铅锌银矿深部开采特殊安全问题研究

铅锌银矿深部开采特殊安全问题研究

吕金锋

（广西河池南方有色金属集团有限公司广西河池547000）

摘要：本文主要是对某地的的铅锌银矿深部开采进行了相关的研究，分析和预测了在开采时遇到的关于地热升高和基岩地应力的特殊安全技术问题。并且在对安全技术问题进行分析基础上本文提出了对于在深井开采的过程中遇到的矿井降温和岩层地应力控制的一些应对措施，最后保证深井开采的安全和高效。

关键词：岩层控制；深部开采；安全生产；矿井降温

随着开采过程的进展矿床资源开采的深度必然越来越深，随着深度的增加将会给矿山生产带来许多在浅层没有遇到的问题：首先就是因为深度的增加将会造成地压增大，周围的岩石容易变形，支撑的矿柱容易失去稳定性，甚至还有可能发生岩爆的危险现象。其次就是因为开采深度不断增加，矿井周围的岩石温度和矿井中的空气温度不断的提高，最后将会出现高温现象等危险的现象。因此，本文深入的分析，在矿山深部开采中的一系列问题，对于矿山的安全开采来说是十分重要的。

一、深部开采面临的特殊安全问题

深部岩层的控制问题是首要面对的问题，在开采深度超过450米，相应的水平应力将会增加，水平应力的大小可能会超过垂直应力分量。导致的结果就是其显示出的特点将会和开产深度小于400米时完全不同。其不同具体表现是巷道和开采场周围岩石的变形或者巷道受到破坏以及矿井支柱失去稳定，特别是岩爆的时候反映出的频率和强度增加，并且还会表现出瞬间释放出大量量特点。使得一些较长的巷道受到破坏，在这基础上伴随着回响声和震动。其震动严重时不仅矿井下可以感受到，在地表也能感受到其释放的能量。岩层所释放出的能量相当于五级以上的地震。就算是释放能量小时也会使得巷道的顶板呈现薄透镜状并且以很高的速度弹射。关于深部开采矿山发生岩爆现象，并不是所有的矿山都有可能发生，其发生需要满足一定的条件。根据一些发生过岩爆矿山的资料分析我们可以发现岩爆现象是采矿技术条件和自然地质条件以一定组合方式而产生的。岩爆现象主要受四个方面的因素影响：首先是岩体的特征，其次是原岩的应力和回采率，最后就是是采掘的程度。就岩爆发生的等级来说，其与回采空间的规模矿岩物理力学性质和形状有关系。一般来说使用能量释放率大小来作为衡量岩爆发生程度和频度的指标。通过岩爆发生程度和能量释放率之间的关系研究我们发现随着开采面积的增加岩爆频度也相应的增加。

深部开采遇到的第二个问题就是关于深部开采的高温问题，因为随着开采深度的增加。矿井中的空气和巷道周围的岩体也会随着深度的增加而产生温度升高的现象。不同地方的金属矿山根据当地的矿床地质条件产生的现象不一样。温度升高率一般会在35%到125%之间变化。井下温度的升高将会严重影响采矿工人劳动时正常的热交换，通过井下温度对劳动生产率的研究可以得到的结论是：当井下湿球温度超过舒适环境中的指标那么相应的工人劳动生产率降低三成左右。生产率的降低只是后果的一方面，更严重的是当工人长期工作在高温环境中时将会产生一些疾病比如热疲劳、热辐射病和热痉挛。综上所述，矿井温度升高将会使得工作条件恶化，最终导致劳动生产率降低和职业病的发病率程度加大。所以深部开采石职业病的威胁是一个新的严重问题。在职业病威胁问题之外，深部开采还会因为矿石温度的升高，造成硫化矿石的自燃现象和装填炸药的自爆现象。以上问题都是需要注意的关于深部开采特殊的安全问题。

