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11、概述地压灾害是每个矿山都无法回避的危害矿山安全生产的矿山地质灾害之一。华锡集团铜坑矿主要生产的三大矿体按上、中、下依次分布为：细脉带矿体、91号富矿体和92号巨型矿体。由于细脉带矿体上部存在发火区，同时受到民采的严重破坏，其开采技术条件十分复杂。目前，细脉带矿体、91号矿体开采还没有完全结束，铜坑矿形成了多矿体、多中段开采的局面，除此之外，上部细脉带矿体、91号矿体的开采和民采破坏区域形成了复杂的空区，92号矿体生产规模的不断扩大，采空区不断形成与扩大，使得铜坑矿的地压问题越来越突出。为了进一步控制地压灾害给铜坑矿带来的严重影响，必须在综合分析相关因素的基础上，运用定性与定量分析相结合的方法，对铜坑矿防治地压灾害的技术方法与措施进行综合评价，找出薄弱环节，提出对策措施，从而进一步增强铜坑矿防治地压灾害的能力。2、地压问题与地压灾害2.1广义地压和狭义地压地下采矿，最基本的生产过程就是破碎岩石和矿石，维护顶板和围岩的稳定性。开挖掘进井筒、巷道、硐室、采场（工作面），并加以维护（支护）以防止顶板和围岩垮落。开井送道，如果不加以支撑维护，井巷则发生变形或破坏。这种2变形或破坏现象称为地压现象。采动影响区域内的岩体，称为围岩；区域外的岩体称为原岩，原岩作用于围岩上的压力，称为广义地压。围岩位移与所冒（落脱）离原岩的岩（板）作用于支护结构上的压力，称为狭义地压。2.2地压问题与地压灾害在日常生活中，人们经常耳闻目睹一些因地压造成的一些灾害现象，但到目前为止，对地压灾害还没有一个准确的定义。为此，本报告把地压灾害定义为：地压灾害即指在人类与地下工程环境相互作用过程中，人类活动作用超过地下工程环境的承载能力，致使地下工程环境的系统结构与功能遭到严重破坏，以至部分或全部失去其服务于人类的功能，甚至对重大设备、人类生命财产构成严重威胁；并因此反作用于人类，造成人类生命财产严重损失的自然社会现象，它具有自然与社会双重属性。而所谓环境承载能力是指在一定时期与一定范围内，以及最不利的工程环境条件下，维持工程环境系统结构不发生质的改变，工程系统功能不遭受破坏前提下，工程环境系统所能承受的最大阈值。这里强调的是人与工程环境系统的相互作用，而不只是人为因素造成的。地压灾害是由于人类在从事地下工程活动过程中有意或者无意的不当行为，导致工程环境系统处于一种不稳定的状态（出现地压问题），并进一步通过累积由量变到质变，最终在外界或内部小的扰动作用下造成工程环境系统结构的突变，而失去其为人类服务的功能，甚至对3人类生命财产构成严重威胁的地压现象。在现实工作中，地压问题与地压灾害往往被人们混为一谈。地压问题与地压灾害两个概念尽管有重叠成分，但还是有本质区别的。地压问题是对地下工程环境系统处于一种病态结构（或称不稳定状态）的表征，而并不强调由此产生的结果；相反，地压灾害所强调的是工程环境系统的这种病态结构造成的危害结果。地压问题存在并不意味着有危害性结果产生，地压灾害是地压问题（地下工程系统处于一种不稳定状态）在外界或内部扰动作用下，发生突变的结果。地压灾害强调的是危害的结果，可见地压问题与地压灾害两个概念的内涵是不尽相同的。由地压造成的灾害，对矿井来说，主要是冒顶片帮；对采空区处理不当而引起的大规模地压活动来说，地压灾害表现为地表开裂、地面下沉、建筑物倒塌、切断水源等。金属矿山地质赋存条件变化大，采矿方法不尽相同，采场体积大，空区范围广，地压显现特征不一，主要有：空区坍塌、顶底矿柱或者间柱垮落、采准坑道下沉、采场冒落、岩层错动及冲击地压等。冒顶事故是井下矿山生产过程中，对矿工人身安全威胁很大，最为频发的灾害之一。据不完全统计，全国矿山每年工伤死亡人数中有40%是死于冒顶，无论何种矿山，冒顶事故死亡频率都是第一位，无论岩矿、金属矿、非金属矿，发生在掘进工作面的冒顶，多以局部冒落为特点，而发生在工作面或采矿场的冒顶，以大面积顶板冒落为特点，金属矿山空区大冒落最为危险。