金屬礦山地下采空區(qū)處理方案的優(yōu)化研究

安科越

（太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司 山西太原 033504）

前言

我國地下礦山采空區(qū)分布范圍廣，開采總量大，據(jù)資料初步統(tǒng)計(jì)，我國地下礦山采空區(qū)共計(jì)12.79億m3，廣泛分布于我國的28個(gè)?。ㄊ?區(qū)），地下采空區(qū)的存在，會(huì)引發(fā)透水，坍塌，冒頂片幫等事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于地下采空區(qū)引起的透水等事故的起數(shù)和死亡人數(shù)分別占地下礦山事故總量的42.3%和45.9%。同時(shí)，地下采空區(qū)的存在，也會(huì)威脅到周邊地區(qū)的生產(chǎn)生活安全，地下采空區(qū)的陷落會(huì)引起地表的陷落，引發(fā)地裂等災(zāi)害，地表形態(tài)的改變也會(huì)在一定程度上引起水土流失等災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，社會(huì)生產(chǎn)生活，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。

1 金屬礦山地下采空區(qū)治理的必要性

（1）礦山地下采空區(qū)會(huì)引發(fā)重大的礦采事故。由于金屬礦山地下采空區(qū)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，地質(zhì)條件又較為復(fù)雜，在一些外力的影響下，會(huì)發(fā)生透水，崩塌，冒頂片幫等采礦事故的發(fā)生。例如2011年的山東濰坊昌邑正東礦業(yè)有限公司盤馬埠鐵礦7.10重大透水事故，導(dǎo)致井下當(dāng)班31名工作人員24人被困井下。

（2）礦山地下采空區(qū)不能夠在合理的時(shí)間內(nèi)得到安全有效的治理。由于監(jiān)管、治理難度大，一些礦山采空區(qū)不能夠及時(shí)被重視起來，不能夠在短時(shí)間內(nèi)采取合理的措施進(jìn)行相關(guān)的治理工作。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，一些礦主不愿再花費(fèi)相關(guān)的資金進(jìn)行采空區(qū)的回填或者采取其它有效的治理措施，更有甚者甚至將開采過程中為保持開采工作安全進(jìn)行而留存的礦柱進(jìn)行二次開采，更加劇了采空區(qū)的安全隱患。

（3）金屬礦山地下采空區(qū)的存在會(huì)制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，造成當(dāng)?shù)厣鐣?huì)關(guān)系的不和諧，違背可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。地下采空區(qū)的存在會(huì)在一定程度上限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，同時(shí)，地下采空區(qū)的存在會(huì)誘發(fā)礦采地區(qū)的地表的變化，會(huì)引發(fā)地表塌陷，地裂等，破壞該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，造成植被破壞，地表破壞，進(jìn)而會(huì)引發(fā)水土流失，泥石流，崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

2 金屬礦山地下采空區(qū)治理的措施

對(duì)于金屬礦山地下采空區(qū)，我們依據(jù)它的具體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)條件等實(shí)行封閉、崩落、加固和充填等治理方法。

（1）充填，即進(jìn)行采空區(qū)回填。在那些不允許造成地表塌陷的地下采空區(qū)，如采空區(qū)上方是露天采礦區(qū)，建筑物區(qū)等，我們一般推薦采用采空區(qū)回填的方式進(jìn)行治理。充填法是采用自然地表脫落剝離的各種廢石，開采過程中產(chǎn)生的廢石、礦渣等作為填充料，通過開采過程中的鉆孔，天井，或者充填專用的管道使填充料自流或者加壓使之填充到地下采空區(qū)。使用這種方式，首先要要求采空區(qū)有鉆孔，礦井，巷道等相通連，能夠使填充料進(jìn)入地下采空區(qū)，其次是要求作業(yè)過程能夠得到具體的采空區(qū)的信息，例如采空區(qū)的具體位置，采空區(qū)范圍體積，各條回填管道（鉆孔、天井、巷道）的具體信息。

