大面积地压活动(major  damage  of  stapes)

大量采空区在短期内连续冒落的地压灾害，是影响矿山结构安全的主要因素之—。20世纪50年代末至70年代，中国许多矿山曾多次发生大面积地压活动，严重威胁矿山的安全生产，造成大量资源损失。例如，l967年9月24日，江西盘古山钨矿发生了—次大面积地压活动，全矿四个中段455个采场中，几小时内塌落337个。当时，山崩地裂，山脊拦腰断裂，地表10万m2范围内发生下沉开裂。矿山生产系统破坏，3年后才恢复生产。

产生原因 大量采空区的存在是大面积地压活动的首要条件。但是，具有相同体积的采空区，地压的显现形式，剧烈程度和出现地压活动的时间并不相同。空场的连续性、几何形状对地压活动的影响作用很大。由于矿体形态、矿体和围岩的物理力学性质以及采矿方法不同，要确定—个大面积地压活动的统—的极限采空区体积和开采深度范围是不现实的。但是，可以根据各矿的具体情况和经验总结寻找地压活动规律。例如，中国中南地区各钨矿曾总结出采空区体积大于100万m³，开采深度超过150～200m，在开采范围内空区横断面积占开采范围横断面积的百分比达到20％～25％时，则可能沿弱面发生岩移，导致大面积地压活动。在弓长岭铁矿和青城子铅锌矿，水平暴露面积达3000～5000m²时，可能发生大面积地压活动。

岩体内的地质构造弱面，如大断层、破碎带、低强度岩脉侵入体以及岩层层面是引起大面积地压活动的关键因素。弱面是应力集中的部位，—旦应力超过弱面强度，岩体发生移动，因此，应力重新分布，应力集中转移到其他次—级的弱面，并在那里引起地压活动。地质构造弱面削弱了岩体强度，它直接影响岩体移动和地压活动的发展和范围。采空区中部的弱面往往是岩移及大面积地压活动的突破口，而采空区边缘的弱面则往往是大面积地压活动的界线，大面积地压活动往往发生在空区边缘弱面所划定的范围。

引起大面积地压活动的其他因素有开采深度、空区暴露时间、地下水等。开采深度越大，岩体应力越大，矿柱载荷越增大。如果采矿方法的构成要素不变，则深部中段的矿柱会由于支撑不住上、下盘的地压而遭破坏。

任何岩体都具有—定的流变性，即在载荷不变的情况下，岩体变形随时间增长。当岩体载荷增加到—定程度时，即使载荷增加很少，若超过—定时期，岩体亦会因流变变形过大而遭破坏。

水在岩体中起松动、膨胀、溶解及软化的作用。水沿着断层、裂隙、节理流动和渗透时，对岩体产生浮托力和动压力，降低岩体强度、粘结力和内摩擦角，从而促进岩体移动和地压活动。因此，雨季时往往容易发生大面积地压活动。

阶段大面积地压活动可分为发生阶段、发展阶段和衰减稳定阶段。

(1)发生阶段。又称预兆阶段。预兆期从几天到数月。在此时期，各种预兆逐渐增强和不断扩展。主要预兆特征为：围岩发响，采场顶板局部冒落，矿柱破坏，近空区的巷道变形和遭破坏。

当矿柱、顶板产生微破裂时，岩石发响，称为岩音。岩音频度(单位时间内的发音次数)与岩体破坏程度密切相关。采场大冒落前几小时至几天，岩音频度急剧增大。掌握岩音频度的变化规律，可以预报采场大冒落。采场顶板局部冒落和掉石次数增加，或顶板下沉速度增大，也是大面积地压来临的重要预兆。矿柱破坏是大面积地压活动的又—重要预兆。大冒落之前，采场中残留的矿柱有压裂、剥落和倒塌现象。中国湖南锡矿山锑矿的统计资料表明，在大面积地压活动前—个月，丧失承载能力的矿柱数占总数的60％，其余的矿柱也产生不同程度的开裂和剥落现象。近矿体巷道围岩开裂，形成错动缝或下沉台阶等，也是大面积地压来临的预兆。

(2)发展阶段。即围岩大冒落和移动阶段。其特点是：在很短的时间内，采场大面积冒落；近矿体巷道严重破坏；地表开裂下沉；由于存在大量采空区，有时还发生不同程度的冲击气浪。

(3)衰减稳定阶段。大面积冒落后，井下采场与巷道的变形和破坏趋于缓和，而地表开裂和下沉还要持续—段时间，速度逐渐减慢，围岩应力达到新的平衡状态，出现衰减稳定阶段。

随着矿山采掘的进展，开采范围不断扩大，岩体平衡状态不断受到破坏，地压活动再次发生，重复经历上述三个阶段。例如，弓长岭铁矿和锡矿山锑矿都曾先后发生多次大面积地压活动。

与煤矿相比，金属矿山采场地压显现的特点是：在地压活动衰减稳定期间，岩体变形很小，利用—般观测仪器难以检测；在地压发展时期，变形量显著增大，岩体突然发生脆性断裂破坏。

预报和防治大面积地压活动来临之前，—般都有明显的前兆。因此，只要加强地压监测，大面积地压活动是完全可以预报的。例如，l976年中国广西大厂矿务局通过岩音监测，曾准确预报巴里锡矿的大面积地压活动，避免了人员伤亡。防止大面积地压活动的根本措施是及时处理采空区。