金屬非金屬地采礦山采空區(qū)治理方案的優(yōu)化研究

陳華才

（福建省南平市安生科技咨詢有限公司，福建南平 353000）

0 引言

近些年來，我國地采礦山遍布比較寬泛，礦山的開采數(shù)量在急劇增加。目前金屬非金屬地下開采礦山分布在我國各個(gè)省份，大面積采空區(qū)的產(chǎn)生直接威脅著礦產(chǎn)資源開發(fā)工作的安全開展，此種威脅一般呈現(xiàn)在兩處：①地下采空區(qū)的頂板或者是地表非常容易出現(xiàn)塌陷，致使地面出現(xiàn)下沉或者是開裂的情況，對地下安全作業(yè)環(huán)境帶來影響，容易引發(fā)安全事故；②在地下開采作業(yè)過程中，如未對采空區(qū)及時(shí)進(jìn)行處理，爆破振動(dòng)也將會(huì)直接影響采空區(qū)頂板及采空區(qū)周邊的圍巖，可能導(dǎo)致巖體原有的裂隙持續(xù)變大，頂板或邊幫的巖體不穩(wěn)固，地表水也可能沿著裂隙進(jìn)入采空區(qū)，從而進(jìn)一步影響采空區(qū)的穩(wěn)定，甚至引發(fā)透水事故，不能保證井下作業(yè)人員的人身安全，帶來嚴(yán)重的安全隱患。

1 地采礦山采空區(qū)出現(xiàn)的問題

1.1 地采礦山采空區(qū)容易導(dǎo)致安全事故發(fā)生

由于地下開采作業(yè)破壞了巖石原有的應(yīng)力平衡結(jié)構(gòu)，采空區(qū)周圍的圍巖及頂板結(jié)構(gòu)不是很穩(wěn)定，如地下采空區(qū)周邊所處的地質(zhì)環(huán)境又比較復(fù)雜，采空區(qū)如沒有及時(shí)得到治理，人員又進(jìn)入采空區(qū)作業(yè)，往往容易發(fā)生采空區(qū)塌陷以及頂板冒落的情況，最終致使事故的發(fā)生。這就要求各個(gè)礦山企業(yè)要注重對采空區(qū)采取處理舉措，保證井下作業(yè)人員的人身安全以及開采作業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)。

1.2 地采礦山采空區(qū)無法獲取高效解決

金屬非金屬礦產(chǎn)資源的開采在很大程度上直接加快了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，持續(xù)地滿足我國對礦產(chǎn)資源的需求，可是長時(shí)間進(jìn)行的礦產(chǎn)資源開采也致使采空區(qū)安全監(jiān)管工作難度進(jìn)一步的加大，如金屬非金屬地采礦山采空區(qū)沒有得到高效的治理，則沒有辦法在短時(shí)期中使地下礦山采空區(qū)安全狀況得到有效的改善[1]。尤其是一些企業(yè)想要獲取高額的經(jīng)濟(jì)效益，不愿意投入成本及時(shí)去治理地下采空區(qū)，并且還有部分企業(yè)在開采礦產(chǎn)資源的時(shí)候，在規(guī)定期限內(nèi)回采一些為保證采場、巷道的穩(wěn)固而用來支撐的保安礦柱，直接致使地下采空區(qū)的安全隱患大幅提升。

1.3 地采礦山采空區(qū)和可持續(xù)發(fā)展目的違背

金屬非金屬礦山地下采空區(qū)直接制約了經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，和我國提倡的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃相違背。從實(shí)踐上看，大量的地下采礦區(qū)不單單是對采礦工作的穩(wěn)步進(jìn)行以及井下作業(yè)人員的人身安全造成的威脅，還直接影響了經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步前進(jìn)，進(jìn)一步阻礙了全國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況[2]。并且，地下采空區(qū)一般會(huì)致使礦區(qū)的地表發(fā)生位移變化，容易引起地表下沉或者是地面開裂的情況，直接破壞了周邊的環(huán)境，并且還破壞了周圍的綠植，進(jìn)一步增大采礦地區(qū)水土流失的現(xiàn)象，有可能還會(huì)致使泥石流以及塌陷事故的發(fā)生，直接破壞了自然環(huán)境。

