地压控制

地压控制指的是对矿山开采时所涉及到的采场地压和冲击地压的控制。矿山地压控制技术涉及到地质、采矿、岩石力学、机械、电子、计算机、通讯等多门学科知识和技术，它的进步和发展离不开对矿山地压属性的科学认识和正确把握，离不开及时可靠的地压监测系统的建立健全、离不开高速有效的井巷支护和岩层加固方法和技术的发展和完善。

基本概况

采场地压的特点

采场地压是指在地下开采过程中，暸岩对采场或采空区围岩及矿柱所施加的载荷。这是由于地下矿体采出后所形成的采掘空间破坏了原岩的自然平衡状态，致使岩体应力重新分布，引起采场围岩变形、移动或破坏等一系列地压现象。这些地压现象的发生和发展过程称为采场地压显现。

采场的规模远远大于井巷，但由于采场空间的形状、体积、分布状况、形成及存留时间等方面的特殊性，采场地压与巷道地压有相当大的差异，归纳起来采场地压具有暴露空间大、复杂性、多变性、显现形式的多样性、控制采场地压的难度大等特点。

当矿体的围岩完整、稳定时，可采用空场法开采地下资源。空场法（包括留矿法）的采场地压显现，从时间和空间上看，大体可分为开采初期采场回采期间的局部地压显现和开采中、后期大规模剧烈的地压显现两个时期。局部地压显现表现为采场矿体、围岩或矿柱的变形、断裂、片帮、冒顶等现象；大规模的地压显现表现为采空区上方大面积覆盖岩层急急剧冒落，与冒落区相邻的采场压力剧增，出现矿柱压裂、顶板破裂、采准巷道开裂及冒顶现象。

控制方法

采场地压控制的主要方法如下：

（1）合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数。利用矿柱控制采矿房的跨度、形状，并支撑上覆岩层的压力；利用围岩与矿柱的自支承能力维护回采矿房的稳定是地压控制的基本方法。为此，必须合理选择矿房、矿柱参数及矿房断面形状与布置方向，以使矿房周围应力分布尽可能地合理，既便于充分发挥围岩自承能力维护自身的稳定，又能做到充分采出矿石。

（2）支撑与岩体加固。回采不稳定矿体时，常利用人工支护回采工作空间，防止冒落。传统的支护方法是用立柱、支架、木垛等进行支撑。近代又发展了岩体加固法，用锚杆、长锚索、注浆等加固不稳定矿体，增强其强度，维持其稳定。若对待采的不稳固矿体预先进行加固，则可收到预控的效果，使回采更接近于在稳固矿体中进行的状况。

3）利用免压拱解除采场地压。在高压力区进行回采时，可利用形成免压拱的方法使待采矿块处于卸压区内，借以解除原有的高应力状态，使应力释放，并使来自原岩体的载荷转移到该区域之外，从而改善待采矿块的回采条件。

（4）合理的回采顺序。在地质构造复杂地段应先回采高应力块段；自断层下盘后退式回采；回采空间的长轴方向尽可能与矿体最大主应力方向平行。

（5）充填。在回采期间利用充填处理空区来改善采场围岩及矿柱的受力状态（充填后由于有侧向约束形成三维应力状态），增强采场围岩的稳定性和矿柱的强度，以及利用充填处理采空区，借以阻挡围岩冒落。缓和地压显现，减少地表下沉。是一种常用的地压控制方法。

（6）崩落。利用崩落围岩的方法消除采空区，控制地压显现以及使承压带卸载，改善相邻采场的回采条件。

冲击地压及控制

冲击地压概念

当在矿床深部（一般指1500m以上）或在构造应力很高的地区进行开采时，有时会在采掘空间周围的岩体中发生突然的爆发式破坏现象，其剧烈程度好像岩体被炸药爆炸一样。如在掘进巷道或采场围岩发生强烈的劈裂声；矿岩的弹射和振动，并引发大量矿岩碎块抛出；底板鼓起，并伴有巨大响声；气浪冲击造成井下严重破坏及地面剧烈振动（地震）。这种地压现象称为冲击地压（也称岩爆）。

冲击地压有强有弱，其破坏性有大有小。按振动能大小的不同，冲击地压的强度可分为五个等级。

（1）微冲击。仅有岩体或矿体表层的局部破坏和岩块弹出，岩体深部有微振动。

（2）弱冲击。巷道围岩有局部破坏和少量岩块抛出，伴有明显的声响和地震振动，但对支架、设备无严重损害。

（3）中等冲击。巷道围岩出现迅速的脆性破坏，并有大量岩石碎块、粉尘抛出，形成气浪冲击，可使几米长的一段巷道冒落，支架及设备损坏。

（4）强烈冲击。使长达几十米的地段上支架破坏和巷道冒落，机器及设备受到损坏。发生强烈冲击地压后，井下需要大量的修复工作。

（5）灾害性冲击。在整个开采区域或中段内有许多矿柱发生连锁反应式破坏，矿区或中段内巷道坍塌，甚至可使全矿井报废。

冲击地压的控制

（1）合理布置采掘工程与选择合理的回采顺序。为避免造成过高的应力集中，应尽可能避免巷道之间及巷道与构造断裂之间呈锐角交叉，使相邻采掘工程的间距达到可避免应力增高带相互重叠的程度。回采工作面应是直线布置，少出现急转角变化；采掘空间的长轴，应尽可能与岩体中最大主应力方向呈平行布置；回采时应从构造应力高的地段或构造断裂面、矿脉交叉处后退回采，以避免过高的应力集中；回采跨度的扩大，即卸压拱跨度的扩大应逐渐扩展，避免突然成倍增长（如两个采场突然合并），以防造成脉冲载荷诱发冲击地压。

（2）使有冲击地压危险的矿层卸压。在矿层上部或下部先行采动，可对有冲击地压危险的萄罹起卸压保护作用。

（3）使矿岩中积累的弹性变形能有控制地释放。采取松动爆破、振动性爆破，采用较小矿柱，使其小到逐渐压碎但又不至于引起强烈冲击。

（4）向岩层中注水使其软化。注水可使岩体强度、弹性模量降低，而增加塑性变形成分，从而可以预防冲击地压。

（5）选择合理的采矿方法。从减小冲击地压危险来看，宜选用崩落法，崩落围岩可起卸载作用。

（6）减小冲击地压危害的其他措施。先用宽工作面掘进巷道，后用废石回填，在巷道周围形成一条防冲击的隔离带，使其在一旦发生冲击地压时起保护人员和设备的作用。在回采工作面架设防冲击挡板、隔栅等；采用带快速排液阀的可缩性液压支柱支撑回采工作面。