我國金屬非金屬礦山采空區現狀與治理對策分析

呂海青

（中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650224）

金屬非金屬采空區會影響到人們安全的隱患，在我國的有色冶金礦山區中有著許多的大中型采空區，這些采空區的存在了一定的安全隱患，為此制定出相關的政策和機制是能夠有效解決到采空區隱患的重要措施[1]。

1 金屬非金屬地下礦山采空區特點

金屬和非金屬地下采空區具有隱蔽性強、空間分布規律性差、空間變化大、頂板難采等的特點。文章分析了不同礦物和開采方式形成的采空區的不同形態和特征方法比如山東、安徽的石膏礦床，湖南、江蘇等地均為層狀礦體，采空區地表有夾層支柱。在山東、廣東、安徽、云南等地區，厚鐵礦、鉛鋅礦和銅礦都充滿了鐵礦石錄像機開采面積大，開采過程中形成的圍巖裸露面積大大的。之后充填后，突出部分會出現局部冒落或巖層移動第二部分：屋頂，屋頂紋理，如鎢礦、金礦和江西、湖南、安徽、海南等地的銅礦，面積大，采空區高，形狀不規則，易墜落和晃動。采空區的塌陷或塌陷具有以下特點：①破壞性采空區通常伴當前巨大的沖擊波和爆炸波，會造成地下采礦災害，破壞道路和設備，并導致地面塌陷、植被破壞等積水, 部門設施和生態環境日趨嚴重，導致地面構筑物倒塌，人員傷亡不斷增加死亡；②圍巖通常為脆性、堅硬，無明顯的宏觀前兆和變形特征不穩定。崩潰滑坡通常是瞬時的或短期的，因此很難提前撤離或采取相應措施。當采空區塌陷時，很容易引起其他井下事故事故之后災害發生后，采空區塌陷，地應力重新分布，容易引起圍巖應力上升，引起巷道和圍巖的破壞使變形采場中的礦石落入上覆巖層中形成流動渠道。

2 采空區探測技術現狀

當前的國內外對采空區的探測主要是基于對采礦條件的調查。物探主要采取物探，工程鉆探，水文勘測，變形觀測等的方法。按照物探資料的差異，物探在勘探區內分析了巖體的特征和完整性，主要分析了采空區和完整巖體的密度，電學特征之間的差異。密度特性是指采空區開挖造成的質量損失。當采空區不充滿水時，質量損失值保持不變。但是，負密度減小并且影響厚度增大。采空區注水后，質量損失得到一定程度的補償。當采空區保存完好并且基本不充滿水時，其電氣性能就是典型的高電阻率物體。采空區坍塌時，基本上不充滿水，其電氣性能為高電阻體。當采空區充滿水或塌陷時，典型的高阻體變為低阻體，其程度隨水的礦化度和塌陷融化狀態而變化。攝像機技術和實時傳輸技術用于工程鉆探。現在是時候向研究人員實時反映采空區的情況了，包括采空區的具體位置和長期的跟蹤觀察。

2.1 重力勘探方法

重力勘探方法是利用地下地質體的質量損失或殘余特征，觀察地面引起的重力異常，確定地下地質體的分布、大小和邊界尸體。之后開采時，由于開采質量的下降，形成了完整的巖石，并且巖石的密度采空區比周圍小得多搖滾樂只要有采空區，其密度就會降低，造成異常低的開采重力。什么時候采空區無沉陷、無注水，形成的剩余重力較低。采空區塌陷時，不注水，質量損失值不變，負密度值減小，受塌陷影響的厚度增大。采空區注水后，質量損失得到了一定程度的補償，負密度值低于干采空區，無論采空區塌陷還是充滿，水量和殘余重力可以測量該區域的異常情況。使用高精度重力勘探方法檢測金礦中的采空區；使用Euler反卷積方法分析檢測數據，計算和推斷采空區的邊界和深度。在調查中，采用高精度方法，并在工廠中使用了多種地球物理方法來探測采空區。使用數字地形的高精度三維解釋來分析采空區的范圍，面積和地下水規律[2,3]。

2.2 高密度電法

高密度電阻率法在采空區探測中的應用是按照礦體與某區域之間的電阻率差的物理特征，確定某區域內某礦體的異常區域。在這種情況下，將直流電場I人工施加到地下電極a和B上。通過測量預放電電極m和N之間的點差bv，可以計算出預放電電極m和N之間的視在電阻率，以便識別和檢測礦石異常。采用自動方式。剖面和深度測試結果表明，采空區明顯不同于礦石和巖石，并且易于識別。

