铁矿地下矿山地压活动规律及安全防控策略研究

引言

铁矿是重要的国家战略资源，铁矿资源的开发利用关乎工业生产和经济发展，浅部铁矿资源逐步枯竭，地下开采成为铁矿重要的资源来源。但地下矿山开采中采场地压活动是一个常见且具有极大危害性地质现象，容易产生巷道变形、冒顶、岩爆等事故，不仅威胁矿工安全，而且也会产生巨大的经济损失，不利于矿山的安全生产。因此，对铁矿地压活动规律研究，制定合理地压控制措施，对于矿山安全生产和资源有效开采具有十分重要的价值。

一、铁矿地下矿山地压活动影响因素

1. 地质条件

地质构造是引起地压活动的主要影响因素之一，地质构造（断层、褶皱等）破坏了岩体的完整性，降低了岩体强度，容易产生开采地压活动。岩体的岩性、岩体的硬度、岩体开裂程度等因素也影响地压活动，坚硬岩石受力易脆断，软弱岩体较易变形。

2. 开采深度

开采深度增加后，地应力也会增加。地应力的增加导致对岩体压力的增大，地压活动剧烈，冲击地压等严重地压灾害在深部开采中极易发生，进而对矿山安全生产构成严重威胁。

3. 开采方法与开采顺序

开采方法不同开采顺序不同也会导致岩体应力分布的不同，空场采矿法会在采空区周围形成较大应力集中，而充填采法则会由于充填体的支撑作用产生较小应力集中。良好的开采顺序可使岩体应力逐渐释放、避免应力集中，不合理的开采顺序则会加剧地压、产生较大应力集中。

4. 时间因素

地压活动存在一定的时期影响。由于岩体受荷载长时间的作用，会出现蠕变的变形，进而形成地压活动，并且地压活动也会愈发剧烈。采空区的时间也会对地压活动产生影响，采空区的长期存在可能会导致出现冒顶片帮等生产安全事故。

二、铁矿地下矿山地压活动规律分析

1. 地压活动的时空分布规律

通过对大量铁矿地下矿山地压活动实例总结及现场观测资料分析，地下矿山地压活动时空分布存在一定规律，空间上多集中在采空区四周、断层破碎带、巷道交叉点等区域这些应力集中部位，时间上多与开采工作有关，采场爆破工作完成后、巷道掘进施工、采场回采施工后的时间内易产生地压活动。

2. 地压活动的演化规律

地压活动在岩体之中的发展变化一般来说分为初始、发育、爆发三个阶段。当岩体受到开拓活动的影响，岩体受力重新分布，局部应力集中，此时岩体并未发生破坏，地压活动并不明显。随着开拓活动的不断进行，岩体应力集中程度不断增加，岩体产生细微裂纹、变形，岩体进入发育阶段。此时地压活动逐渐开始显现，巷道围岩出现轻微的掉块、变形等现象。当岩体应力集中程度达到岩体强度时，岩体突然遭到破坏，地压活动爆发，岩体产生剧烈灾害活动，出现冲击地压、冒顶片帮等现象。

三、铁矿地下矿山地压安全防控策略

1. 合理的开采设计

根据矿山地质条件、开采深度等，选择适合的开采方式。针对地质条件复杂、地应力较大的矿山，采用控制地压的充填采矿法等采矿方法进行开采。充填体能够支撑岩体，起到应力集中的作用，降低地压灾害发生的概率。自上而下、由浅及深的逐步释放岩体应力。开采过程中采场避免同时开采，防止应力叠加。合理安排采场推进速度，岩体变形调整。根据矿山状况控制开采强度。防止过度开采造成岩体应力集中，地压活动增强。开采方案设计时要充分考虑地压变化情况，根据地压变化情况，及时调整开采进度。

2. 地压监测与预警

采用先进监测仪器和监测技术，形成整个矿山范围的地压监测系统，对地应力、巷道变形、顶板位移、矿柱应力等进行监视监测，掌握其变化情况，及时掌握地压动态，根据监测数据和矿山地质条件、开采情况等，采取数学模型、数值模拟等方法，进行地压预测预报，预报地压灾害发生的可能性及发展趋势，为制订防治措施方案提供依据，建立地压预警系统。监视监测的数据超过预警值时，发出预警信号，矿山应根据预警级别，采取应急措施，如：停止施工、撤离人员等。

3. 岩体加固与支护

针对巷道的地层、断面大小、服务年限等选用合适的支护方式。巷道的支护方式主要包括锚杆支护、锚索支护、喷射混凝土支护、钢支架支护等。对于地压较大的巷道可采用联合支护，增强支护强度和稳定性。加强顶板管理是防止冒顶片帮的有效措施，在开采过程中及时支护、维护顶板，检查顶板稳定性，对于碎顶可采用超前支护、加密支护等防止冒顶片帮。对承载能力差的矿柱进行加固。矿柱加固的常见方法有注浆加固、锚杆加固、锚索加固等，通过对矿柱的加固，提高矿柱承载能力，确保顶板的稳定。

4. 应急处置措施

针对可能发生地压灾害制定详细的应急救援预案。应急预案中需包括组织机构、应急处置程序、采取的应急救援措施等。定期进行演练，做好应急处置工作。做好应急物资储备，例如：急救药品、通讯设备、支护材料等，当发生地压事故时，及时利用应急救援物资开展救护工作。当发生地压灾害时，启动应急救援预案，组织救援人员开展救援行动，在救援过程中确保救援人员的安全，科学有效的开展救援工作，减少人员与财产损失。

结语

铁矿地下矿山地压活动规律及安全防控对策研究是一个关系矿山安全生产的重大问题，由于铁矿地下矿山的地质条件复杂、多变，铁矿地下矿山地压活动规律及安全防控对策研究有待深入，今后将进一步深入地压规律及安全防控研究，研发先进的测报方法、预警手段、安全防控措施，提升铁矿地下矿山的安全水平，强化矿山企业的安全培训，提高矿山职工的安全意识和应急处置能力，实现铁矿地下矿山的安全生产、高效发展和可持续发展。

参考文献：

[1] 刘海滨 . 潘洛铁矿微震监测与地压活动规律分析 [J]. 福建冶金 ,2018(1):4.

[2] 路燕泽 , 王社光 , 王立杰 , 等 . 基于微震监测的金属矿山地压规律分析及监测研究 [J]. 有色金属工程 , 2023, 13(11):101-107.

[3] 贺俊醒 . 复杂地质条件下矿山地压分布规律分析 [J]. 世界有色金属 ,2021(19):2.

[4] 陈真 . 蒙库铁矿地下矿地压微震在线监测技术研究与应用 [J]. 新疆钢铁 , 2024(1):11-13.

[5] 郭斌 , 王立杰 , 耿帅 , 等 . 地下矿山软岩巷道地压监测及其显现规律研究 [J]. 金属矿山 , 2021, 000(012):132-136.