金屬礦山采空區(qū)處理方式及實(shí)施要點(diǎn)探究

周 曉，馮延昭

（山東煙臺(tái)鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，山東 海陽 265147）

金屬礦山采空區(qū)有著頂板冒落塌陷較難預(yù)測(cè)、空間形態(tài)變化較大、空間分布較為雜亂、規(guī)整性較差及隱伏性較強(qiáng)等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外金屬礦山在生產(chǎn)過程中，由于采空區(qū)處理不到位導(dǎo)致的安全事故時(shí)有發(fā)生，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了較大的威脅。因此，對(duì)金屬礦山采空區(qū)處理方式及實(shí)施要點(diǎn)進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 金屬礦山采空區(qū)常見處理方式

1.1 “封閉法+崩落法”相結(jié)合

這里將某金屬礦山作為研究對(duì)象，該礦山設(shè)計(jì)采用的房柱式開采的方式，房體的寬度為6m，柱體的寬度為6m，高度在8m到14m，開采之后，形成的采空區(qū)的范圍達(dá)到了45萬m2，對(duì)整個(gè)金屬礦山的安全生產(chǎn)和周邊的地質(zhì)安全帶來了較大的影響。本次設(shè)計(jì)采用“封閉法+崩落法”對(duì)該采空區(qū)進(jìn)行處理。具體處理方式為：首先，選擇使用CMS采空區(qū)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)大范圍的采空區(qū)進(jìn)行全面的實(shí)測(cè)，并構(gòu)建三維模型。其次，對(duì)整個(gè)采空區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果，將整個(gè)采空區(qū)分為若干個(gè)片區(qū)，對(duì)屬于穩(wěn)定區(qū)域的采空區(qū)設(shè)計(jì)采用封閉式處理方式，使用崩落法處理采空區(qū)中的不穩(wěn)定部分。其中，在對(duì)穩(wěn)定采空區(qū)進(jìn)行處理時(shí)，具體的封閉方式設(shè)計(jì)了2種，其一是對(duì)采空區(qū)通道選擇使用混凝土的方式進(jìn)行封閉，其二是選擇使用中深孔崩落的廢渣將整個(gè)通道全部封閉。在對(duì)不穩(wěn)定采空區(qū)進(jìn)行處理時(shí)，考慮到本次采空區(qū)的范圍較大，設(shè)計(jì)采用分次、分區(qū)崩落方案，設(shè)計(jì)施工了4排深孔崩落采空區(qū)的頂板，引導(dǎo)上層圍巖逐步冒落。同時(shí)，在本次施工時(shí)，為了保證整個(gè)施工的安全性，對(duì)整個(gè)采空區(qū)使用高清視頻監(jiān)控的方式進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。本次施工取得了較好的施工效果，將采空區(qū)的安全隱患全部排除。

1.2 “支撐法+充填法”相結(jié)合

這里將某金屬礦山作為研究對(duì)象，本礦山設(shè)計(jì)采用的是全面法進(jìn)行開采，在采空區(qū)內(nèi)部留設(shè)了大量的點(diǎn)柱，礦柱的邊線呈現(xiàn)出弧形，其中有部分礦柱的中間較小、頂板和底板較大，柱體和柱體之間的距離在5m到26m之間，直徑相差較大，最小的1m，最大的接近40m，采空區(qū)的高度在4m到9m之間，整個(gè)采空區(qū)的范圍接近10萬m2。在對(duì)這個(gè)采空區(qū)進(jìn)行處理時(shí)，本次設(shè)計(jì)采用了“支撐法+充填法”進(jìn)行處理。具體流程為：首先選擇使用激光3D掃描的方式對(duì)整個(gè)采空區(qū)進(jìn)行三維實(shí)測(cè)，并形成了三維模型。其次，對(duì)整個(gè)采空區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)采空區(qū)進(jìn)行分類，并設(shè)計(jì)選擇充填法處理不穩(wěn)定采空區(qū)，對(duì)于欠穩(wěn)定的區(qū)域，設(shè)計(jì)增加人工礦柱或者在原有支護(hù)柱的周邊進(jìn)行加固的方式對(duì)原有柱體的支撐能力進(jìn)行加固。在具體充填時(shí)，選擇使用廢渣干進(jìn)行充填，在充填之前，對(duì)采空區(qū)的下部水平所有的人口位置全部進(jìn)行砌筑墻體，并在墻體的底部留設(shè)泄水孔。廢渣選擇使用礦車進(jìn)行運(yùn)輸?shù)姆绞剑O(shè)計(jì)采用后階后退式、自下而上、自內(nèi)向外進(jìn)行充填，確保不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)全部充填到采空區(qū)的頂板，并設(shè)計(jì)采用注漿的方式進(jìn)行接頂。從本次設(shè)計(jì)采用的“支撐法+充填法”的聯(lián)合處理方式來看，起到了應(yīng)有的效果，同時(shí)也降低了整個(gè)采空區(qū)處理的成本。

