礦山采空區(qū)建筑安全與施工技術(shù)

郭 君

（大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北 黃石 435005）

礦山開采雖然能夠獲得較多的煤炭資源，但是開采后會形成采空區(qū)，對周邊地形、建筑或農(nóng)田造成很大的安全隱患，極易出現(xiàn)坍塌等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人的生活安全與財產(chǎn)安全。對此，礦山采空區(qū)建設(shè)勢在必行。文章以此為切入點，探究采空區(qū)建筑安全與施工技術(shù)，為采空區(qū)處理提供可參考價值。

1 概述

采空區(qū)就是礦山開采后所形成的空礦山區(qū)域，相比未開采的礦山而言，采空區(qū)危險性更高。因為礦山開采后會使地表失去原有土質(zhì)結(jié)構(gòu)的支撐，導(dǎo)致地表形態(tài)、結(jié)構(gòu)等轉(zhuǎn)變，如果不對采空區(qū)進(jìn)行安全性防范措施和處理，極易形成坍塌現(xiàn)象，損害周邊建筑和地質(zhì)。從當(dāng)前礦山開采工作來看，開采企業(yè)和人員并沒有意識到采空區(qū)的危險性，而是將重點放于煤礦開采和生產(chǎn)作業(yè)過程中，這樣一旦發(fā)生危險，后果相當(dāng)嚴(yán)重，不僅影響礦山開采進(jìn)程和效率，甚至?xí)χ苓吔ㄖ?、土質(zhì)，以及人身安全造成威脅。據(jù)調(diào)查顯示，當(dāng)前我國極易發(fā)生采空區(qū)坍塌的地域包括華北、東北和西北等地，所造成的危險性極高。

據(jù)相關(guān)調(diào)查和預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，目前我國采空區(qū)塌陷系統(tǒng)已超過2400m2/萬t，說明我國對于采空區(qū)重視程度不夠，造成危害系數(shù)較高。這就需要有關(guān)部門加強對采空區(qū)的管理，以及制度要求的編制，同時要重新劃分重點，將礦山開采工作流程和重點放在采空區(qū)治理層面，以此進(jìn)一步加強防范，降低礦山開采的危險系數(shù)和對周邊地形、地表等的影響，進(jìn)而推動礦山的安全、可持續(xù)開采。

2 礦山采空區(qū)加強建筑安全的具體策略

2.1 管理人員提高對采空區(qū)安全的重視程度

就目前來看，我國大部分采空區(qū)普遍存在很多的安全問題，究其原因主要是有關(guān)管理工作人員缺乏對采空區(qū)建筑安全性與穩(wěn)定性的高度重視，所以管理工作人員想要提高礦山采空區(qū)建筑的穩(wěn)定性與安全性，就要提高對采空區(qū)安全性的重視程度，選擇相應(yīng)的解決措施以不斷優(yōu)化采空區(qū)建筑安全制度體系，盡量規(guī)避每個采空區(qū)建筑發(fā)生安全問題，為礦山的正常開采提供便利的條件。生產(chǎn)與安全是企業(yè)發(fā)展中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有保證采空區(qū)施工的安全性，才可以加快采空區(qū)建筑建設(shè)工作的順利進(jìn)行。礦山與其他行業(yè)之間存在的主要差別是其面臨的安全風(fēng)險因素較多，面對這種發(fā)展背景，有關(guān)管理工作人員需要增強自身對安全意識的認(rèn)知，將安全當(dāng)作長遠(yuǎn)發(fā)展的主要元素，如此才可以使采空區(qū)建筑施工工作順利開展。

2.2 確保開采順序的科學(xué)性與合理性

通過對采空區(qū)塌陷的原因進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，很多采空區(qū)存在問題都是由于礦山在挖掘過程中選取的開采順序不合理造成的。比如，在挖掘礦山期間，有些開采企業(yè)由下而上地進(jìn)行施工，同時在控制兩層之間距離上未全面考慮地層條件，導(dǎo)致兩層之間的距離控制不合理，在挖掘下層礦體的前提下，開采上層礦體就會導(dǎo)致上層礦體出現(xiàn)變形等，在一定程度上為采空區(qū)提高了塌陷的概率。所以，在挖掘礦山期間需要按照由上而下的順序開展工作，同時結(jié)合地層條件控制開采層之間的距離，如此可以有效規(guī)避采空區(qū)發(fā)生安全問題。

