金屬非金屬地采礦山采空區治理方案的優化研究

陳華才

（福建省南平市安生科技咨詢有限公司，福建南平 353000）

0 引言

近些年來，我國地采礦山遍布比較寬泛，礦山的開采數量在急劇增加。目前金屬非金屬地下開采礦山分布在我國各個省份，大面積采空區的產生直接威脅著礦產資源開發工作的安全開展，此種威脅一般呈現在兩處：①地下采空區的頂板或者是地表非常容易出現塌陷，致使地面出現下沉或者是開裂的情況，對地下安全作業環境帶來影響，容易引發安全事故；②在地下開采作業過程中，如未對采空區及時進行處理，爆破振動也將會直接影響采空區頂板及采空區周邊的圍巖，可能導致巖體原有的裂隙持續變大，頂板或邊幫的巖體不穩固，地表水也可能沿著裂隙進入采空區，從而進一步影響采空區的穩定，甚至引發透水事故，不能保證井下作業人員的人身安全，帶來嚴重的安全隱患。

1 地采礦山采空區出現的問題

1.1 地采礦山采空區容易導致安全事故發生

由于地下開采作業破壞了巖石原有的應力平衡結構，采空區周圍的圍巖及頂板結構不是很穩定，如地下采空區周邊所處的地質環境又比較復雜，采空區如沒有及時得到治理，人員又進入采空區作業，往往容易發生采空區塌陷以及頂板冒落的情況，最終致使事故的發生。這就要求各個礦山企業要注重對采空區采取處理舉措，保證井下作業人員的人身安全以及開采作業的穩步推進。

1.2 地采礦山采空區無法獲取高效解決

金屬非金屬礦產資源的開采在很大程度上直接加快了我國經濟發展，持續地滿足我國對礦產資源的需求，可是長時間進行的礦產資源開采也致使采空區安全監管工作難度進一步的加大，如金屬非金屬地采礦山采空區沒有得到高效的治理，則沒有辦法在短時期中使地下礦山采空區安全狀況得到有效的改善[1]。尤其是一些企業想要獲取高額的經濟效益，不愿意投入成本及時去治理地下采空區，并且還有部分企業在開采礦產資源的時候，在規定期限內回采一些為保證采場、巷道的穩固而用來支撐的保安礦柱，直接致使地下采空區的安全隱患大幅提升。

1.3 地采礦山采空區和可持續發展目的違背

金屬非金屬礦山地下采空區直接制約了經濟效益以及社會的穩定發展，和我國提倡的可持續發展計劃相違背。從實踐上看，大量的地下采礦區不單單是對采礦工作的穩步進行以及井下作業人員的人身安全造成的威脅，還直接影響了經濟的穩步前進，進一步阻礙了全國經濟的發展情況[2]。并且，地下采空區一般會致使礦區的地表發生位移變化，容易引起地表下沉或者是地面開裂的情況，直接破壞了周邊的環境，并且還破壞了周圍的綠植，進一步增大采礦地區水土流失的現象，有可能還會致使泥石流以及塌陷事故的發生，直接破壞了自然環境。

2 金屬非金屬地采礦山采空區的解決方式

為了解決好地采礦山采空區的問題，那么就需要依照采空區的巖體結構以及地質狀況，進一步展開研究，使用科學合理的方式進行治理。一般來說，采空區的治理可采取以下幾種方式，各個礦山可根據實際情況采取不同的方式來治理采空區。

2.1 充填采空區

很多地下采空區禁止出現地表下沉的情況，例如，地下采空區的地表一般是建筑物所處地方或者是露天采礦的作業區域等，就此種種類的地下采空區，通常，充填采空區是治理地下礦山采空區最高效的一種方式[3]。充填采空區選取的物料一般從本地取材，以節約充填成本。充填物料一般可選用在開采過程當中采掘出來的廢石以及選礦后的尾砂。采用廢石充填采空區可以減少廢石在地表的排放，減少環境的破壞，保護自然環境。采用尾砂膠結充填可以減少尾砂的排放，從而延長尾礦庫的服務年限。其中尾砂充填基本上就是將尾砂充填料通過充填管道、充填井或者是專用通道，將填充材料加壓，促使尾砂充填料充填到地下采空區，進一步填滿采空區。此種解決的方法有幾方面需要引起注意：首先，地下采空區需要巷道以及充填井之間進行連接，促使充填的材料能夠準確的流入到采空區域當中，簡單來講，就是需要專門的通道才可以將填充材料準確的傳送到地下采礦地下采空區當中。其次，在實施填充作業前，需要摸清采空區的詳細分布情況，像地下采空區的方位、界限、體積以及回填通道的具體方位等。然后，在實施填充作業之前還要砌筑充填擋墻，對所有與采空區聯通的出礦巷道、出礦漏斗、人行通風井下部、采場聯絡巷等進行封堵，形成密閉充填區，下放充填料進行充填。此種解決方法的優點就是采集充填材料極其便捷，解決地下采空區的效率比較高，并且成效非常明顯，在填充好地下采空區之后，充填的材料就可以緊實的填滿采空區。但是此方式的劣勢就是充填地下采空區的工作難度是比較大的，需建立充填站消耗的成本也比較高；并且，要想從根本上充填好采空區，還需要策劃出完整的充填設計方案。

