合废水中的处理效果，我们应 着重关注以下几个方面 第一， 根据不同行业的废水水质情况， 选择合适的沉淀方式， 杀菌消毒药剂。 第二， 反渗透膜组件有中 空纤维式、 卷式、 板框式和管式等种类， 应根据废水水质选择合 适的膜组件。 第三， 在污水处理过程中产生的浓盐水， 可根据企 业的生产特点， 分级利用， 实现废水零排放。 4 结语 综上， 我国水资源短缺和生态环境恶化， 工业生产过程中应 利用好反渗透技术， 探索其在除盐水制备， 海水淡化， 废水处理 等方面的潜力。 通过技术进步， 提高水资源利用率， 提高排放废 水水质， 减少废水排放量， 变废为宝， 努力做到工业废水零排放， 减轻生态环境的压力。 参考文献 [1] 张瑞霞.反渗透技术在工业除盐水处理中的应用[J].维纶通讯,2006,26 （4） 43-44,48. [2] 牟颖华,王恩杰.电厂除盐水处理中反渗透技术的应用[J].化工管理,2018,0 （2） 96-96. [3] 梁宇.全膜法技术在火力发电厂锅炉补给水处理系统中的实际应用及研究 [D].北京工业大学,2016年 [4] 徐京帅.反渗透水处理设备在工业废水处理中的应用[J].山东工业技术,2019 （06） 5837. [5] 李昊,王坦,王恩革.印染废水回用技术研究进展[J].山东化工, 2010,391246- 4952. （上接274页） 3 地压控制措施 3.1 采空区处理 处理矿山上部采空区， 来对地压活动进行控制。 充填空区之 后， 会产生较大的反作用力， 使得夹壁向空区崩塌阻力进一步增 加， 避免夹壁和两帮出现移动， 使回采边远地区的岩体变形得到 了有效控制， 避免了围岩破坏， 减少其变形和下沉， 起到一定阻 尼效果。 处理采空区主要的内容包括 （1） 空区处理过程当中， 通过自然崩落法来处理矿脉稀疏区 域， 利用人工输料充填方式来处理矿脉密集区， 有效的稳定和维 护围岩， 通过胶结充填方式， 对围岩应力进行改善。 根据钨矿山开 采具体实际， 采空区处理过程当中利用块石充填法来进行处理。 （2） 在提高充填质量的同时， 充分考虑矿山不同区域地压活 动特征来确定充填系数， 主要采取的原则为， 在一些充填的重点 区域取0.7 ； 次重点选择0.6 ； 一般充填先择0.5。 3.2 设置中段隔离层 将中断隔层设置在底部中段与深部新开中段之间，将烧上 部地压活动影响。 充分分析开采急倾斜矿体之后滑动棱柱体理论，隔层厚度 计算过程当中通过块体极限平衡理论进行计算，同时对矿柱安 全系数以及爆破松动范围充分分析获得准确的计算结果，通过 实例对比，按照8m ～ 12m对生产区进行留设，按照5m ～ 7m 对其他部位进行留设。为了减少泥水从上部渗入到深部形成新 的危害， 应当于开采平窿上中段设置中段隔层。 3.3 深部开采生产管理 深部采场的地压主要可以通过生产管理以及矿块结构参数 以及采场回采工艺等各种手段进行控制， 将以下工作充分做好。 （1） 残矿回收。 此项工作开展过程当中， 必须要保证矿山地 压控制工作，不可回采间柱以及保安矿柱，统一回收采场的矿 柱， 不可对充填区底柱进行回采， 更不能进行方矿工作。 （2） 建立上部中段排堵水系统。 将地表水以及生产过程中的 产生的水引出窿外， 避免影响深部开采工作， 保证岩体稳定性得 到很好的维护。 （3） 对深部采掘顺序合理安排。 回采过程中通过前进式方式 进行， 先采集上中段， 在对下中段进行回采， 首先采集上盘之后 再采下盘， 生产中段应当合理控制， 避免过多。 （4） 采场使用中央天井， 能够有效的进行通风， 还能起到卸 压的效果。 设计采场应当对原生矿柱进行留设， 不能通过钢筋混 凝土来对底柱进行置换， 并合理留设原生矿柱。 （5） 监测地压活动， 构建地压监测网， 通过科学的技术手段， 做好地压的预测报工作。 参考文献 [1] 江春林.江西钨矿山深部开采地压活动分析及控制[J].中国钨业.2017年05期. [2] 邹凯.钨矿山地压控制研究的回顾与思考[A].中国钨工业回顾与展望研讨会 论文集[C].2018年.