除此之外，礦山在挖掘期間還需要合理運用間隔回采的方式，這種開采方式可以減少地壓。為了使采空區(qū)的安全性與穩(wěn)定性得到有效保障，許多礦區(qū)在挖掘過程中都會運用間隔回采的方法，倘若因為地形的因素不方便采取回采措施時，可以采取兩側(cè)礦房冒落的方式，以便于擴展有關(guān)應(yīng)力升高帶，如此就會構(gòu)建一個較大的免壓拱，有利于使中間采場位于應(yīng)力降低區(qū)域中。隨著應(yīng)力的不斷下降，有利于加強對采空區(qū)的保護(hù)，從而在一定程度上使采空區(qū)的安全性與穩(wěn)定性得到有效保障。

2.3 加強地壓檢測

在對礦山采空區(qū)建筑進(jìn)行建設(shè)的過程中，施工人員需要提升對地壓檢測的重視程度，明確地壓檢測對采空區(qū)安全的重要性。對此，需要建立專業(yè)的檢測隊伍，保證檢測隊伍的綜合能力和水平，采用多種檢測方式，盡可能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如，在檢測礦柱時，檢測人員可以根據(jù)礦柱的響音進(jìn)而判斷礦柱表面是否出現(xiàn)裂縫、斷裂等情況，以此對地壓有一個大致的了解，然后結(jié)合礦柱情況，設(shè)計預(yù)防措施。另外，對于木柱受壓情況進(jìn)行檢測的過程中，可以將木柱的裂縫、折斷情況作為依據(jù)。這樣采用多種檢測方式，能夠保證相關(guān)施工人員對地壓情況有一個全面的了解，進(jìn)而采取有效的預(yù)防措施，避免采空區(qū)出現(xiàn)塌陷情況。因此，施工人員需要提升對地壓監(jiān)測的重視，應(yīng)用各種檢測方式，并將檢測結(jié)果作為地壓情況的參考依據(jù)，采取必要的措施，提升采空區(qū)的安全性和穩(wěn)定性。

3 礦山采空區(qū)建筑施工技術(shù)分析

3.1 成孔灌注樁技術(shù)

成孔灌注樁技術(shù)作為礦山采空區(qū)建筑施工中比較最常用的一種技術(shù)，有效應(yīng)用該技術(shù)可以極大提升采空區(qū)持力情況，使礦山采空區(qū)建筑工程滿足持力層需求。在應(yīng)用成孔灌注樁技術(shù)過程時，技術(shù)工作人員要重點關(guān)注鉆孔深度和成孔之間的尺寸，兩者必須保持一致性。在具體應(yīng)用成孔灌裝技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)礦山工程實際情況和施工條件合理調(diào)整施工方法，若受到一些施工條件的影響，可以將一部分建筑工程在采空區(qū)施工過程中進(jìn)行平基巖面的鏟平處理，目的是進(jìn)一步提高柱支撐牢靠性。除此之外，若在允許的施工環(huán)境和施工條件下，可以在采空區(qū)施工處理時采取氣動潛孔錘綜合施工方法完成采空區(qū)施工任務(wù)。就目前來說，我國在某些項目工程中已經(jīng)開始應(yīng)用了人工成孔灌注樁施工技術(shù)，因此，其他建筑行業(yè)和施工單位應(yīng)給予充分重視。另外，在我國某工程項目中，應(yīng)用鉆探技術(shù)時積極創(chuàng)新了氣動潛孔錘（采空區(qū)段）聯(lián)合繩索取芯（采空區(qū)下部段）技術(shù)的綜合性施工方法，安全并高效穿過了五層采空區(qū)，并深入至495.71m施工處，有效解決了煤田鉆探多層采空區(qū)深部勘探難題，從而更優(yōu)質(zhì)地完成了礦山采空區(qū)施工任務(wù)?？傊?，成孔灌注樁技術(shù)在采空區(qū)中的應(yīng)用實現(xiàn)了施工針對性、適用性和科學(xué)性，在我國礦山工程施工領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

