中小型金礦山采空區(qū)處理方案

王先鋒

摘要：以某典型中小型金礦山的采空區(qū)為研究背景，結(jié)合空區(qū)特點提出了封堵治理方案，礦山嚴格按著設(shè)計方案進行操作，可以滿足安全要求，對類似礦山有一定的指導作用。取得以下結(jié)論：（1）總結(jié)分析了礦山開采空區(qū)現(xiàn)狀與地質(zhì)及水文開采技術(shù)條件。（2）對現(xiàn)有采空區(qū)的安全隱患進行了分析評價。（3）提出了在地表修建護欄網(wǎng)、井下廢棄巷道進行封閉等措施的空區(qū)處理方案。（4）制訂了封堵過程中安全技術(shù)措施，并從地壓管理、通風等方面給出了安全防范措施。

關(guān)鍵詞：中小型 金礦 采空區(qū) 處理方案

中圖分類號： TD853 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0175-02

1 山采空區(qū)現(xiàn)狀與開采技術(shù)條件分析

1.1 礦山空區(qū)現(xiàn)狀

某中小型金礦山，采區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦（化）脈25條礦脈，其中②、③、⑤號礦脈規(guī)模較大。礦體平均厚度0.22～1.03 m，傾角50°～61°。該礦在早期進行過露天民采，露天開采結(jié)束后又進行過地下開采，采用豎井-盲斜井開拓，240 m中段以上大部分已經(jīng)形成了采空區(qū)，目前在420 m、440 m中段還有局部地段在進行零星開采，礦山已在210 m、180 m、150 m中段做開拓工程。

礦山已開采多年，采礦方法為沿巷道式淺孔留礦法開采，240 m以上采空區(qū)分布較廣，呈不連續(xù)狀，采空區(qū)大小不等，最大的采空高40 m，采空高2～40 m不等，大部分在15～20 m之間。240 m中段，礦塊長度40～50 m，礦塊高度不等基本為10～30 m，間柱寬6 m左右，采用脈外巷道，每隔8m設(shè)一條采礦進路，采用人工裝礦。礦山采取封堵和充填措施對340 m、380 m、400 m中段采空區(qū)進行了處理，充填材料為下部掘進和采準產(chǎn)生的廢石，其它中段均為封堵式處理。該次方案設(shè)計是針對已處理的采空區(qū)處理措施進行完善，并對240 m中段以下開采后的空區(qū)提出處理措施。

1.2 開采技術(shù)條件

礦體圍巖為變閃長巖，極限抗壓強度6～8 MPa。礦體圍巖因風化作用，近地表巖石裂隙發(fā)育，巖石力學性能降低，巖石穩(wěn)定性差，深部巖石節(jié)理、裂隙不發(fā)育，巖石完整，致密堅硬，力學性能很高，巖石穩(wěn)固性較好，工程地質(zhì)條件屬簡單類型。

巷道內(nèi)未見涌水現(xiàn)象，見有滴水、滲水。采礦時地下水全部匯集到水倉之中，然后通過水泵將水直接排出井下采場，水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

2 采空區(qū)安全隱患分析

2.1 240 m中段以上采空區(qū)安全隱患分析

該礦山已開采多年，240 m以上其存在的采空區(qū)暴露面積時間較長，地壓將不斷增加，會出現(xiàn)采空區(qū)局部冒落、礦柱變形破壞、相鄰作業(yè)區(qū)采場維護困難等地壓現(xiàn)象，有可能從高應力（特別是拉應力）部位或巖性較差、地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育部位為突破口，發(fā)生大面積突發(fā)性冒落和巖石移動，給下部生產(chǎn)和安全帶來嚴重后果。

2.2 240 m中段以下采安全隱患分析

240 m下部礦體開采時的主要危害因素是來自240 m以上存在的采空區(qū)，一旦上部采空區(qū)發(fā)生大面積突發(fā)性冒落和巖石移動，給下部生產(chǎn)和安全帶來嚴重后果。因此只有處理好上部采空區(qū)以后，才能開采下部礦體。

礦山采用淺孔留礦采礦方法，該方法屬于二步驟回采法，即礦塊劃分為礦房和礦柱。礦柱是用來限定采場頂板的暴露面積，維護采場地壓的。一般先采礦房，后回采礦柱并同時處理采空區(qū)。

3 采空區(qū)處理方案

針對礦山開采狀況，設(shè)計通過對新老采空區(qū)的大小、分布特點結(jié)合地區(qū)的地質(zhì)條件，確定對采空區(qū)均采用封堵方式進行處理。

3.1 老采空區(qū)處理方案

礦山原有井下各中段采空區(qū)規(guī)模均較小，并呈不連續(xù)狀，對空區(qū)起到了支撐作用，由于礦體厚度較薄，形成的采空區(qū)寬度較小，待采空區(qū)內(nèi)上盤巖石自行冒落后可充填采空區(qū)。開采結(jié)束后必須對所有能進入采空區(qū)的通道進行封堵，封堵墻采用鋼筋磚混結(jié)構(gòu)，厚度不得小于1.0 m，底部設(shè)置泄水孔，并設(shè)置警示標志，禁止人員進入。為保證安全生產(chǎn)，原有井巷工程均不再利用，采取封閉處理措施。