二、深部开采特殊安全问题的相关应对措施。

随着矿山的开采进入深层部分。由于深部的岩体长期处于高温和高地应力等恶劣环境，这样将会让岩石的组织结构行为特征和工程响应发生根本性的变化。最后导致的结果就是开采地压突变的事故呈现出突发性和多发性的特点。由于地压产生的危害更加严重，随着巷道和矿道周围岩石温度的升高，要求我们对于深井开采时遇到的地压危害进行预防和控制以及对于矿井综合降温的措施提出相应的方案。

下面介绍关于岩层应力的控制方法，在大量的岩石应力测量中我们发现在一般的情况下。原岩应力的垂直分量和深度成正比的关系。通过分析某些深度开采矿山的岩石力学性质试验结果，我们发现矿岩的强度指标将会随着开采的深度增加而下降。以上两个因素产生的结果是：首先随着巷道和开采场开采深度的增加将会使得破坏现象加剧；其次各种矿井的支撑柱会因为开采深度的增加而导致更多矿柱的失去稳定性：最后随着开采深度的增加会使得岩体的流变性质增加。所以总的来说深部开采呈现出来的最明显的特征就是巷道的破坏巷道和采场中周围岩的变形，矿井支撑柱失去稳定，岩爆频率增加。这些对于安全生产和经济效益都是极其不利的。

控制方法一是关于深部矿床开拓，在进行深部开采的过程中要根据相关矿山井下深部开采的特点，在设计具体深部矿床开拓系统的时候必须要考虑采矿的技术水平和经济条件以及矿床的赋存条件。根据这些条件合理地确定深部矿床开采方案。根据矿床倾角和生产能力，相应的拟定深部开拓方案。必须采用联合开拓方案，也就是采用竖井-盲斜井联合开拓的方式进行。

控制方法二是采准巷道布置。在我们进行深部开采的时候，必须保证布置的巷道使采场拥有贯通风流和必要的风量。所以在设计之前就应该针对相关开采阶段的岩石应力场特点，合理的进行选择巷道分布位置和断面形状。由于在深部开采时岩石的应力增大将会导致巷道在开凿之后失稳的可能性增加，特别是采准巷道在矿物开采情况下更加容易的失稳。所以我们必须尽量减少巷道、硐室和采矿工作面之间的锐角相交，最终保证深部开采采准巷道免遭矿物开采的影响而受到破坏。

关于深部开采采矿方法和回采才方式的选择中，在选择深部矿床采矿的方法时我们可以联系矿山的实际情况借鉴国外的一些开采矿山的经验，最终根据当地深部矿床地质的赋存条件考虑选用相关的机械化程度高低和采场生产能力大小来决定相关的采矿方法；其次，采空区的暴露面积不能过大。这样可以防止暴露的岩层突然冒落。只要是会影响顶板岩石均匀下沉的各种类型的矿井支柱子都不能存留。因为这些矿柱会增加应力集中的情况，最终诱发岩爆，在选择采场回采方式的时候要注意是在平行矿脉采矿时要一个一个得单独回采。

矿井的降温方法有普通降温法和人工智能降温法，前者是通过控制热源散热，加强深矿井的通风来实现降温的。后者是通过压缩制冷的手段进行降温。对于第一类方法关键是要建立合理的通风系统，关于合理的通风系统要考虑以下的原则：首先要缩短进风线路的长度，其次要减少采空区的漏风，再者就是要尽量使得新鲜风流，最后就是要以低岩巷道作为进风道。

结语：随着地下开采深度的增加。必然会出现岩石层地热和地应力相应增加的情况和相关的特殊安全技术问题。为了确保井下的工作人员的安全，也为了保证井下设备的安全使用，必须采用有效的控制和预防措施。要合理的根据上述中的一些原则进行合理的方案制定和选择。

参考文献：

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[2]陈俊智,庙延钢,任春芳,张智宇.金川龙首矿深部开采的采场结构参数优化研究[J].中国矿业.2006(07)

[3]杨国春.安庆铜矿深部开采稳定性研究[J].江西理工大学学报.2006(04)