3.2 高壓旋噴注漿技術(shù)

高壓旋噴注漿技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用到礦上采空區(qū)作業(yè)中，其主要目的是最大程度地保障采空區(qū)能夠承受一定的壓力。高壓旋噴注漿技術(shù)的有效使用，不僅可以最大程度規(guī)避新土洞情況的發(fā)生，而且能夠進(jìn)一步確保其具有很強的承載壓力的水平。除此之外，這種技術(shù)能夠規(guī)避抽排水作業(yè)的發(fā)生，無形之中大大地加強了建筑施工效率，為建筑企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)會應(yīng)用到以混凝土為主的漿液，這就要求施工時確?；炷羾?yán)格按照施工要求進(jìn)行，達(dá)到施工所需標(biāo)準(zhǔn)，并對混凝土質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制。

3.3 廢石充填技術(shù)

根據(jù)礦山質(zhì)地特點合理應(yīng)用廢石充填技術(shù)，并根據(jù)礦脈等結(jié)構(gòu)制定合理的充填系數(shù)。填充范圍可以充分借助低壓活動進(jìn)行有效的劃分，具體可以劃分為三個層次，即“一般充填區(qū)域”“次要填充區(qū)域”“主要填充區(qū)域”。其中，一般充填區(qū)域主要是針對穩(wěn)固方面很強、礦脈比較少的區(qū)域，填充系數(shù)在0.3～0.5；次要填好區(qū)域則是充填系數(shù)在0.5～0.6，采空區(qū)比較縝密，但是相對體積卻很大，靠近下盤區(qū)域相對少、疏；主要充填區(qū)域針對的采空區(qū)比較縝密，圍巖處于松軟狀態(tài)，并且填充系數(shù)要大于0.6。

除此之外，廢石充填溜井一般情況下為矩形樣式的斷層面，在實際施工過程中要嚴(yán)格依據(jù)施工方案來明確其所需要的規(guī)格并進(jìn)行合理的布置，一般為垂直方向或者傾斜方向。充填采取周圍下盤可以進(jìn)行充填井的規(guī)范作業(yè)，并且采場附近一面能夠布置2個及多個充填井，但是注意充填井與充填井之間的距離要保持在大概20m。在運輸廢石時，一般是利用豎井等方式運輸?shù)街付ㄎ恢?，通過電動機車將其送至溜井處，從而將廢石運輸至不同區(qū)域的中段，最后被運輸?shù)街付ǖ某涮罹诟浇?，將廢石卸下等待充填作業(yè)?？偟膩碚f，該技術(shù)操作起來比較方便，易于掌控。廢石充填要和建筑施工中環(huán)節(jié)有機結(jié)合起來，進(jìn)行統(tǒng)一部署與管控。在進(jìn)行施工前，相關(guān)人員要認(rèn)真對施工現(xiàn)場以及附近狀況進(jìn)行排查，尤其是對采空區(qū)所有的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢查，制定合理的施工方案與防范措施，待出現(xiàn)問題后能夠及時采取措施處理；在進(jìn)行充填以前，要全面封閉相關(guān)關(guān)口，包括出口以及漏斗口，對不一些不夠牢穩(wěn)的地段進(jìn)行重點保護(hù)與加固作業(yè)；充填過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，以最大程度降低滾動為前提，充填要選擇從兩端開展作業(yè)，以最大程度地降低對間柱的損壞。

4 結(jié)束語

總體來說，隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，有效加強了礦山采空區(qū)的治理工作。針對采空區(qū)建筑施工，管理人員提高對采空區(qū)安全的重視程度，確保開采順序的科學(xué)性與合理性，強化地壓檢測工作，根據(jù)實際情況合理選用新技術(shù)，并采取措施不斷提高安全管控能力，以加強地基的承載能力，保障礦山的可持續(xù)發(fā)展，使人與生態(tài)和諧共處。