43、地压灾害的评价方法与选择3.1概述矿山地压灾害评价是对矿山地压灾害进行调查、统计、分析、评价的过程。在地压灾害成灾过程中，灾害活动情况是灾害评价的重点，灾害孕育阶段和灾后恢复情况分别是灾害评价的背景条件和辅助内容。因此，地压灾害评价的内容包括危险性评价、易损失性评价、破坏损失评价和防治工程评价四个方面的内容，其中危险性评价和易损性评价是灾害评价的基础，破坏损失评价或灾害风险评价是灾害评价的核心，防治工程评价是灾害评价的应用。地压灾害评价的目的是通过揭示地压灾害的发生和发展规律，评价地压灾害的危险性及其所造成的破坏损失、人类社会在现有经济条件下抗御灾害的能力，运用经济学原理评价减灾防灾的经济投入及取得的经济效益和社会效益。危险性评价的目的主要是分析评价孕灾的自然条件和灾变程度，通过分析地压灾害的形成条件和致灾机理，确定地压灾害的强度、规模、频度及其危害范围等。易损性评价是对受灾体的分析，其目的是划分受灾体类型，统计受灾体损毁数量、损毁程度，核算受灾体的损毁价值。破坏损失评价是对地压灾害发生后人员伤亡数量、核算经济损失程度，评定灾害等级和风险等级。防治工程评价主要用来评价地压灾害防治工程的经济效益、社会效益和环境效益，对防灾抗灾工程的资金投入和效益进行分析。安全评价的概念的提出由来已久，但用于地压灾害和岩土工程稳5定性评价上只有近一二十年的历史。目前，在美国、日本、加拿大和我国的香港地区已开始了基于风险岩土工程与地压灾害稳定性控制方面的应用研究，例如香港地区在针对边坡稳定性及其发灾的安全评价方面，取得了一系列的成就。国内在地压灾害研究领域也开始了这方面的应用研究的探索，但国内在这方面的应用研究尚不成熟，还未形成理论上较系统的体系，在地压灾害方面，这也是目前的主要研究热点之一。在金属矿山地压灾害评价方面，还未开展地压灾害安全评价这方面的研究工作。风险是不确定性结果的一种度量，所谓不确定性就是一个问题的结果存在两个以上的选择。在地压灾害问题研究中，风险可以定义为在一定的人员损伤或经济、财产损失水平条件下，某一具体地压灾害发生的概率值。安全评价是对一特定时期内涉及安全、财产及经济损失的可能性及可能程度做出评价的系统过程。地压灾害安全评价可定义为对特定影响因素造成暴露于该因素的单体或区域地质灾害发生的机率及对人类社会产生危害的程度、时间或性质进行定量描述的系统过程。3.2矿山地压灾害评价的类型矿山工程地压灾害具有多种不同的类型，各种类型灾害的致灾诱因又各不相同。因此，对矿山地压灾害的评价，虽然从总体上讲各种类型的评价目标基本相同，但依据不同类型的地压灾害的特点，其具体方法则不完全相同。6根据评价时间，地压灾害评价分为灾前预评价、灾期跟踪评价和灾后总结评价三种类型。地压灾害评价是对一个矿区地压灾害事件的危险程度和可能造成的破坏损失程度的预测性评价，它是制定减灾对策预案的基础；灾期跟踪评价是在灾害发生时对灾害损失的快速评价，它是制定救灾决策和应急抗灾措施的基础；灾后总结评价是指在灾害结束后对灾害损失进行的全面评价，它是决定救灾方案、制定灾后援建计划和防御次生灾害的重要依据。根据评价范围或面积，可将地压灾害灾情评价分为点评价、面评价和区域评价三类。①点评价点评价是指对一个地压灾害体或具有相同活动条件及特征相对独立的灾害个体进行的评价，点评价的范围一般是指灾害个体涉及到的范围。点评价的对象是具体的单一的灾害体或灾害事件，通过评价，能比较准确地量化它的风险水平和损失程度，可作为防治地压灾害工程设计与施工的依据。②面评价面评价是对具有相对统一特征的区域（如开采区域）进行的评价，评价区范围一般包括若干个采场、采区、开采直接影响范围等区域。其目的是评价一个矿山一定范围或整个矿区内的地压灾害的破坏损失程度或风险水平，指导地压灾害防治工程并为区域开采规划提供依据。③区域评价7区域评价是指超出矿山开采直接影响范围的大面积的矿山地压灾害灾情评价，评价范围包括一个矿山之外的周边范围；多个邻近矿山组成的矿区及其周边可能影响到的范围，一般达数平方公里、数十平方公里或上百平方公里以上，甚至跨越地区行政管理范围。