采空区上覆岩层稳定性声发射监测可行性研究
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分 布位 置。
关键 词 ： 悬顶 岩层 ； 岩层 稳定 性 ； 多通道 声发 射监 测 系统 ； 感器布 置优 化 传
广东天鸥矿业有 限责任公司下告铁矿位于广东 省河源市境 内， 属低 山丘 陵地貌 ， 地表植被较发育 ， 以灌 木 、 松 为 主 。矿 床 采 用 主井 、 幼 副井 、 坡 道 联 斜
发 射监 测技 术进行 采 空 区上覆 悬顶 岩层稳 定 性监 测 的 必要 性 ， 绍 多通 道 声发 射监 测技 介 术方案 和特 点 。针 对 下告铁 矿 采 空 区分 布 、 断层 影 响 和 地 压 活动 等情 况 ， 定 了采 用 １ 确 ２
通道声发射监测 系统进行地压监测 ， 并对传感器的布置进行 了优化 ， 出了传感器的合理 给
付 占宇 彭府 华
，
（ ． 源市 紫金 天 鸥矿业 有 限公 司 ， 广东 河 源市 ５７ ６ ； ． 沙矿 山研究 院 ， 湖南 长沙 １河 １４３ ２ 长 摘
４０ １ ） １０ ２
要： 简要 介 绍 了下告铁 矿 的 开采背 景 、 空 区规模 及 地 压 特 点 ， 述 了采 用 多通 道 声 采 论
７ ８
采
矿
技
术
２ 空 区上覆岩层监测方 案选择
由于 受 采动 及 断 层 的影 响 ， 空 区面 积不 断 加 新 大 ， 区顶板 岩 体 可 能 还会 继 续 冒落 至 地 表 。突 然 空
合 开拓 。 自 ２０ ０ ８年投产 以来 ， 告铁 矿初 期 曾采 用 下 分段 空场 采矿法 开 采 ， 来 由于 矿 山扩 大 生 产 规 模 后
构 ， 层一 条带状 构造 。矿 物成 分 以方解 石为 主 ， 薄 含 量约 ７％ ， ０ 呈微 粒状 ； 石英 、 云母 含量 约 ３ ％ 。厚 绢 ０ 度 ｌ ０～３ Ｉ 岩岩性 较好 ， 理裂 隙不太 发育 。 ０１。灰 Ｔ 节
１ ２ 采 空 区地压 特点 ．
的需要 ， 改用无底柱分段崩 落法开采。初期空场法 开采遗留了较大规模的采空区， 在改用无底柱分段 崩落法 过程 中 ， 间 柱 、 柱及 采 空 区进 行 了 处 理 。 对 顶
由于采 空 区顶板 岩 层 比较稳 固 ， 没有 形 成 连 续 的 崩 塌 覆 盖岩 层 ， 生 了较 大 规 模 的悬 顶 ， 压 比较 明 产 地
层受 腐殖 质影 响 ， 呈灰 色 、 灰色 ， 黄 含植 物碎 屑 等 ， 植 被发 育 ， 一般厚 度 ２— ５ｍ。
响和采空 区的共同作用 ， 上部开采导致地压显现主 要体 现在 以下 几个 方面 ：
（ ）近年来 ， 顶 的上 覆 岩 层 产生 过 两 次 较 大 １ 悬 规 模 的 冒顶现象 ， 对井 下采 场产 生 了 明显 的 冲击 ， 破 坏 了采 场 下盘凿 岩 巷 道 的 岩体 结 构 ， 造 成 过 人员 还
ＩＳ １ Ｓ Ｎ ６７１— ２ ０ ９ ０ ＣＮ — １ ４ ＴＤ ４３ ３ ７／
采矿技术
第１卷 １
第 ４期
２１ ０ １年 ７月
Ｊ ｌ ０ １ ｕｙ２ １
Ｍ ｉ ｉ ｃ ｏｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎｏ ４ ｎｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ １１ １， ．
采 空 区 上 覆 岩 层 稳 定 性 声 发 射 监 测 可 行 性 研 究
崩 落采矿 法 。 因此 对采 空 区进行 了处 理并对 矿 柱进
行 回采 ， 在对空区间柱及空区上部岩体崩落后 ， 预计
形成 面积 约 为 ５ ５ ８ ０ ｍ 的新 空 区 。
ｌ 空 区上覆岩层与地压特 点
１ １ 空区上 覆岩 层 ．
由于矿 体 上 覆岩 层 比较稳 固 ， 板 岩层 出现 了 顶 较 大范 围 的悬 顶现 象 。 由于 受 到 下 盘 Ｆ ５断 层 的影