2 金屬非金屬地采礦山采空區(qū)的解決方式

為了解決好地采礦山采空區(qū)的問題，那么就需要依照采空區(qū)的巖體結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)狀況，進(jìn)一步展開研究，使用科學(xué)合理的方式進(jìn)行治理。一般來說，采空區(qū)的治理可采取以下幾種方式，各個(gè)礦山可根據(jù)實(shí)際情況采取不同的方式來治理采空區(qū)。

2.1 充填采空區(qū)

很多地下采空區(qū)禁止出現(xiàn)地表下沉的情況，例如，地下采空區(qū)的地表一般是建筑物所處地方或者是露天采礦的作業(yè)區(qū)域等，就此種種類的地下采空區(qū)，通常，充填采空區(qū)是治理地下礦山采空區(qū)最高效的一種方式[3]。充填采空區(qū)選取的物料一般從本地取材，以節(jié)約充填成本。充填物料一般可選用在開采過程當(dāng)中采掘出來的廢石以及選礦后的尾砂。采用廢石充填采空區(qū)可以減少廢石在地表的排放，減少環(huán)境的破壞，保護(hù)自然環(huán)境。采用尾砂膠結(jié)充填可以減少尾砂的排放，從而延長尾礦庫的服務(wù)年限。其中尾砂充填基本上就是將尾砂充填料通過充填管道、充填井或者是專用通道，將填充材料加壓，促使尾砂充填料充填到地下采空區(qū)，進(jìn)一步填滿采空區(qū)。此種解決的方法有幾方面需要引起注意：首先，地下采空區(qū)需要巷道以及充填井之間進(jìn)行連接，促使充填的材料能夠準(zhǔn)確的流入到采空區(qū)域當(dāng)中，簡單來講，就是需要專門的通道才可以將填充材料準(zhǔn)確的傳送到地下采礦地下采空區(qū)當(dāng)中。其次，在實(shí)施填充作業(yè)前，需要摸清采空區(qū)的詳細(xì)分布情況，像地下采空區(qū)的方位、界限、體積以及回填通道的具體方位等。然后，在實(shí)施填充作業(yè)之前還要砌筑充填擋墻，對所有與采空區(qū)聯(lián)通的出礦巷道、出礦漏斗、人行通風(fēng)井下部、采場聯(lián)絡(luò)巷等進(jìn)行封堵，形成密閉充填區(qū)，下放充填料進(jìn)行充填。此種解決方法的優(yōu)點(diǎn)就是采集充填材料極其便捷，解決地下采空區(qū)的效率比較高，并且成效非常明顯，在填充好地下采空區(qū)之后，充填的材料就可以緊實(shí)的填滿采空區(qū)。但是此方式的劣勢就是充填地下采空區(qū)的工作難度是比較大的，需建立充填站消耗的成本也比較高；并且，要想從根本上充填好采空區(qū)，還需要策劃出完整的充填設(shè)計(jì)方案。

2.2 封閉采空區(qū)

地下采空區(qū)周圍的巖石應(yīng)力要想全面集中起來，一般必須消耗非常多的時(shí)間，量變是質(zhì)變的首要基礎(chǔ)，地下采空區(qū)周圍巖石應(yīng)力集中到達(dá)最大限度就需要經(jīng)歷比較長的過程，在這個(gè)時(shí)期中，地下采空區(qū)相對來說還是比較安全的。所以和充填的方式進(jìn)行比較，封閉采空區(qū)是采取砌筑封閉墻的方式處理采空區(qū)，即把采空區(qū)通向生產(chǎn)區(qū)域的通道密閉或隔離，以防止采空區(qū)周圍巖石突然冒落時(shí)瞬間產(chǎn)生的空氣沖擊波對生產(chǎn)區(qū)域產(chǎn)生危害。封閉地下采空區(qū)成本不高，在解決的時(shí)候也不需要大量的人力以及物力，所花費(fèi)的時(shí)間也是比較短的，程序也是比較簡單以及快速。對于圍巖條件好、暴露空間小、孤立的采空區(qū)可采取封閉處理方式。

