金屬礦山地下采空區(qū)處理方案的優(yōu)化研究

安科越

（太鋼集團嵐縣礦業(yè)有限公司 山西太原 033504）

前言

我國地下礦山采空區(qū)分布范圍廣，開采總量大，據(jù)資料初步統(tǒng)計，我國地下礦山采空區(qū)共計12.79億m3，廣泛分布于我國的28個?。ㄊ?區(qū)），地下采空區(qū)的存在，會引發(fā)透水，坍塌，冒頂片幫等事故。據(jù)統(tǒng)計，由于地下采空區(qū)引起的透水等事故的起數(shù)和死亡人數(shù)分別占地下礦山事故總量的42.3%和45.9%。同時，地下采空區(qū)的存在，也會威脅到周邊地區(qū)的生產(chǎn)生活安全，地下采空區(qū)的陷落會引起地表的陷落，引發(fā)地裂等災(zāi)害，地表形態(tài)的改變也會在一定程度上引起水土流失等災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，社會生產(chǎn)生活，社會經(jīng)濟的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。

1 金屬礦山地下采空區(qū)治理的必要性

（1）礦山地下采空區(qū)會引發(fā)重大的礦采事故。由于金屬礦山地下采空區(qū)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，地質(zhì)條件又較為復(fù)雜，在一些外力的影響下，會發(fā)生透水，崩塌，冒頂片幫等采礦事故的發(fā)生。例如2011年的山東濰坊昌邑正東礦業(yè)有限公司盤馬埠鐵礦7.10重大透水事故，導(dǎo)致井下當(dāng)班31名工作人員24人被困井下。

（2）礦山地下采空區(qū)不能夠在合理的時間內(nèi)得到安全有效的治理。由于監(jiān)管、治理難度大，一些礦山采空區(qū)不能夠及時被重視起來，不能夠在短時間內(nèi)采取合理的措施進行相關(guān)的治理工作。在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下，一些礦主不愿再花費相關(guān)的資金進行采空區(qū)的回填或者采取其它有效的治理措施，更有甚者甚至將開采過程中為保持開采工作安全進行而留存的礦柱進行二次開采，更加劇了采空區(qū)的安全隱患。

（3）金屬礦山地下采空區(qū)的存在會制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，造成當(dāng)?shù)厣鐣P(guān)系的不和諧，違背可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。地下采空區(qū)的存在會在一定程度上限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展，同時，地下采空區(qū)的存在會誘發(fā)礦采地區(qū)的地表的變化，會引發(fā)地表塌陷，地裂等，破壞該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，造成植被破壞，地表破壞，進而會引發(fā)水土流失，泥石流，崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

2 金屬礦山地下采空區(qū)治理的措施

對于金屬礦山地下采空區(qū)，我們依據(jù)它的具體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)條件等實行封閉、崩落、加固和充填等治理方法。

（1）充填，即進行采空區(qū)回填。在那些不允許造成地表塌陷的地下采空區(qū)，如采空區(qū)上方是露天采礦區(qū)，建筑物區(qū)等，我們一般推薦采用采空區(qū)回填的方式進行治理。充填法是采用自然地表脫落剝離的各種廢石，開采過程中產(chǎn)生的廢石、礦渣等作為填充料，通過開采過程中的鉆孔，天井，或者充填專用的管道使填充料自流或者加壓使之填充到地下采空區(qū)。使用這種方式，首先要要求采空區(qū)有鉆孔，礦井，巷道等相通連，能夠使填充料進入地下采空區(qū)，其次是要求作業(yè)過程能夠得到具體的采空區(qū)的信息，例如采空區(qū)的具體位置，采空區(qū)范圍體積，各條回填管道（鉆孔、天井、巷道）的具體信息。

使用充填法措施的優(yōu)點在于填充的物料較易于收集，填充治理速度快，見效快，充填后的采空區(qū)比較致密。但是也存在著充填成本比較高，作業(yè)難度大的問題，而且要做到合理的充填，還需要花費時間研究一個合理的方案。

（2）封閉，即對金屬礦山地下采空區(qū)進行區(qū)域封閉。由于采空區(qū)巖體應(yīng)力集中需要一定的時間，量變是質(zhì)變的基礎(chǔ)，由量變達(dá)到質(zhì)變（即巖體集中應(yīng)力達(dá)到極限）需要一定的過程，在這個過程中還是相對安全的，所以，在這個過程中，應(yīng)當(dāng)及時的將生產(chǎn)生活區(qū)域從這個地區(qū)搬離，及時地將該地區(qū)的人口等撤離出危險區(qū)域。放任采空區(qū)的存在，當(dāng)人員等撤離出該區(qū)域之后，即使在此之后發(fā)生了崩塌，地裂，地表陷落等問題，也不會造成大的人員傷亡或者財產(chǎn)損失。相對于回填措施，對采空區(qū)進行封閉處理是比較經(jīng)濟的一種措施，封閉區(qū)域成本較低，而且也不需要花費大量的人力物力或者時間，治理較為簡便快捷。

（3）崩落，即通過崩落金屬礦山地下采空區(qū)上盤圍巖的方法，使巖石能夠充滿采空區(qū)，并且形成一個可以防止采空區(qū)大量巖石突然冒落造成危害的緩沖巖石墊層。崩落的方法主要有自然崩落和強制崩落。一般來說，當(dāng)巖石暴露面積達(dá)到一定程度后會崩落，但由于巖體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的環(huán)境下，巖體可能會提前崩落。當(dāng)周圍巖體穩(wěn)定，不易自然崩落時，也采用強制崩落，強制崩落主要是通過人工爆破的方式，強制圍巖進行崩落以充滿采空區(qū)，形成緩沖墊層，常見的爆破方式有深孔爆破和藥室爆破。爆破部位的選定還要根據(jù)巖體的厚度和傾角等進行進一步的測定。

3 金屬礦山地下采空區(qū)治理的重要意義

（1）采空區(qū)的治理能夠有效的降低采空區(qū)危害的發(fā)生，避免透水事故，崩塌事故等的發(fā)生，減少人身財產(chǎn)損失。

（2）采空區(qū)治理能夠有效的緩解當(dāng)?shù)氐纳鐣荜P(guān)系，采空區(qū)的治理會避免形成地裂，地表塌陷等問題，從而緩解當(dāng)?shù)鼐用瘢?dāng)?shù)剞r(nóng)民等與礦方的矛盾，從而促進形成良好的社會關(guān)系，有利于社會和諧。

（3）采空區(qū)治理能夠較好的保護當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，減少對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的過度影響，不會過度的改變地表形態(tài)而造成水土流失災(zāi)害的產(chǎn)生，遵循了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，能夠促進經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。

4 結(jié)語

金屬礦山地下采空區(qū)的治理問題極為嚴(yán)峻，需要我們給予更多的重視，采取更加行之有效的措施，預(yù)防，治理它可能帶來的一系列自然，社會問題，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

[1]田京祥．礦產(chǎn)資源．山東科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

[2]（國家安全監(jiān)管總局）金屬非金屬地下礦山采空區(qū)治理工作方案（征求意見稿）.

[3]康宏申，秦海清．煤礦安全經(jīng)濟開采研究．煤炭工業(yè)出版社，2011.