厚度 １ ３ ， ０— ０ｒ 主要 由粘 土 、 ｎ 亚粘 土 、 、 石 、 石 砂 砾 卵 及磁 铁矿 等组成 。 （ ）灰岩 。灰 黑色 ， 磷 片 不 等 粒 花 岗变 晶结 ３ 见
规模的塌陷地质灾害；
（ ）由于上覆岩层岩性好 ， ３ 节理裂隙不太发育 ，
在 进行 矿柱 回收和 人 工放 顶 处 理 时 ， 板 不 能 自然 顶 冒落 ， 目前 为 止采 空 区上覆 岩 层 形 成 了较 大规 模 到 的悬顶 ， 这对 未来 的井 下 安全 生 产 带 来 了很 大 的地 压 灾 害隐患 。
高 度 ２ ． ６ ． 净 空 区总面 积为 １９ １， ５ ８— ０ ３ｍ， ８ １１ 总体 １ ＇
积 约为 ８ ２ ． ８万 ｍ ， 据 规划 ， 山 ＋ ７Ｉ 以下 改用 根 矿 ４ ｌ ｌ
显， 威胁到了当前的采矿生产安全。因此 ， 必须开展
必 要 的地压 监测研 究 工作 。
空 区上 覆 岩 层 由上 至 下 为 第 四系 表 土 层 和灰
岩。第四系（ ） Ｑ 按其成 因类型及物质成分 ， 可分为 第四系残坡积层及第四系冲积层。 （ ）第四系残坡积层 。主要发育于山坡 ， １ 山脊
的地 表 ， 大 面 积 面状 分 布 。 由土 黄色 、 白色 、 呈 灰 褐 红 色砂质 粘 土 、 、 屑 及 基 岩 风 化碎 块 等 组 成 ， 砂 岩 表
受伤 事故 ；
（ ）回收采 空 区 内矿柱 的过 程 中 ， 覆 岩层 沿 ２ 上 着 Ｆ 层错 动和 崩 塌 ， 展 到 地 表 ， 产 生 了较大 ５断 发 并
（ ）第四系冲积层。主要分布于下告至宝山公 ２ 路以南 ， 下告河的河床、 漫滩及 山沟等低洼地段 ， 大 部分 已被开垦成稻 田。分布面积约 ０ ７ ｍ ， ．５全矿共有 ４ 个采 空 区（０ １６０ 、０９和 ６ １ ）且 仅有 ＋ ７ ＋ Ｏ ６０ 、０５ ６０ ０３ ， ４ ， ６， ＋ ５１和 ＋ ０ｍ４ ７ Ｉ ９ 个水平有采空区存在 ， Ｔ 空区底板 标高最低为 ＋ ６７ｍ， ４ ． 顶板标高 为 ＋ ０ ｌ净空 区 １７ｒ， ｆ
关键 词 ： 悬顶 岩层 ； 岩层 稳定 性 ； 多通道 声发 射监 测 系统 ； 感器布 置优 化 传
广东天鸥矿业有 限责任公司下告铁矿位于广东 省河源市境 内， 属低 山丘 陵地貌 ， 地表植被较发育 ， 以灌 木 、 松 为 主 。矿 床 采 用 主井 、 幼 副井 、 坡 道 联 斜
发 射监 测技 术进行 采 空 区上覆 悬顶 岩层稳 定 性监 测 的 必要 性 ， 绍 多通 道 声发 射监 测技 介 术方案 和特 点 。针 对 下告铁 矿 采 空 区分 布 、 断层 影 响 和 地 压 活动 等情 况 ， 定 了采 用 １ 确 ２
通道声发射监测 系统进行地压监测 ， 并对传感器的布置进行 了优化 ， 出了传感器的合理 给
付 占宇 彭府 华
，
（ ． 源市 紫金 天 鸥矿业 有 限公 司 ， 广东 河 源市 ５７ ６ ； ． 沙矿 山研究 院 ， 湖南 长沙 １河 １４３ ２ 长 摘
４０ １ ） １０ ２
要： 简要 介 绍 了下告铁 矿 的 开采背 景 、 空 区规模 及 地 压 特 点 ， 述 了采 用 多通 道 声 采 论
７ ８
采
矿
技
术
２ 空 区上覆岩层监测方 案选择
由于 受 采动 及 断 层 的影 响 ， 空 区面 积不 断 加 新 大 ， 区顶板 岩 体 可 能 还会 继 续 冒落 至 地 表 。突 然 空
合 开拓 。 自 ２０ ０ ８年投产 以来 ， 告铁 矿初 期 曾采 用 下 分段 空场 采矿法 开 采 ， 来 由于 矿 山扩 大 生 产 规 模 后
构 ， 层一 条带状 构造 。矿 物成 分 以方解 石为 主 ， 薄 含 量约 ７％ ， ０ 呈微 粒状 ； 石英 、 云母 含量 约 ３ ％ 。厚 绢 ０ 度 ｌ ０～３ Ｉ 岩岩性 较好 ， 理裂 隙不太 发育 。 ０１。灰 Ｔ 节
１ ２ 采 空 区地压 特点 ．
