論采空區安全處理的對策和措施

胡鵬

摘 要：在礦井施工的過程中，礦井的采空是在采礦的過程中必然會遇到的問題，它也使得礦井在安全生產的過程中隱患重重。而為了能夠在全面消除這一隱患的基礎上使得整體采礦的過程順利地進行，那么一定要采用安全可靠的處理措施來應對采空過程中出現的種種問題。本文主要針對采空區的安全處理措施進行全面的探討，最常用的措施主要包括水泥填充法、混凝土注漿法和其他類型的方法。

關鍵詞：采空區；安全處理；處理對策；處理措施

中圖分類號：F407.21 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0142-02

如果單純地采用空場法和崩落法來開采地下礦山，那么往往會在下面形成一個巨大的地下采空區和崩落區。而每當采空區的面積達到一定的數量時，就會突然發生大規模的脫落和掉落等諸多災難，從而造成重大的人員損失和財產損失。而大量的礦山事故經驗表明：“如果沒有及時處理采空區出現的各種情況，甚至選擇在不恰當的地方與同一礦體和各種采礦方法相混合，那么礦山的內部自然會有預留和頂板崩落不充分的情況，這是造成礦山大面積地質災害的根本原因[1]。針對采空區進行全面處理，實質是為了更好地分散和轉移集中的部位，只有在過程中不斷地降低巖體應力集中的程度，這樣才能夠使得應力最終達到相對平衡的狀態，從而使地壓更好地被控制，從而使得礦山始終都處于安全生產的狀態中。

1 采空區概念

如果專注于礦井中各類開采部分，并對位于地下的礦床進行全方位地人工和機械方面的挖掘，那么勢必會造成地表下面存在大范圍的空洞。而所謂的采空區一旦在一定時間段內形成，那么周邊范圍的巖體勢必會呈現重新分布的狀態，最終使得巖石出現變形和被破壞的現象，甚至在整個過程中也會出現移動的情況，這也給之后礦山安全生產埋下重大的安全隱患。而為了更好地保證人員和機械設備始終處于安全使用的狀態之中，并盡可能地減少地表和巖石移動的幅度，并在最終保證整體采空區不會發生塌陷的事件，在施工的過程中一定要重視關于地面建筑物結構的抗變形設計。

2 陜西某礦采空區產生的危害概況

2.1 危害的概況

在陜西某礦開采的過程中，本來一直采用的是無底柱淺孔留礦開采法。礦井的底部都有6-8m的頂底柱。而經過多年的開采，在井下已經形成了面積大約為66.8×105的采空區。整個采空區離地面最淺部位大約為50m的地方，地面上還不存在垮塌的痕跡。而在1號礦帶和2號礦的礦帶中，整個2號礦帶主要包括三個不同號別的礦體，在井下形成了不同的礦體，并一直在被不斷地開拓。

在充分調查了礦產存在的特點、現場工程地質調查的情況、巖石力學試驗情況、巖體質量評價和巖體力學參數等多種要求之后，采用了包括Mathew穩定圖、有限元分析方法、緩沖層厚度分析方法和其他各類技術方法來對該礦井的采空區進行更加全面的論證。

2.2 產生危害的主要類型

2.2.1 采空地面塌陷

如圖1所示。

采空地面的塌陷是最主要的危害類型之一。在對采空區的穩定性進行分析之后，頂柱如果局部的跨度比較大，那么很有可能從局部就開始塌陷。而如果頂梁柱被全面的破壞，采空區又沒有被及時的填充，那么采空區上下地盤就會因此失去支撐，最終在地面引發更大的塌陷。而如果在此過程中參照類似生產的礦山，針對整個礦山的上下盤選取65度左右的角度，這樣才能夠全面確定開采過程中錯動的范圍。

2.2.2 采空區上下盤與頂柱被破壞

雖然在整體礦山開采的過程中，其穩定性較好，整個開采的影響范圍一直都被控制在3-15m的范圍內，在之后并不會發生巨大的地壓災害。但針對主要開采的四號礦體，開采擾動區一般都集中在頂端和底端。隨著其深度的不斷增加，其應力集中程度也會隨之增加[2]。在開采的過程中，整個采空區上下盤的3-15m的范圍內會形成一個剪破壞區，在1-3m的范圍內則會形成拉破壞區，之后所留下的頂柱的內部也會形成應力集中區。