3.2 240 m中段采空區(qū)處理方案

礦山在開采240 m以下礦體時，首先需要處理240 m采空區(qū)，處理方式與上部一樣，仍采用封堵的方式處理，在做好治理采空區(qū)的同時，做好240 m采空區(qū)的密閉工作。

一般傾角為急傾斜的礦體需要在巷道內(nèi)鋪設(shè)緩沖墊層，以緩解突然坍塌產(chǎn)生的沖擊波危害，由于該礦為傾斜礦體，塌落的頂板巖石只能在礦房內(nèi)產(chǎn)生堆積不會對巷道產(chǎn)生沖擊，因此對下部生產(chǎn)不會產(chǎn)生影響。

240 m中段是下部各中段的運輸樞紐地區(qū)和回風巷道，在該中段有盲斜井的絞車硐室、車場等工程，需要長期保留該中段巷道，因此該中段開采結(jié)束后，要及時封閉各采場進路，以阻擋廢石，保障240 m平巷的暢通。在開采結(jié)束后的礦房內(nèi)充填廢石，充填材料由下部中段開拓、采準產(chǎn)生的廢石形成，這樣即解決了井下廢石的運距，又解決了地表存放廢石的場地?？諈^(qū)處理完成后，在封堵墻周圍設(shè)立顯著的警示標志，禁止人員進入，避免造成人員傷亡和設(shè)備損失。

3.3 240 m以下新采空區(qū)處理方案

240 m以下有3個生產(chǎn)中段，即210 m、180 m、150 m，根據(jù)礦體賦存條件及礦山多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，采礦方法仍采用淺孔留礦法采礦。由于該礦礦體較薄，開采結(jié)束后的空區(qū)形狀狹窄，即跨度小，段高不大，這種地下空間產(chǎn)生頂部垮塌現(xiàn)象較少，特別是對于豐寧地區(qū)工程地質(zhì)條件較好的金礦巖層，根據(jù)礦山對上部采空區(qū)已采取的治理措施經(jīng)驗，因此井下仍采用封堵式方法處理采空區(qū)。

這種狹窄空區(qū)若是垮塌首先是兩邊墻松散塌落，而邊墻塌落后體積松散1.7倍，即邊墻塌落1.8 m即可充滿3.0 m的空區(qū)，然而這樣地表大面積的塌落幾乎不存在，但為了安全，可沿地表塌落界限設(shè)置欄網(wǎng)，并樹立警示標示，嚴禁人員進入空區(qū)塌落范圍，地表設(shè)截水溝，防止地表水匯入。

4 空區(qū)處理安全措施

4.1 處理采空區(qū)時采取的措施

封堵之前應將空區(qū)內(nèi)積水排出，封閉采空區(qū)至生產(chǎn)區(qū)的所有通道。疏通采空區(qū)，將空區(qū)與地表或上部老區(qū)聯(lián)通，引導沖擊氣浪向無害處瀉出，采空區(qū)與通地表的廢棄豎井聯(lián)通，以達到聯(lián)通采空區(qū)的目的。對需要封堵的采空區(qū)內(nèi)留有巖石充填，采空區(qū)內(nèi)的充填材料為深部掘進時產(chǎn)生的廢石。

設(shè)計推薦的采空區(qū)封堵墻需達到1.0 m厚，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工時在巷道底板及兩壁掘防倒槽，防倒槽深度為100 mm，封堵墻砌在防倒槽內(nèi)，以防止封堵墻倒塌。

空區(qū)處理完成后，需在各中段封堵墻周圍設(shè)立顯著的警示標志，禁止人員進入，避免造成人員傷亡和設(shè)備損失。

回風井附近的采空區(qū)采取充填廢石的方式進行處理。通過采空區(qū)的利舊井巷工程必須保留礦柱或砌筑人工保護柱，使其與采空區(qū)隔離。

4.2 安全技術(shù)措施

企業(yè)要嚴格按照采空區(qū)處理技術(shù)方案執(zhí)行，嚴格按照設(shè)計進行施工。處理采空區(qū)施工前，必須測量詳細的空區(qū)現(xiàn)狀圖，根據(jù)采空區(qū)實際情況和處理技術(shù)方案編制采空區(qū)處理施工圖設(shè)計，并按照施工圖設(shè)計進行施工。對于空區(qū)圖紙要做好存檔。

特殊崗位工種需持證上崗，嚴禁無證人員上崗作業(yè)。工程施工過程中，要有完整的施工安全記錄和工程質(zhì)量記錄。施工隊伍要配備專職安全員，負責工程施工中的安全檢查和監(jiān)督。