2.2 封閉采空區

地下采空區周圍的巖石應力要想全面集中起來，一般必須消耗非常多的時間，量變是質變的首要基礎，地下采空區周圍巖石應力集中到達最大限度就需要經歷比較長的過程，在這個時期中，地下采空區相對來說還是比較安全的。所以和充填的方式進行比較，封閉采空區是采取砌筑封閉墻的方式處理采空區，即把采空區通向生產區域的通道密閉或隔離，以防止采空區周圍巖石突然冒落時瞬間產生的空氣沖擊波對生產區域產生危害。封閉地下采空區成本不高，在解決的時候也不需要大量的人力以及物力，所花費的時間也是比較短的，程序也是比較簡單以及快速。對于圍巖條件好、暴露空間小、孤立的采空區可采取封閉處理方式。

2.3 崩落采空區頂板巖石

對金屬非金屬礦山地下采空區頂板巖石展開崩落解決，能夠使得崩落之后的巖石填充到采空區當中，并且還可以產生緩沖層，這個緩沖層可以減少巖體掉落出現的沖擊力。自行掉落以及人工崩落是對地下采空區實施崩落解決的主要方法。就自然崩落來講，假設巖石暴露的時間比較長或者是面積比較大，巖石自己就會掉落，簡單來講，巖體結構和地質結構都對巖體崩落有著直接的聯系，巖體還會在預定的時間前期就出現崩落。如若采空區周圍的巖石結構比較堅固，那么就沒有辦法自行掉落，這時候就需要人工進行干預，強行崩落。一般采用崩落充填采空區時要求地表應無需要保護的重要建構筑物，地表允許塌陷。

2.4 聯合法

簡單來講，聯合法就是在一個采空區中針對分析出來的手段全部進行使用，因為以上幾種方式中，單一的存在都有著一定的限制，所以，在對以上幾種方式展開運用的時候能夠將每個方式當中的優勢最大化展現出來。聯合法是使用程度最為寬泛的采空區處理方式，在現實運用中是比較多的。例如，封閉法單一進行運用的情況不多，封閉法一般是協助崩落法一起來運用的，充填法的運用通常情況下也需要采空區封閉法的協作。但是，封閉空區法以及自然崩落法的運用總體來講都是比較實惠的方式，在符合條件的范圍下，盡可能運用。

3 處理金屬礦山地下采空區的關鍵意義

解決好金屬礦山地下采空區的意義極其關鍵，主要包括以下幾個方面：

（1）解決好地下采空區能夠將地下采空區危險的出現最大化降到最大程度，杜絕出現透水以及崩塌等采礦安全事故，進一步保證采礦工作者的人身安全以及財產安全，極大限度上降低因為重大安全事故影響經濟效益。

（2）處置好低下采空區能夠促使所在區域的社會矛盾關系得到極大限度的緩解，將礦山的采空區解決好，不但能夠禁止礦區地面出現裂縫以及坍塌的問題，還可以維護所在區域的生態環境，使用此種方式，不僅能夠促使采礦企業和當地群眾之間的關系得到提升，還可以進一步推進優良社會關系的形成，保證社會能夠友好以及順利的發展，推進所在區域經濟社會的穩步前進。

（3）解決好地下采空區可以極大程度上維護所在區域的生態環境，落實環保的觀念，能夠保證采礦工作不會對所在區域的生態環境造成巨大危害，高效防止采空區致使地面狀況出現極大的變化，防止水土流失，這不僅和環保的觀念符合，并且還能夠確保我國經濟的穩步前進。

4 結束語

目前我國每個地區都有著金屬非金屬礦山地下采空區域，直接影響了井下作業人員以及周圍居住者的人身安全，阻礙了開采任務的順利進行，阻礙了經濟的發展。那么這時候各個礦山企業就需要使用多種科學的解決舉措來處理好地下采礦區，確保采礦工作可以安全、穩定的開展。