（三）采场地压及其控制

1.采场地压的特点

采场地压是指在地下开采过程中，原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。

2.采场地压的控制

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。利用矿柱控制回采矿房的跨度、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，这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）确定合理的回采顺序。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，将形成三维应力状态），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。

3.预防冒顶片帮事故的安全措施

要想防止冒顶片帮事故的发生，必须严格遵守安全技术规程和操作规程，从多方面采取综合预防措施。

（1）选用合理的采矿方法。采矿方法不合理或不遵守采矿技术操作规程，是造成冒顶片帮事故的重要原因。根据一些矿山的经验，水平分层充填法是发生冒顶事故最多的采矿法，用深孔、分层崩落采矿法等代替这种采矿方法之后，顶板冒落事故大为减少。另外，对于各种采矿方法都要制定具体的安全技术操作规程，建立正常的生产秩序和作业制度，这对防止冒顶事故也具有重要的作用。

合理的采矿方法应满足如下要求：

①安全；

②采矿强度高；

③经济效果强；

④采矿工艺简单，容易被员工掌握。

合理的采矿方法首先必须保证安全，保证员工在开采过程中安全生产，所以，选用合理的采矿方法是预防冒顶片帮事故的重要措施。

（2）加强掘进工作面的顶板管理。重视井巷的支护与维修工作，为了防止松软岩层掘进工作面的顶板冒落，必须使永久支架与掘进工作面之间的距离不超过3m，如果顶板松软，这个距离还要缩短。在掘进工作面与永久支架之间，必须架设临时支架。这种支架对于预防掘进工作面的冒落事故有较好的效果。此外，必须加强掘进工作面的顶板管理，对所有井巷均要进行定期检查，如发现有弯曲、歪斜、腐朽、折断、破裂的支架，必须及时进行更换或维修。这对于防止井巷的冒顶片帮事故具有非常重要的作用。近年来，矿山普遍采用锚杆支护、喷射混凝土支护、喷锚联合支护等方法维护顶板。这样，能加固围岩，防止岩石风化，增大岩石内聚力，对防止岩层松动、围岩破坏和顶板冒落起到了巨大的作用。

（3）做好顶板鉴定与分级管理工作。顶板鉴定是为了更好地掌握顶板情况，更好地管理好顶板，做到安全生产。因此，对每一个采掘工作面都应进行顶板鉴定工作。由于顶板的好坏不同，其管理方法也应有所不同。矿山对顶板进行分级管理，也是预防冒顶事故的一项重要措施。例如一些矿山，根据顶板岩石的软硬和稳固程度、地质构造的破坏程度、采场跨度的大小和顶板岩矿的透水性等，将顶板分为如下三级。

①一级顶板：顶板岩石特别松软，层理节理发达，有较大的压碎带、破碎状态者；有较大的断层和较多的中小断层，或与岩层交错形成三角岩体者；采矿场超过规定跨度，或开采最后一个分层时，顶板有较大的渗透水者。凡具有上述情况之一者，即为一级顶板。

②二级顶板：顶板岩石较松软，层理节理较发达，断层不多，顶板有时出现中小型三角岩体或有局部渗水现象者。

③三级顶板：层理节理不发达，断层不明显，通常使用少量支柱即可进行作业者。

根据顶板级别的不同，可分别采取相应的顶板管理方法。总之，对顶板的鉴定和分级管理，其目的是为了管理好危险顶板，便于采取有效措施，防止冒顶片帮事故的发生，这是一项保证安全生产、预防冒顶片帮伤亡事故的好办法。

（4）及时处理采空区。实践经验表明，及时充填、支护和崩落采空区，是预防地压、冒落事故的有效措施。为了保证矿山职工安全和正常生产，各矿山必须深入进行调查研究，正确处理采矿与空区处理的辩证关系，认真执行党的矿山技术政策，发动群众，制定出切实可行的空区处理方案，采取合理的支护、充填、采矿顺序和回采工艺，以及可靠的安全措施。切实处理好采空区，是防止浮石掉落造成事故的重要措施。

（5）加强对顶板浮石的检查与处理。浮石是采矿场和掘进工作面爆破后极为常见且普遍存在的，对浮石的检查与处理是一项经常性的重要工作。做好浮石的检查与处理是确保安全、防止浮石掉落而造成伤亡事故的主要措施。