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(三)采场地压及其控制

生活常识佚名2023-06-01

1.采场地压的特点

采场地压是指在地下开采过程中,原岩对采场或采空区围岩及矿柱所施加的载荷。这是由于地下矿体采出后所形成的采掘空间破坏了原岩的自然平衡状态,致使岩体应力重新分布,引起采场围岩变形、移动或破坏等一系列地压现象。这些地压现象的发生和发展过程称为采场地压显现。

采场的规模远远大于井巷,但由于采场空间的形状、体积、分布状况、形成及存留时间等方面的特殊性,采场地压与巷道地压有相当大的差异,归纳起来采场地压具有暴露空间大、复杂性、多变性、显现形式的多样性、控制采场地压的难度大等特点。

当矿体的围岩完整、稳定时,可采用空场法开采地下资源。空场法(包括留矿法)的采场地压显现,从时间和空间上看,大体可分为开采初期采场回采期间的局部地压显现和开采中、后期大规模剧烈的地压显现两个时期。局部地压显现表现为采场矿体、围岩或矿柱的变形、断裂、片帮、冒顶等现象;大规模的地压显现表现为采空区上方大面积覆盖岩层急剧冒落,与冒落区相邻的采场压力剧增,出现矿柱压裂、顶板破裂、采准巷道开裂及冒顶现象。

2.采场地压的控制

采场地压控制的主要方法如下。

(1)合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数。利用矿柱控制回采矿房的跨度、形状,并支撑上覆岩层的压力;利用围岩与矿柱的自支承能力,维护回采矿房的稳定,这是地压控制的基本方法。为此,必须合理选择矿房、矿柱参数及矿房断面形状与布置方向,以使矿房周围应力分布尽可能合理,既便于充分发挥围岩自承能力维护自身的稳定,又能做到充分采出矿石。

(2)支撑与岩体加固。回采不稳定矿体时,常利用人工支护回采工作空间,防止冒落。传统的支护方法是用立柱、支架、木垛等进行支撑。近代又发展了岩体加固法,用锚杆、长锚索、注浆等加固不稳定矿体,增强其强度,维持其稳定。若对待采的不稳固矿体预先进行加固,则可收到预控的效果,使回采更接近于在稳固矿体中进行的状况。

(3)利用免压拱解除采场地压。在高压力区进行回采时,可利用形成免压拱的方法使待采矿块处于卸压区内,借以解除原有的高应力状态,使应力释放,并使来自原岩体的载荷转移到该区域之外,从而改善待采矿块的回采条件。

(4)确定合理的回采顺序。在地质构造复杂地段应先回采高应力块段;自断层下盘后退式回采;回采空间的长轴方向尽可能与矿体最大主应力方向平行。

(5)充填。在回采期间利用充填处理空区,来改善采场围岩及矿柱的受力状态(充填后由于有侧向约束,将形成三维应力状态),增强采场围岩的稳定性和矿柱的强度,以及利用充填处理采空区,借以阻挡围岩冒落,缓和地压显现,减少地表下沉,是一种常用的地压控制方法。

(6)崩落。利用崩落围岩的方法消除采空区,控制地压显现,以及使承压带卸载,改善相邻采场的回采条件。

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