2.3 崩落采空區(qū)頂板巖石

對金屬非金屬礦山地下采空區(qū)頂板巖石展開崩落解決，能夠使得崩落之后的巖石填充到采空區(qū)當(dāng)中，并且還可以產(chǎn)生緩沖層，這個(gè)緩沖層可以減少巖體掉落出現(xiàn)的沖擊力。自行掉落以及人工崩落是對地下采空區(qū)實(shí)施崩落解決的主要方法。就自然崩落來講，假設(shè)巖石暴露的時(shí)間比較長或者是面積比較大，巖石自己就會(huì)掉落，簡單來講，巖體結(jié)構(gòu)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)都對巖體崩落有著直接的聯(lián)系，巖體還會(huì)在預(yù)定的時(shí)間前期就出現(xiàn)崩落。如若采空區(qū)周圍的巖石結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，那么就沒有辦法自行掉落，這時(shí)候就需要人工進(jìn)行干預(yù)，強(qiáng)行崩落。一般采用崩落充填采空區(qū)時(shí)要求地表應(yīng)無需要保護(hù)的重要建構(gòu)筑物，地表允許塌陷。

2.4 聯(lián)合法

簡單來講，聯(lián)合法就是在一個(gè)采空區(qū)中針對分析出來的手段全部進(jìn)行使用，因?yàn)橐陨蠋追N方式中，單一的存在都有著一定的限制，所以，在對以上幾種方式展開運(yùn)用的時(shí)候能夠?qū)⒚總€(gè)方式當(dāng)中的優(yōu)勢最大化展現(xiàn)出來。聯(lián)合法是使用程度最為寬泛的采空區(qū)處理方式，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中是比較多的。例如，封閉法單一進(jìn)行運(yùn)用的情況不多，封閉法一般是協(xié)助崩落法一起來運(yùn)用的，充填法的運(yùn)用通常情況下也需要采空區(qū)封閉法的協(xié)作。但是，封閉空區(qū)法以及自然崩落法的運(yùn)用總體來講都是比較實(shí)惠的方式，在符合條件的范圍下，盡可能運(yùn)用。

3 處理金屬礦山地下采空區(qū)的關(guān)鍵意義

解決好金屬礦山地下采空區(qū)的意義極其關(guān)鍵，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）解決好地下采空區(qū)能夠?qū)⒌叵虏煽諈^(qū)危險(xiǎn)的出現(xiàn)最大化降到最大程度，杜絕出現(xiàn)透水以及崩塌等采礦安全事故，進(jìn)一步保證采礦工作者的人身安全以及財(cái)產(chǎn)安全，極大限度上降低因?yàn)橹卮蟀踩鹿视绊懡?jīng)濟(jì)效益。

（2）處置好低下采空區(qū)能夠促使所在區(qū)域的社會(huì)矛盾關(guān)系得到極大限度的緩解，將礦山的采空區(qū)解決好，不但能夠禁止礦區(qū)地面出現(xiàn)裂縫以及坍塌的問題，還可以維護(hù)所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，使用此種方式，不僅能夠促使采礦企業(yè)和當(dāng)?shù)厝罕娭g的關(guān)系得到提升，還可以進(jìn)一步推進(jìn)優(yōu)良社會(huì)關(guān)系的形成，保證社會(huì)能夠友好以及順利的發(fā)展，推進(jìn)所在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)步前進(jìn)。

（3）解決好地下采空區(qū)可以極大程度上維護(hù)所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，落實(shí)環(huán)保的觀念，能夠保證采礦工作不會(huì)對所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成巨大危害，高效防止采空區(qū)致使地面狀況出現(xiàn)極大的變化，防止水土流失，這不僅和環(huán)保的觀念符合，并且還能夠確保我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步前進(jìn)。

4 結(jié)束語

目前我國每個(gè)地區(qū)都有著金屬非金屬礦山地下采空區(qū)域，直接影響了井下作業(yè)人員以及周圍居住者的人身安全，阻礙了開采任務(wù)的順利進(jìn)行，阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。那么這時(shí)候各個(gè)礦山企業(yè)就需要使用多種科學(xué)的解決舉措來處理好地下采礦區(qū)，確保采礦工作可以安全、穩(wěn)定的開展。