2.2.3 突水與淹井產生的危害

在整個礦井下方存在三個號碼的礦體，而整個礦區的北部則存在較多和較大的溶洞，從整體結構上來看，與附近的青山水庫也始終處于相連通的狀態。但1號礦帶和2號礦帶之間一直都存在著一層隔水層，這樣一種結構的存在可以將整個礦帶都更加安全地隔開。其中，2號礦帶始終處于一個走向為東西向長條狀的水文地質單元中。整體水文地質單元中本身又存在志留系的頁巖和還沒有被風化的隔水巖體。因為整個大氣降水范圍內的強度不是很大，地下水也會一直處于較為通暢的排泄狀態，從地下涌入的水量較小。雖然該礦中的水文地質條件相對比較簡單，但是如果在開采的過程中1號礦和2號礦之間的隔水層被破壞，那么在最后都會引發井下發生突然潰水的事件，從而使得整個礦山遭受巨大的損失。

3 采用的安全處理對策和措施

3.1 全面做好采空區的監測和觀察工作

在開采和施工的過程中，一方面要全面做好安全防護措施，另外一方面又要做好全面的采空區地表塌陷監控工作。可以通過在塌陷區的周圍建立觀測的網點來實時觀察塌陷區的安全管理狀況。必要時可以在施工的現場設置專職的安全員，全面負責檢查現場安全生產的狀況。對于經常行進的人行道和作業區，必須要保證每天都有專門的人員進行巡回檢查的工作，并隨時做好浮石的檢查和處理工作。

有關的安全生產管理部門一定要定期組織相關的管理人員對塌陷區進行全面的安全管理監督工作，并在此基礎上全方位提出整改的意見。

3.2 適當采取穩固的措施

在開采的過程中，尤其需要根據巷道和開采處的穩固程度來對整體巷道的頂柱全面采用錨桿支護等各種防護的措施。如果采空區的跨度大于10米，那么也可以全面采用錨桿加固的措施或者針對其下部進行全面的支撐。

由于頂板特征、煤層厚度和保護地表的特殊要求等條件不同采空區常用處理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支撐法等。采用全部垮落法處理采空區簡單可靠、費用少，所以凡是條件合適時均應盡可能采用這種方法。我國開采薄及中厚煤層和大部分厚煤層時，幾乎全部采用全部垮落法如圖2所示。

3.3 全面采用“探水安全技術”

在礦井中施工的過程中經常會遇到突水的情況，這會嚴重威脅整個項目的安全生產和施工人員的人身安全。因此，在施工之前就應該全面編制好全面的探水方案，并在此過程中嚴格執行安全技術措施[3]。在檢查的過程中，尤其要在堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，并在此過程中先對含水層發育的地段或者剛剛接觸的附件地區采用局部注漿或者堵水的措施，這樣才能夠防止在巷道施工的過程中突然發生涌水的事故。如果正好在施工的過程中遇到含水層，那么尤其應該先通知技術人員，然后再打探水孔。

3.4 嚴格選用合適的采礦法

在開采的過程中，尤其需要嚴格選用淺孔留礦開采法和其他各種類型的采場結構參數，并在設計整個空間的過程中留下足夠尺寸的頂柱和間柱，以便能夠在最后全面堅持合理的開采順序，并在此過程中合理確定整體巷道的斷面形狀和大小。

3.5 建立全面的安全巡查制度

在針對采空區進行安全處理的過程中，要在全面建立安全技術和操作制度的基礎上，更好地全面加強安全技術的培訓，只有這樣才能夠在根本上全面提高職工的技術素質。針對經常有行人存在的巷道，一定要每天都安排相關的人員進行巡查，如果遇到真的存在松動的底端，那么一定要及時進行處理。面對有危險的場所，可以通過設置專門的警告標志阻止相關的人員進入。

4 結語

本文先引入陜西某礦采空區產生的危害，再對礦井采空區開采過程中經常會用到的處理措施進行全面的總結。應該說每一種安全處理措施都各自有各自的利弊。也因此，在實際運用的過程中，我們尤其需要針對每個項目不同的特點和地理條件采用不同的安全處理措施，這樣才能夠最大限度地實現礦井資源開采效益的最大化。

參考文獻

[1]羅毅莎，姚振鞏.采空區安全處理的對策措施研究[J].采礦技術，2015，（3）：125-129.

[2]黃銀海，嚴濤.宜昌磷礦采空區治理對策探討[J].采礦技術，2016，（3）：63-66.

[3]李俊平，錢新明，鄭兆強.采空場處理的研究進展[J].中國相業，2016，（4）：12-15.