施工期間，制定詳細的施工方案，采取有效的安全防護措施，降低對周邊環(huán)境的影響。無關(guān)人員禁止進入封堵場地內(nèi)。企業(yè)要安排專職水文地質(zhì)人員，收錄井下水文資料，尤其雨季要每天觀測礦井涌水量，以根據(jù)實際需要調(diào)整排水設(shè)備。

井上下通訊必須暢通，在雨季時候如果井下涌水異常，或者遇見暴雨天氣，及時通知井下人員升井。礦山在處理采空區(qū)時，需要將廢石從上部中段充填至下部礦房中，施工過程中要注意安全，防止在傾倒廢石時發(fā)生被礦車拖拽、牽掛的事故發(fā)生。

4.3 采空區(qū)處理過程中的安全防范措施

治理過程中需要利用部分老巷道，老巷道中存在毒氣聚集，將對人身安全造成危害；施工過程中，將出現(xiàn)采礦浮石、粉塵、噪聲等對人身健康與安全的危害。體中構(gòu)造帶節(jié)理裂隙發(fā)育地段，巷道掘進過程中可能產(chǎn)生冒頂、片幫等，危害人身安全。通風系統(tǒng)不暢時，局部有害氣體富集，將對人身安全造成危害。爆破后，井下通風時間未達到30分鐘以上，可能造成炮煙中毒。該礦上部存在的老窿，存在時間較長，各地段積水情況不詳，在進行空區(qū)治理過程中應采取防老窿、采空區(qū)突發(fā)水措施。

（1）檢查老采空區(qū)時的安全防范措施，進入老巷道前，必須先采用局扇進行強制通風，防止污風、有毒氣體聚積。進入老巷道前先排干巷道內(nèi)的積水、清除污泥。進入老巷道之前，應首先了解井巷本身的穩(wěn)定情況及周圍構(gòu)造物、井巷、采空區(qū)等的分布情況，廢舊井巷內(nèi)的空氣成分，確認安全方可施工。對巷道周邊的浮石應即時清理，對不穩(wěn)定的巷道應采取臨時支護，對已塌方、清理工作量大的地段進行砼支護。對不利用的巷道、硐室應進行導水、封閉。老巷道中嚴禁使用明火。封閉連接采空區(qū)的通道之前，入口處應設(shè)有明顯標志，禁止人員入內(nèi)。對于已經(jīng)采取封堵措施的老巷道嚴禁開通。

（2）地壓管理方面的安全防范措施，對礦柱、采空區(qū)和地表進行監(jiān)測。對地壓活動頻繁，巖體穩(wěn)定性差的地段，應先采取加強支護，在保證安全的條件下進行工作。礦山加強對各空區(qū)的頂板進行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)異常及時采取應對措施。

（3）通風面的安全防范措施，掘進工作面和通風不良的采場必須安裝局扇和風筒；人員進入獨頭工作面之前必須開動局扇，獨頭工作面有人作業(yè)時局扇必須連續(xù)運轉(zhuǎn)；采取壓入式通風時，局部通風的風筒口與工作面的距離不超過10 m；風筒應吊掛平直、牢固，接頭嚴密。

（4）處理后地表安全防范措施，加強作業(yè)地點的地壓監(jiān)測工作，對重大危險源點以及人員經(jīng)常出入的地段定期監(jiān)測，并定期做出穩(wěn)定性分析及冒落預報工作?？諈^(qū)處理完成后，需在封堵墻周圍設(shè)立顯著的警示標志，禁止人員進入，避免造成人員傷亡和設(shè)備損失。在地表設(shè)立塌陷范圍，并設(shè)立明顯標志范圍，組織有關(guān)人員對可能產(chǎn)生的塌陷范圍定期觀察。在塌陷范圍設(shè)立排水溝，雨季時及時排除地表積水，以免滲入井下。

（5）處理后井下安全防范措施，開采210 m中段時需在與240 m中段留有隔離礦柱，隔離礦柱厚度應大于8 m。開采結(jié)束后即對采空區(qū)進行廢石充填處理，充填材料來自于下部掘進產(chǎn)生的廢石。礦房開采結(jié)束后，及時充填和封堵采空區(qū)，以控制壓力轉(zhuǎn)移和頂板應力集中，防止圍巖大面積突然崩落時產(chǎn)生的氣浪對生產(chǎn)區(qū)巷道、設(shè)備和人身造成傷害。嚴格遵守所選用的采礦方法參數(shù)，留足和維護好頂柱與間柱，堅持合理的開采順序。

5 結(jié)論

采空區(qū)治理是一個綜合的系統(tǒng)工程，本文針對現(xiàn)有空區(qū)特點，采取了在地表修建護欄網(wǎng)、井下廢棄巷道進行封閉等措施，對空區(qū)進行綜合治理，礦山嚴格按著設(shè)計方案進行操作，可以滿足安全要求。

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