1.3 “封閉法+監(jiān)測(cè)法”相結(jié)合

某金屬礦山在經(jīng)歷了多年開采之后，采空區(qū)的范圍達(dá)到了100萬m2，采空區(qū)的高度在12m左右，開采的方式為房柱式開采。為了確保金屬礦山開采的安全性，本次設(shè)計(jì)采用“封閉法+監(jiān)測(cè)法”相結(jié)合的方式對(duì)采空區(qū)進(jìn)行治理。具體治理方式為：首先，選擇使用CMS對(duì)采空區(qū)進(jìn)行全面的探測(cè)，并構(gòu)建采空區(qū)三維空間模型，通過構(gòu)建模型掌握到該采空區(qū)最大的暴露的面積接近3000m2，特別是礦山內(nèi)采空區(qū)之間的隔離柱體的規(guī)整性較差，且整體的量也非常小，表現(xiàn)出不規(guī)整的特點(diǎn)，通過采用實(shí)驗(yàn)室分析、三維空間結(jié)構(gòu)研究、工程類比法等方式，得到了整個(gè)采空區(qū)若沒有外界較大的擾動(dòng)。

由于受環(huán)境保護(hù)和無充填料來源等條件的限制，經(jīng)過研究和實(shí)踐，該礦區(qū)可行和可靠的采空區(qū)治理方法為柵欄和齒形阻波墻聯(lián)合封閉，多點(diǎn)位移計(jì)和鉆孔應(yīng)力計(jì)在線監(jiān)測(cè)的方案。

2 金屬礦山采空區(qū)處理中現(xiàn)存的主要問題

（1）對(duì)金屬礦山采空區(qū)處理的重視程度較低。雖然很多金屬礦山針對(duì)采空區(qū)的治理工作已經(jīng)開展了多年，但是從總體的開展情況來看，實(shí)際工作投入相對(duì)于具體的工作需求兩者之間有著較大的差距。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因，在很大程度上是由于對(duì)采空區(qū)處理工作不夠重視導(dǎo)致的，這也是很多金屬礦山采空區(qū)的范圍非常大，只有導(dǎo)致必須進(jìn)行處理，不處理就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重惡性事故發(fā)生的時(shí)候，這些金屬礦山才開始進(jìn)行采空區(qū)的處理。這同時(shí)也與采空區(qū)處理工作需要消耗較大的人力、物力，當(dāng)前整個(gè)金屬礦的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)于先前出了明顯的下降，進(jìn)一步減低金屬礦山治理采空區(qū)的積極性。

（2）部分金屬礦在開采時(shí)存在明顯的不規(guī)范問題。由于金屬礦山的開采是在地下進(jìn)行，相關(guān)的監(jiān)管工作不能及時(shí)到位，導(dǎo)致很多金屬礦山在開采時(shí)，出現(xiàn)了哪里容易開采就開采哪里的問題，很多金屬礦井并沒有按照規(guī)定的范圍進(jìn)行開采，進(jìn)一步增加了采空區(qū)處理的難度，由此帶來的安全問題也非常突出。

3 提升金屬礦山采空區(qū)處理效果的實(shí)施要點(diǎn)

（1）構(gòu)建激勵(lì)和督促并重的采空區(qū)處理政策。針對(duì)當(dāng)前很多金屬礦山對(duì)采空區(qū)治理工作不夠重視的問題，政府應(yīng)當(dāng)切實(shí)承擔(dān)起督促責(zé)任，同時(shí)為了提升金屬礦山治理采空區(qū)的積極性，在制定相關(guān)的政策時(shí)，應(yīng)當(dāng)加入激勵(lì)成分。在具體實(shí)施時(shí)，可以從稅務(wù)方面出臺(tái)相關(guān)的專項(xiàng)政策優(yōu)惠方案，市場(chǎng)監(jiān)管等相關(guān)的單位應(yīng)當(dāng)從工商執(zhí)照年檢、采礦證及生產(chǎn)許可證等方面強(qiáng)化對(duì)生產(chǎn)單位的采空區(qū)隱患處理情況的考核，形成剛性約束機(jī)制，實(shí)現(xiàn)金屬礦山對(duì)采空區(qū)處理的有效督促和激勵(lì)。

（2）強(qiáng)化技術(shù)保障措施。針對(duì)當(dāng)前很多金屬礦山在開采時(shí)，存在的粗放型開采問題，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)層面進(jìn)行全面的保證。全面應(yīng)用現(xiàn)代化檢測(cè)手段，確保金屬礦山在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行開采。同時(shí)，需要開展技術(shù)政策研究，加強(qiáng)宏觀引導(dǎo)，整合科技資源，并針對(duì)我國(guó)金屬非金屬礦山采空區(qū)的特點(diǎn)，采用“產(chǎn)、學(xué)、研”聯(lián)合科技攻關(guān)的方式對(duì)亟待解決的采空區(qū)治理3大技術(shù)難題進(jìn)行重點(diǎn)突破；另一方面，跟蹤國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)對(duì)前瞻性技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)課題的研究，為長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。此外，還應(yīng)當(dāng)激發(fā)企業(yè)自主研發(fā)采空區(qū)治理措施，更好提升各項(xiàng)技術(shù)措施的實(shí)用性。

4 結(jié)語

綜上分析，當(dāng)前對(duì)金屬礦山采空區(qū)處理的方式較多，且各種方式均有著自身的優(yōu)勢(shì)和不足，同時(shí)，從很多金屬礦山處理采空區(qū)的情況來看，其中存在的問題仍舊相對(duì)較多，因此，這就需要金屬礦山從自身實(shí)際情況出發(fā)，科學(xué)選擇采空區(qū)處理方式，降低由于采空區(qū)問題而給整個(gè)金屬礦山帶來的安全隱患，全面提升金屬礦山采空區(qū)的安全性。