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采空区引起的岩层移动及其对主要开拓巷道的影响

2020-01-29 11:132770
   当矿石被采出后,形成采空区,这时原岩体的应力平衡状态受破坏,随后便 有采空区部分及周围地压活动的出现(有时在采空区形成后一个相当长的时间,才出现地压活动),岩石逐渐变形、移动直到陷落。根据采空区的大小以及离地面的深度不同,有的在采空区形成后不长时差,地压活动会出现,迅速波及地表。有的在相隔很长一段时间后,才能影响地表。也有的因采空区容积小,与地表距离较大,将一直不会影响地表。但不管上述的哪咱情况,都应引起人们的注意。如一些老矿山,在矿山生产过程中并未出现陷落现象,但在矿山末期,就出现了问题。

辽宁省几个中型矿山的末期,地表都曾出现了移动和陷落。有的使矿山地表建筑受到了破坏。如华铜矿坑口原卷扬机就受到了破坏。有的影响了公路和民用住房,甚至影响到井筒,使其受到破坏。因此,在矿山设计中,采空区岩层行动移动对主要开拓巷道位置的影响,必须予以足够的重视。

采空区上部地表发生崩落和移动的范围,分别叫做崩落带移动带(图7-22)。采空区边界与地表崩落带和移动带边线的边线和水平面之间的夹角,分别叫做崩落角移动角

 

崩落角与移动角的大小,与采空区上部岩层的物理机械性质、层理和节理的发育程度、水文地质构造、开采深度以及所采用的采矿方法等因素有直接关系,通常在30º~80º之间。每种岩层和地质条件有其自己的崩落角和移动角。一般说来,矿体上盘岩石移动角上于下盘岩石移动角,矿体走向两端的移动角最大。表7-6为常见的岩石移动角。
 

地表移动带内区域为危险区,在移动地带内布置的开拓工程或地表永久性建(构)筑物将受到破坏。为确保安全,避免因地表移动而带来的损失,应将主要开拓巷道和其他需要保护的建(构)筑物布置在移动范围之外,并与地表移动带边界保持一定安全距离。安全距离与建(构)筑物保护等级有关,按规定I级保护建(构)筑物的安全距离为20m,II级保护建(构)筑物的安全距离为10m。矿山各种建(构)筑物的保护等级见表7-7.


各种岩石移动角的选取要综合各种有关资料,同时又要参考与之毗邻岩石的情况。在设计中,主要开拓巷道位置的选择是以地质探矿等资料作为主要依据。现在一些小矿山的地质资料,因工程不全,对地质情况掌握得不那么准,这就要根据实际情况,尤其在地势较平缓的地方,布置竖井工程。由于第四纪岩层较厚,工程穿过的各种岩层的移动角和地平安全距离均应留有余地,否则就会产生预想不到的后果。

移动带的圈定,是根据基干个垂直于矿体走向的地质横剖面图和沿走向的地质纵剖面图,从矿体开采的最低一个水平起(当矿体不规则时,从矿体上、下盘的突出部位起),按各层岩石的不同移动角(矿体的上盘、下盘和端部),分别做直线与地面相交,然后将矿体上、下盘和端部各交点逐一连线,在地形图上形成一条闭合圈,这便是所要圈定的地表移动带。

如果由于某些条件限制,主要开拓巷道或重要建(构)筑物只能布置在岩石移动带内,为安全起见,必须留有保安矿柱或采用接顶效果较好的胶结充填采矿法。

所谓保安矿柱,就是在主要开拓巷道的周围和其他地表建(构)筑物之下,在服务年限内不予开采的矿石,也就是保护主要开拓巷道和地表建(构)筑物范围内的矿体。留保安矿柱可以在岩石移动带内形成一个不发生移动的安全保护带,使位于其内的构筑物不受岩石移动的影响。

在矿山设计中,主要开拓工程的布置(位置),应以开采所最深水平为基准。若矿床采用联合开拓或分期开采,而深部的地质资料(主要指矿体产状要素)了解得比较清楚,不管二期开拓采用何种方案,在确定上部开拓工程位置时,要考虑深部(或二期工程)工程所带来的影响。当深部矿体未封闭,但是地质情况了解得又比较少时,就应该进行综合分析和研究。即设计人员要广泛调查财围同一种类型矿床的赋存规模,研究其深部矿体产状,根据可能延伸到的矿体,做出大致的矿岩移动角,划出移动界限,然后布置地表工程和上部开拓工程。只有这样,才能使矿山在整个生产过程中不因岩石移动而产生意外。

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