全面法开采潜在安全隐患梳理及治理对策的思考

时间：2024-09-03

邬剑锋

（文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司，云南文山 663000）

全面法在缓倾斜至近水平金属矿开采中较为常用。全面法回采按照“采矿房留矿柱”的顺序进行回采，该方法具有生产成本低、采矿能力大的优势，但不可忽视由于留设点柱，也造成了矿产资源的较大浪费。国内学者和专家就全面法开采也进行了研究工作，并取得了良好的效果[1-3]。

笔者结合多年矿山安全管理经验，就硬岩型金属矿全面法开采可能存在的主要问题和相应治理对策提出了自己的思路和观点，以期为国内外类似开采技术条件的矿山提供参照依据。

1 目前全面法开采存在的主要问题

全面法开采受矿体品位分布、矿岩稳定性等因素影响，采场结构参数也不完全一致。笔者结合自身十余年矿山工作经验，就全面法目前存在的主要问题总结如下：

1.1 全面法开采顺序问题尚待优化

缓倾斜或近水平分布的矿体采用全面法开采时，受矿体品位和顶、底板围岩稳定性影响。目前，部分矿山存在作业面积大、采区与采区之间交错性和贯通性问题较为突出。尤其针对开采深部不同的采场，采区间分散或集中开采诱发的应力分布特征是极不均匀的[4]。针对深部开采技术难题，有必要进行开采顺序的优化，从理论分析或数值计算方面进行计算，为不同开采深度的采场稳定性评价和回采顺序优化提供基础数据。

1.2 大断层、节理诱发顶板垮冒的可能

全面法开采设计前期，须准确掌握断层、发育节理的实际赋存情况，这是后续采矿结构参数确定和顶板支护方式选型的重要依据[5]。针对断层和节理发育区，应重点进行排查，最大限度地降低顶板冒落的潜在几率。

1.3 顶板支护合理化、系统化尚需加强

在矿山开采作业过程中，作业地点有时会出现一些具有制约性的地质构造，例如破碎带、断层带等等，此时矿井顶板安全在维护过程中就会出现一定的问题，由于在断层带中经常含有断层泥，这种地质一旦遇到井下水就很容易软化，特别容易出现矿井坍塌的现象，并且断层上的下盘与上盘的矿体会发生节里面的纵横交错，节里面内时常会有夹带一些泥质物质，进而形成了一种破碎岩体，矿层的稳定性也会相对变差，严重阻碍了矿山开采工作面顶板的管理与维护工作。另外在矿山开采工作面作业过程中，如采矿、爆破等作业会产生不同程度的震动，所以才能引发矿山岩体微观结构的破坏，导致矿体发生变形，如果工作面上的滑移超限，则会造成整个矿体的崩塌。全面法开采顶板支护选型及结构参数通常视顶板岩层稳定性决定。传统经验法确定顶板支护方式虽可作为一定的参考。但面对埋藏深度不一的矿层而言，经验判定法是否可靠值得商榷。针对不同性质的矿层顶板采用不同的手段进行支护，从而保证采煤工作面顶板的安全；加强采矿现场的管理，严格顶板的质量验收，真正地做到不空顶作业，不空棚空柱，不用大块笆片护顶，严禁不合理的进行分组和使用不合格的支护材料。

1.4 开采深度增大，地压显现剧烈

随着浅部资源的陆续枯竭，深部开采也将实现常态化，硬岩矿山深部开采面临的岩爆威胁也日益突出。而破碎矿体受地压作用，井巷工程片帮和顶板冒落风险也逐渐加大。

2 全面法安全保障对策

针对上述全面法开采存在的主要技术难题，就如何降低安全风险、保障安全生产，笔者进行了思考，以期为国内外同行提供借鉴。

2.1 回采顺序优化方面

随着计算机和相关岩土方面数值软件的大量涌现，矿山开采也逐渐将计算结果作为主要参考依据对采场回采顺序和结构参数进行优化。

根据数值模拟计算结果，确定不同开采深度围岩应力分布情况、留设点柱稳定性、顶板变形量，能够为后续开采顺序优化提供重要的理论参考依据。

2.2 矿石和岩石稳定性定量评价

准确掌握顶板、底板和矿体的稳定性对于指导后续采矿至关重要。单纯依靠经验法去判定有失偏颇，笔者查阅相关文献后了解到，目前国内许多研究单位均有相关设备能够进行高效、便捷的矿岩稳定性评价。在获取断层、节理等参数后，结合室内岩石力学实验，可获取岩体力学参数，定量评价矿石和岩石的稳定性。

2.3 顶板支护系统化、合理化

全面法采矿的首要隐患源就是顶板垮冒，若顶板矿岩稳固性较差，则极容易发生顶板垮冒，威胁人员及设备安全。目前，国内常用的支护手段有锚杆、锚网、喷锚网、喷锚网索等。

井下顶板经充分排险后，需进行系统化支护。针对顶板平整性较好的采场，可采用锚杆+钢筋条带支护形式，锚杆网度布置均匀，实现顶板的整体加固，降低部分锚杆失效诱发的垮冒风险。

2.4 矿岩稳定性定量评价与卸压开采

矿山经常采用经验类比法来判断矿体和岩石的稳定性，但这种经验如果应用到深部开采或许适用性就比较差。能否结合室内岩石力学与先进节理、裂隙统计设备对深部矿体和岩石稳定性进行定量评价，未前述支护系统化、合理化提供理论依据。同时，对于硬岩矿山而言，深部开采面临的岩爆风险也日益突出，是否可以考虑采用施工硐室、巷道或钻孔来进行卸压，保障深部开采岩爆突发的概率，进而保障安全生产。