2.3 瞬變電磁法

該方法中，渦流引起的二次磁場隨時間變化，二次磁場的變化特性與地質體的電氣特性有關：高電阻地質體的感應二次磁場電壓非常大。小，并且次級磁場迅速衰減；低電阻地質體的感應二次電場電壓大，且二次磁場衰減緩慢，因此可以判斷地質體的性質和規模。本發明具有響應形式簡單、分層能力強、穿透高阻封層頂層能力強、對低阻敏感、體積效應小、易突出低阻、異常弱阻等優點就像。在同時，他們與他人共同完成了剖面測量和測深工作，并采用瞬變電磁法對采空區隱伏區進行探測，有效地探測到探測區和回填區地下裂隙發育情況。

2.4 可控源音頗大地電磁法

受控源音頻大地電磁法克服了自然磁場源信號弱的缺點，它采用手動控制的磁場源進行頻率檢測，使用長度有限的地線作為磁場源，并在一定的頻率下觀察電場和磁場參數由偶極子產生的電場。偶極子中心。由于高頻電流主要流向地面，當前頻率的降低，電流趨于變深。當速度恒定時，電磁波的傳播深度成反比電磁波的傳播速度。在低頻范圍內，檢測深度更深，反之亦然。通過改變人工場的發射頻率，可以得到探測深度的來源。該方法適用于西石門鐵路的檢測。通過對探測數據的分析和反演，確定了采空區的空間位置，圈定和驗證了礦體區可能存在的雷區。

2.5 地質雷達

探地雷達利用高頻電磁波通過發射天線將脈沖以寬帶形式發射到地面天線上天線。電磁波遇到空腔和其他目標物體時，會被反射并返回地面地面。他們將由接收天線引導路徑。路徑形狀和能量電磁波的傳播速度隨電磁波的電特性和幾何形狀而變化波浪。波浪波將通過電介質揮手，所以，通過分析電磁波反射信號的傳播時間，即時間、頻率，通過振幅和頻率波形的雙向傳播變化，可以準確了解地下空間界面或目標的位置和形狀。

2.6 鉆孔攝像探測

井眼攝像機技術的發展主要包括井眼攝像機，井眼攝像機和數字光學。井眼相機技術使用膠卷拍攝井眼。墻的關鍵是在檢測器上安裝帶有磁羅盤的微型攝像機，以確定檢測器的位置。照相井眼攝像機技術可以在水平觀察模式或軸向觀察模式下顯示實時井況。與以往的鉆孔監測技術相比，鉆孔攝像技術的發展在于全景成像的實現圖像。在同時，數字電視的應用也有了新的突破技術.全景圖像是一種平面圖像信息，它利用攝像技術來監控和分析頂置效果煤炭爆破，它包含三維信息。用應用數字技術，可以將全景圖像處理成各種各樣的圖像類型。這個數字處理還可以精確地測量地質圖像信息和其他信息，并對結果進行統計分析。三維激光掃描技術是利用激光技術，以完整、高精度的三維坐標數據，檢測出目標的全部或部分。在三維空間中，從上到下，從左到右，全自動，高精度逐行掃描，所有的測量數據都會傳回外部主控設備，由計算機采集和管理，得到整個景區完整、連續的坐標數據，從而真實地描述整個景區的總體情況、結構和形態特征。

3 采空區的現狀和分類

按照對全國25個省份457個大中型礦山的調查，調查范圍涵蓋有色金屬、黑色金屬、黃金、建材、化工五個行業工業。按照據調查統計，我國較大的獨立采空區面積主要集中在5萬～1萬平方米，占全國總采空區面積的一半占調查總數的80.6%，主要集中在50平方米左右，占總調查規模的66.67%，其次是1000萬～5000萬平方米米，占調查統計的17.3%。從行業分布來看，有色金屬開采總量主要集中在100萬至500萬立方米，占調查總量的42.6%；500萬至1000萬立方米，占調查總量的29.2%；100萬至500萬立方米，占調查總量的17.1%；500萬至1000萬立方米，占調查總量的15.3%；1000萬立方米以上，占調查總量的5%-1%；黃金礦區占調查總數的5%，分別為調查總數的1%和6%，46.7%，30.14%和62.72%。50萬立方米以下建材礦山占調查總量的30.84%，100萬至500萬立方米礦山占調查總量的41.1%。它從以上統計數據可以看出，采空區的大小因其性質而異。采空區的分布和特征與礦石的形狀、大小、傾角和開采方法有關身體。大部分其中的采空區具有不同的安全等級危險。而且采空區的安全隱患仍然十分突出嚴格的。為可以一些混亂的煤礦，采空區分布較為復雜，存在安全隱患采空區的穩定性更令人擔憂，管理難度更大。

