露天煤礦采空區(qū)處理與采礦一體化研究

張敬斌

摘 要：采空區(qū)處理是有隱伏采空區(qū)的露天礦開采的重要步驟，對維持采空區(qū)穩(wěn)定、防止坍塌沉陷事故發(fā)生、礦山安全高效的開采具有重要的意義。本文針對露天煤礦采空區(qū)獨特的特點，提出采空區(qū)治理的原則，進一步對露天煤礦不同位置的采空區(qū)提出不同的治理方法，在此基礎(chǔ)上，以某露天礦首采區(qū)已探明的采空區(qū)為例，提出采空區(qū)處理與采礦一體化的研究。

關(guān)鍵詞：露天煤礦；采空區(qū)；采礦一體化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.071

1 采空區(qū)治理方法

目前，國內(nèi)外采空區(qū)治理方法可分為五大類，即封閉法、充填法、地下峒室崩落礦柱法、小孔徑崩落礦柱法、露天采場深孔爆破法、拋擲爆破法等。

封閉法適用于處理小范圍的、單獨的、對周邊沒有影響、可以自由塌陷的采空區(qū)。對于露天開采境界內(nèi)的采空區(qū)，封閉法是不可行的，但對于原煤運輸巷道影響區(qū)的治理有一定的適用性。充填法在我國目前比較成熟，根據(jù)充填材料的不同，有多種充填方式主要有：干式、高濃度全尾砂、膏體膠結(jié)和高水速凝全水固化膠結(jié)等，這些充填法在技術(shù)上都是可行的。地下硐室礦柱崩落法和小孔徑礦柱崩落法，一般適用于露天開采境界內(nèi)原先地采所留煤柱以及采空區(qū)頂板巖石破碎嚴重的采空區(qū)處理。它比較難實施，工程投資較大，效率低下，所以也不宜采用。拋擲爆破法分為硐室拋擲爆破和鉆孔拋擲爆破，峒室爆破法主要用于巷道還在的采空區(qū)。由于露天礦境界內(nèi)采空區(qū)大都沒有具體的巷道，不適用。而鉆孔拋擲爆破需要配合巖石的拋擲爆破來進行，它具有以下特點：①臺階高度大，上部作業(yè)設(shè)備離采空區(qū)頂板距離較遠，大于上覆巖層安全厚度，設(shè)備作業(yè)安全；②裝藥量大，頂板垮落充分，充填的較密實。③大塊率較大，還得二次處理。露天采場深孔爆破法就是利用露天礦生產(chǎn)所用深孔爆破法來處理采空區(qū)同時達到爆破巖石的目的。相比較前面的幾種方法，露天采場深孔爆破法把露天礦采空區(qū)處理和爆破巖石緊密結(jié)合在一起，具有投資少、施工技術(shù)簡單、安全可靠等優(yōu)點。因此，把它用于露天采場內(nèi)采空區(qū)處理是比較理想的。

綜上所述，本文選用深孔爆破法處理露天采場下部的采空區(qū)，而封閉法和充填法對于治理露天煤礦邊坡下及原煤運輸巷道附近的采空區(qū)可部分使用。

2 采空區(qū)處理與采礦一體化

由于采空區(qū)的存在嚴重制約著露天臺階生產(chǎn)，因此采空區(qū)治理不并不只是單一、獨立的安全治理工作，它嚴重的影響著露天礦的生產(chǎn)。露天礦不能不處理采空區(qū)正常推進，也不能完全停下生產(chǎn)來專門搞采空區(qū)的治理。同時，采空區(qū)治理采用深孔爆破處理法又是非常實際、現(xiàn)實、具體的工作，采空區(qū)處理應根據(jù)采空區(qū)、臺階的變化而相應調(diào)整?？紤]到某露天煤礦采空區(qū)的復雜性、不確定性、動態(tài)變化性，結(jié)合公司露天生產(chǎn)、安全的需要，某露天煤礦采空區(qū)處理應與露天采礦統(tǒng)籌規(guī)劃，以實現(xiàn)強化安全開采為目標，將采場內(nèi)采空區(qū)進行分類，然后根據(jù)分類分情況治理，把采空區(qū)處理與采礦有機的結(jié)合在一起，形成采空區(qū)處理與采礦一體化系統(tǒng)。

（1）采空區(qū)資料收集。根據(jù)某露天煤礦的地質(zhì)特征、現(xiàn)場實際情況、采空區(qū)存在的巖石層位以及曾經(jīng)在小煤窯工作過的人員經(jīng)驗，以東露天煤礦已經(jīng)收集到的小煤窯井下巷道圖為參照，確定采空區(qū)最大可能發(fā)生的范圍。