区域评价的目的是对因矿产资源开发导致的对区域性地压灾害的破坏损失或风险水平进行评价，从而为区域减灾的宏观决策和区域经济规划提供依据。参照相关地压灾害评价方法和矿山开采方面的资料，针对金属矿山的特点对金属矿山工程地压灾害安全评价范围及其特点进行分析，可概括为表1。表1矿山地压灾害评价范围及特点评价类型点评价面评价区域评价评价对象灾害个体灾害群体或综合灾情区域性总体灾情评价范围数十、百、千、万平方米数万平方米至数公里数公里以上评价意义为抗灾、救灾和防治工程的实施提供依据为矿山开采规划、灾害防治提供依据为矿区或区域性防灾减灾规划提供依据评价手段勘察、调查、分析、试验调查统计、监（观）测、分析区域性调查、统计评价性质定量化定量化为主，定性为辅半定量、半定性3.3矿山地压灾害安全评价基本体系3.3.1地压灾害安全评价的基本要素灾害风险评价可以根据评价对象的不同分为二大类，一类是针对自然灾害的风险评价；一类是针对人为灾害的风险评价，即针对由人类社会活动而造成的灾害的风险评价。矿山地压灾害是人类从事生产8活动破坏地质环境而直接导致的灾害，属于后者。根据地压灾害的成灾过程和灾情构成，把地压灾害基本要素归纳为以下五个方面：①灾害背景要素或孕灾环境要素反映矿山地压灾害形成的要素有自然条件和社会经济条件，其中自然条件主要包括评价区地质因素—地层、岩性、地质构造与新构造等因素；地形地貌因素—地貌类型、海拔高程、地形高差或切割深度等因素；采矿工艺—采矿方法、充填方法、崩落方式、爆破等；气候因素—气候类型、降水量、暴雨程度等因素；水文因素—所属水系、水位流量变化等因素；植被因素—植被类型、覆盖程度等因素。社会经济条件主要包括人口数量、密度；城镇及重要企业、工程设施的分布；工农业产值、国民生产总值及社会经济发展水平；防灾工程及减灾能力等。②致灾体或灾害活动要素反映地压灾害活动程度，亦称为灾变要素。主要包括：灾害种类、灾害活动规模、强度、频次、密度、成灾范围，灾变等级等。③受灾体要素或承灾体要素主要包括受灾体类型、数量、价值，对不同灾害的承御能力和灾后的可恢复性等。④破坏损失要素主要包括地压灾害的破坏效应和损失构成；受灾体种类、损毁数量、损毁程度；灾害造成的经济损失；灾害等级、风险等级等。⑤防治工程要素9主要包括地压灾害防治工程措施、防治投入、防治效果与防治效益等。3.3.2灾害安全评价的主要内容地压灾害评价是对地压灾害灾情进行调查、统计、分析、评价的工作。从一般意义上说，灾情评价的范围应该包括灾害全部过程和各个方面的情况。但是，不同目的的灾情评价，其侧重点不同。以灾害管理服务中心的灾情评价，主要内容是灾害破坏损失情况。然而对灾害破坏损失的分析评价，不能孤立地进行，必须在分析灾害背景条件基础上，深入调查和研究灾害的活动强度以及受灾体破坏损失情况，才能核算灾害经济损失，确定灾害等级或风险等级。根据地压灾害灾情构成和灾害评价过程，本报告将孕灾的自然条件和灾变程度分析称为危险性评价，其基本任务是分析地压灾害的活动条件，确定灾害活动强度（规模）、频度、密度、危害范围；将孕灾的社会经济条件和受灾体分析称为易损性评价，其基本任务是划分受灾体类型，统计分析受灾体损毁数量、损毁程度、核算受灾体损毁价值；将灾害对人民生命财产所造成的损失分析称为破坏损失评价，其基本任务是核算人口伤亡和经济损失程度，评定灾度等级和风险等级；将防汛抗灾工程分析称为防治工程评价，其基本任务是分析地压灾害的可防治性，评价防治工程的经济效益、社会效益和环境效益。这4方面内容的大致步骤是：危险性评价和易损性评价→破坏损失评价或灾害风险评价→防治工程评价。其中危险性评价和易损性评价是10灾害评价的基础，地压灾害风险评价是地压灾害评价的核心，防治工程评价是灾害评价的应用。四个方面构成的地压灾害评价内容，逐层递进、相互联系、构成多层次的地压灾害评价系统，如图1所示。图1矿山地压灾害安全评价系统结构示意