使用充填法措施的優(yōu)點(diǎn)在于填充的物料較易于收集，填充治理速度快，見效快，充填后的采空區(qū)比較致密。但是也存在著充填成本比較高，作業(yè)難度大的問題，而且要做到合理的充填，還需要花費(fèi)時(shí)間研究一個(gè)合理的方案。

（2）封閉，即對(duì)金屬礦山地下采空區(qū)進(jìn)行區(qū)域封閉。由于采空區(qū)巖體應(yīng)力集中需要一定的時(shí)間，量變是質(zhì)變的基礎(chǔ)，由量變達(dá)到質(zhì)變（即巖體集中應(yīng)力達(dá)到極限）需要一定的過程，在這個(gè)過程中還是相對(duì)安全的，所以，在這個(gè)過程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的將生產(chǎn)生活區(qū)域從這個(gè)地區(qū)搬離，及時(shí)地將該地區(qū)的人口等撤離出危險(xiǎn)區(qū)域。放任采空區(qū)的存在，當(dāng)人員等撤離出該區(qū)域之后，即使在此之后發(fā)生了崩塌，地裂，地表陷落等問題，也不會(huì)造成大的人員傷亡或者財(cái)產(chǎn)損失。相對(duì)于回填措施，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉處理是比較經(jīng)濟(jì)的一種措施，封閉區(qū)域成本較低，而且也不需要花費(fèi)大量的人力物力或者時(shí)間，治理較為簡便快捷。

（3）崩落，即通過崩落金屬礦山地下采空區(qū)上盤圍巖的方法，使巖石能夠充滿采空區(qū)，并且形成一個(gè)可以防止采空區(qū)大量巖石突然冒落造成危害的緩沖巖石墊層。崩落的方法主要有自然崩落和強(qiáng)制崩落。一般來說，當(dāng)巖石暴露面積達(dá)到一定程度后會(huì)崩落，但由于巖體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的環(huán)境下，巖體可能會(huì)提前崩落。當(dāng)周圍巖體穩(wěn)定，不易自然崩落時(shí)，也采用強(qiáng)制崩落，強(qiáng)制崩落主要是通過人工爆破的方式，強(qiáng)制圍巖進(jìn)行崩落以充滿采空區(qū)，形成緩沖墊層，常見的爆破方式有深孔爆破和藥室爆破。爆破部位的選定還要根據(jù)巖體的厚度和傾角等進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)定。

3 金屬礦山地下采空區(qū)治理的重要意義

（1）采空區(qū)的治理能夠有效的降低采空區(qū)危害的發(fā)生，避免透水事故，崩塌事故等的發(fā)生，減少人身財(cái)產(chǎn)損失。

（2）采空區(qū)治理能夠有效的緩解當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)矛盾關(guān)系，采空區(qū)的治理會(huì)避免形成地裂，地表塌陷等問題，從而緩解當(dāng)?shù)鼐用?，?dāng)?shù)剞r(nóng)民等與礦方的矛盾，從而促進(jìn)形成良好的社會(huì)關(guān)系，有利于社會(huì)和諧。

（3）采空區(qū)治理能夠較好的保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的過度影響，不會(huì)過度的改變地表形態(tài)而造成水土流失災(zāi)害的產(chǎn)生，遵循了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。

4 結(jié)語

金屬礦山地下采空區(qū)的治理問題極為嚴(yán)峻，需要我們給予更多的重視，采取更加行之有效的措施，預(yù)防，治理它可能帶來的一系列自然，社會(huì)問題，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

[1]田京祥．礦產(chǎn)資源．山東科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

[2]（國家安全監(jiān)管總局）金屬非金屬地下礦山采空區(qū)治理工作方案（征求意見稿）.

[3]康宏申，秦海清．煤礦安全經(jīng)濟(jì)開采研究．煤炭工業(yè)出版社，2011.