4 采空區治理的發展趨勢

4.1 采空區的治理技術研究方向

經過多年的研究和實踐，我國在金屬和非金屬地下礦山采空區管理方面取得了豐碩的理論和實踐成果。但目前仍有許多勘探開發技術，如不明采空區和超大規模開采的精確探測、采空區穩定性控制技術、回采技術等，這些技術被用來開發采空區穩定性監測儀器、地表充填及采空區處理技術等，許多勘探開發工作正在進行中老采空區的質量檢測和質量控制技術以及采空區管理的技術規范和標準也在不斷完善中。目前，采空區物探的驗證和探測需要兩種以上的方法，物探的精度有待提高。今后，應加強對采空區物理性質的研究，加強新的地球物理方法和新技術，提高對未知采空區空間位置的探測精度。大型金屬和非金屬地下采場的形狀已發展到超大型階段，一次形成了超過100000平方米的采空區。當前采空區新技術，新材料的出現，有必要加強對巖體物理力學性能的研究，充分發揮巖體的優良品質。改進新的地面壓力傳感器的開發，提高地面壓力監測的靈敏度，準確性和可靠性，同時，要充分利用通信技術的先進性，實現地壓監測的可靠性和連續性數據。在同時，逐步建立和完善安全預警理論體系，制定地面安全監測的門檻標準壓力監測應改進。在當前常用的表面處理方法有兩種：表面注漿法和充填法。這種方法是盲目的，很難控制，特別是對于治療注水或注水，由于充填過程的巨大浪費，歷史遺留的老采空區，特別是注水采空區和回采采空區的注漿處理理論，需要進一步的研究和探索。當前我國金屬和非金屬礦山采空區的穩定性分類、治理方法、治理效果監測等方面還沒有統一的標準和規范地雷。在今后，有關部門和機構要盡快制定規劃，加強合作，制定采空區治理方案，積累和保留相關檢測技術標準和規范。

4.2 制定采空區專項治理計劃與工作方案

近年來，尾礦壩潰壩引發的安全事故引起了政府和社會的廣泛關注社會。為可以為此，國家出臺了尾礦庫專項治理方案，推動了國家尾礦庫專項治理措施的制定，促進了國家尾礦庫的發展國家。國家國家安全生產監督管理委員會、國家發展改革委、工業和信息化部、國土資源部，環境保護部、國家工商總局、國家稅務總局聯合出臺相關政策，制定了治理環境污染專項治理方案采空區。鼓勵鼓勵礦山企業管理采空區，消除采空區隱患和安全隱患，有效防止因采空區引發的安全事故。

4.3 采空區的功能化利用

廢棄的采空區可用作地下功能空間，例如倉庫，冷藏庫，地下實驗室，防空設施等。一些礦山采用坡道開發，一些礦山采用巷道開發，一些礦井采用豎井開發；有些礦井面積很大，有些礦井面積很小，有些礦井很淺，有些礦井很深。因此，應詳細分析不同采空區的利用率，以改善坡度。巷道開采形成的采空區方便車輛和人員進出，并可轉變為地下儲藏空間和冷藏庫（恒溫），可轉變為地下放射性廢物處理實驗室（需要研究采空區的穩定性以及將采空區與地表生物圈隔離的措施等）；只要技術改造設施滿足防空要求，就可以在城市附近建造小型建筑物，并可以將采空區作為防空建筑的標準庇護所。豎井形成的采空區可用于儲油量大，工期短，投資少的油庫建設。具有安全環保的優點。通過技術手段對采空區進行加固和封閉，以達到儲油條件并實現油氣功能化廢棄采空區的儲量[4]。

5 結束語

由上可知，礦山采空區的綜合利用是當前我國的金屬非金屬礦山采空區處理的發展趨勢，將安全隱患地區改成功能空間是對礦產資源綜合利用的最好方式，相信在不久的將來，地下礦山采空區更多的功能和作用會被逐漸開發出來。