的需要 ， 改用无底柱分段崩 落法开采。初期空场法 开采遗留了较大规模的采空区， 在改用无底柱分段 崩落法 过程 中 ， 间 柱 、 柱及 采 空 区进 行 了 处 理 。 对 顶
由于采 空 区顶板 岩 层 比较稳 固 ， 没有 形 成 连 续 的 崩 塌 覆 盖岩 层 ， 生 了较 大 规 模 的悬 顶 ， 压 比较 明 产 地
层受 腐殖 质影 响 ， 呈灰 色 、 灰色 ， 黄 含植 物碎 屑 等 ， 植 被发 育 ， 一般厚 度 ２— ５ｍ。
响和采空 区的共同作用 ， 上部开采导致地压显现主 要体 现在 以下 几个 方面 ：
（ ）近年来 ， 顶 的上 覆 岩 层 产生 过 两 次 较 大 １ 悬 规 模 的 冒顶现象 ， 对井 下采 场产 生 了 明显 的 冲击 ， 破 坏 了采 场 下盘凿 岩 巷 道 的 岩体 结 构 ， 造 成 过 人员 还
ＩＳ １ Ｓ Ｎ ６７１— ２ ０ ９ ０ ＣＮ — １ ４ ＴＤ ４３ ３ ７／
采矿技术
第１卷 １
第 ４期
２１ ０ １年 ７月
Ｊ ｌ ０ １ ｕｙ２ １
Ｍ ｉ ｉ ｃ ｏｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎｏ ４ ｎｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ １１ １， ．
采 空 区 上 覆 岩 层 稳 定 性 声 发 射 监 测 可 行 性 研 究
崩 落采矿 法 。 因此 对采 空 区进行 了处 理并对 矿 柱进
行 回采 ， 在对空区间柱及空区上部岩体崩落后 ， 预计
形成 面积 约 为 ５ ５ ８ ０ ｍ 的新 空 区 。
ｌ 空 区上覆岩层与地压特 点
１ １ 空区上 覆岩 层 ．
由于矿 体 上 覆岩 层 比较稳 固 ， 板 岩层 出现 了 顶 较 大范 围 的悬 顶现 象 。 由于 受 到 下 盘 Ｆ ５断 层 的影
厚度 １ ３ ， ０— ０ｒ 主要 由粘 土 、 ｎ 亚粘 土 、 、 石 、 石 砂 砾 卵 及磁 铁矿 等组成 。 （ ）灰岩 。灰 黑色 ， 磷 片 不 等 粒 花 岗变 晶结 ３ 见
规模的塌陷地质灾害；
（ ）由于上覆岩层岩性好 ， ３ 节理裂隙不太发育 ，
在 进行 矿柱 回收和 人 工放 顶 处 理 时 ， 板 不 能 自然 顶 冒落 ， 目前 为 止采 空 区上覆 岩 层 形 成 了较 大规 模 到 的悬顶 ， 这对 未来 的井 下 安全 生 产 带 来 了很 大 的地 压 灾 害隐患 。
高 度 ２ ． ６ ． 净 空 区总面 积为 １９ １， ５ ８— ０ ３ｍ， ８ １１ 总体 １ ＇
积 约为 ８ ２ ． ８万 ｍ ， 据 规划 ， 山 ＋ ７Ｉ 以下 改用 根 矿 ４ ｌ ｌ
显， 威胁到了当前的采矿生产安全。因此 ， 必须开展
必 要 的地压 监测研 究 工作 。
空 区上 覆 岩 层 由上 至 下 为 第 四系 表 土 层 和灰
岩。第四系（ ） Ｑ 按其成 因类型及物质成分 ， 可分为 第四系残坡积层及第四系冲积层。 （ ）第四系残坡积层 。主要发育于山坡 ， １ 山脊
的地 表 ， 大 面 积 面状 分 布 。 由土 黄色 、 白色 、 呈 灰 褐 红 色砂质 粘 土 、 、 屑 及 基 岩 风 化碎 块 等 组 成 ， 砂 岩 表
受伤 事故 ；
（ ）回收采 空 区 内矿柱 的过 程 中 ， 覆 岩层 沿 ２ 上 着 Ｆ 层错 动和 崩 塌 ， 展 到 地 表 ， 产 生 了较大 ５断 发 并
（ ）第四系冲积层。主要分布于下告至宝山公 ２ 路以南 ， 下告河的河床、 漫滩及 山沟等低洼地段 ， 大 部分 已被开垦成稻 田。分布面积约 ０ ７ ｍ ， ．５全矿共有 ４ 个采 空 区（０ １６０ 、０９和 ６ １ ）且 仅有 ＋ ７ ＋ Ｏ ６０ 、０５ ６０ ０３ ， ４ ， ６， ＋ ５１和 ＋ ０ｍ４ ７ Ｉ ９ 个水平有采空区存在 ， Ｔ 空区底板 标高最低为 ＋ ６７ｍ， ４ ． 顶板标高 为 ＋ ０ ｌ净空 区 １７ｒ， ｆ