（2）物探探測。委托有資質(zhì)的專業(yè)物探公司對東露天煤礦小煤窯采空區(qū)進行勘探，初步劃定采空區(qū)范圍。

（3）鉆探探測。對綜合物探給出的采空區(qū)可能區(qū)域合理工程鉆探，選擇合適的鉆機對可能區(qū)域穿孔作業(yè)，鉆機應布置在疑似區(qū)域的外圍進行鉆孔，鉆機工作時，應配專人進行地壓檢測。

（4）資料匯總。生產(chǎn)技術(shù)部通過對前面三步得到的資料進行細致的分析，得出采空區(qū)的詳盡的資料，并將采空區(qū)的具體位置標注在采場上，建立采空區(qū)三維礦床地質(zhì)模型。具體不同的采空區(qū)的處理應分別考慮，不能一味照搬，具體問題具體分析。

（5）采空區(qū)處理。相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)人員根據(jù)采空區(qū)上覆巖層的厚度對采空區(qū)進行分類，根據(jù)采空區(qū)分類結(jié)果以及采空區(qū)與采場相對位置關(guān)系，結(jié)合生產(chǎn)計劃制定采空區(qū)治理措施指導生產(chǎn)。

3 露天煤礦過采空區(qū)的安全措施

為保證某露天煤礦在采空區(qū)作業(yè)的設(shè)備及人員的安全，論文在認真研究采空區(qū)探測方法、采空區(qū)上覆巖層安全厚度及采空區(qū)處理的基礎(chǔ)上，得到某露天煤礦過采空區(qū)安全生產(chǎn)技術(shù)措施，具體包括采空區(qū)安全作業(yè)技術(shù)措施、作業(yè)人員和設(shè)備安全作業(yè)措施等。

（1）采空區(qū)安全作業(yè)技術(shù)措施。①成立專門的組織機構(gòu)，配備專職人員，加強對采空區(qū)安全作業(yè)管理；②工程技術(shù)部門及相關(guān)部門將采空區(qū)的具體位置標注在采剝工程平面圖上，并在采場具體標定，設(shè)置警示牌，禁止大型設(shè)備進入；③鉆機、挖掘機、卡車及其它輔助設(shè)備在采空區(qū)范圍內(nèi)作業(yè)時，必須進行采空區(qū)安全穩(wěn)定性研究，根據(jù)研究結(jié)果對采空區(qū)進行分類，并相應劃定危險區(qū)域范圍，在現(xiàn)場設(shè)置警示牌。擬定采空區(qū)處理技術(shù)方案，報安全生產(chǎn)領(lǐng)導小組審批。作業(yè)部嚴格按照批復的采空區(qū)處理技術(shù)方案進行實施；④大型設(shè)備在采空區(qū)區(qū)域內(nèi)作業(yè)時應時刻進行地壓檢測，同時設(shè)地面指揮人員，地面指揮人員應經(jīng)常觀察作業(yè)設(shè)備周圍情況，如有異常，所有人員和設(shè)備必須立即撤到安全區(qū)域并向有關(guān)部們匯報。

（2）人員和設(shè)備安全作業(yè)措施處理采空區(qū)時，露天礦工作人員和設(shè)備要在采空區(qū)上部平盤作業(yè)，為確保人員和設(shè)備的安全，要制定好人員及設(shè)備的安全作業(yè)措施。①采空區(qū)上部平盤是采空區(qū)處理時人員和設(shè)備的作業(yè)場所，根據(jù)采空區(qū)上覆巖層厚度，對可能發(fā)生設(shè)備沉陷的采空區(qū)范圍，相應的在工作面上劃出危險禁區(qū)，禁止人員和設(shè)備進入。②在工作面劃出采空區(qū)的危險區(qū)域進行穿孔作業(yè)時，鉆機重心應禁止在采空區(qū)危險界線以內(nèi)作業(yè)，同時應時刻保持鉆機的退出采空區(qū)影響范圍的道路通暢，確保發(fā)生危險時能及時將鉆機撤出采空區(qū)影響范圍。另外，鉆機不在作業(yè)時，應將鉆機放置在采空區(qū)影響范圍外的地帶。③對出現(xiàn)掉鉆、不返巖粉等情況的鉆孔，穿爆隊應視不同情況區(qū)分正常孔、有氣體泄漏孔、高溫孔或火孔采取不同的處置措施，如果是高溫孔或火孔，應及時封堵孔口并進行降溫和滅火處理。④制訂專門的采空區(qū)爆破作業(yè)規(guī)程，經(jīng)批準后方可實施。⑤采空區(qū)在爆破處理后，應及時對于采空區(qū)的爆破效果進行檢驗，根據(jù)爆破經(jīng)驗（通過爆堆的沉降）判斷采空區(qū)的處理效果。

參考文獻：

[1]姬長生.我國露天煤礦開采工藝發(fā)展狀況綜述[J].采礦與安全工程學報，2008，25（03）.