金屬礦山采空區(qū)處理方式及實施要點探究

馬發(fā)好

（云錫股份有限公司卡房分公司，云南 個舊 661000）

金屬礦產(chǎn)資源作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中非常重要的資源組成部分，在最近幾年的發(fā)展過程中，我國金屬礦山的開采規(guī)模和開采深度都在不斷擴張。隨著金屬礦山的開發(fā)工作量不斷加大，礦山內(nèi)部經(jīng)常會存在大面積的采空區(qū)，會直接影響到周圍巖體結(jié)構(gòu)的受力平衡，造成周圍巖體結(jié)構(gòu)和圍巖受力穩(wěn)定性下降，嚴重的情況下，甚至會出現(xiàn)采空區(qū)域的大面積坍塌事故，對整個金屬采礦工作以及工作人員的生命安全造成了重大威脅。因此，必須要對金屬礦山采空區(qū)域進行必要的防護處理，避免產(chǎn)生嚴重的安全事故。

1 金屬礦山采空區(qū)存在的主要問題分析

當前我國在金屬礦山的開采工作技術(shù)層次上，和國外一些發(fā)達國家相比仍然存在一定的差距，主要表現(xiàn)在金屬礦山開發(fā)工作中，無法順利完成采空區(qū)域的治理與防護工作。在我國國內(nèi)金屬礦開發(fā)工作過程中，專業(yè)技術(shù)工作人員的數(shù)量不足，同時專業(yè)技術(shù)工作人員的引進工作難度相對較大，這一問題的產(chǎn)生對整個礦山開采工作的順利進行造成了一定的影響。不但如此，我國某些地區(qū)存在的民采問題，對整個礦山的開發(fā)干擾程度相對較大，同時相關(guān)金屬礦開發(fā)工作單位，并沒有充分了解采空區(qū)域整體圍巖結(jié)構(gòu)受力情況，因此針對整個采空區(qū)域的防護和治理工作也存在較大的工作難度。在此工作基礎(chǔ)之上，針對一些小型的礦山地質(zhì)條件，在實際的開采和管理工作當中，沒有嚴格遵循礦山開發(fā)工作的標準管理規(guī)范要求，在采空區(qū)的防護設(shè)計工作上存在一定的偏差，因此造成整個采空區(qū)的安全性有所不足[1]。

在實踐工作過程中，某些金屬礦開采工作單位由于受到經(jīng)濟利益方面的驅(qū)使，大部分礦山企業(yè)單位在前期的規(guī)劃設(shè)計工作過程中，沒有對采空區(qū)域的處理工作給予充分重視，并且在整個治理工作的資金投入量上有所欠缺，因此造成金屬礦山采空區(qū)域的整體處理工作效果并不是非常理想。同時還存在部分金屬礦山開采單位，針對一些比較老舊的金屬礦區(qū)治理工作能力上有所不足，并且還存在比較明顯的礦山歷史性遺留問題。在針對一些遺留殘礦的回采工作當中，會進一步加大采空區(qū)的安全隱患問題。當前我國很多地區(qū)一些老礦山在金屬礦資源的儲備量上相對較低，甚至還存在一些廢舊礦山已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)型成為民營企業(yè)或者是私營企業(yè)的開發(fā)場地，在長時間的礦山開發(fā)工作中，并沒有對采空區(qū)域進行必要的防護處理，同時也沒有企業(yè)單位愿意承擔采空區(qū)的整治工作責任，造成整個金屬礦山采空區(qū)的安全隱患不斷加大，嚴重的情況下會直接造成整個礦山采空區(qū)坍塌，所造成的經(jīng)濟損失以及人員傷亡問題非常嚴重。由此可以看出，要想進一步推動我國金屬礦山開發(fā)工作的順利進行，必須要充分做好金屬礦山采空區(qū)的針對性處理工作，需要保證采空區(qū)的整體結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性[2]。

2 金屬礦山采空區(qū)處理工作方法分析

2.1 采空區(qū)封閉和崩落結(jié)合處理工作方法

有效結(jié)合我國某地區(qū)一處金屬礦山開采工作展開分析和研究，本次金屬礦山設(shè)計使用的是房柱式開采工作方法，柱體寬度大小為6.5m，支撐柱的寬度為6.0m，高度為8m~15m。在整個金屬礦山開采工作完成之后，所形成的采空區(qū)域范圍達到45萬m2，如果沒有對采空區(qū)進行必要的防護處理，會對整個礦山結(jié)構(gòu)的安全性以及對周圍的地質(zhì)條件穩(wěn)定性造成非常嚴重的影響。在本次金屬礦山采空區(qū)的處理工作當中，首先通過使用封閉法和崩落法，對采空區(qū)進行針對性處理，在處理工作當中首先使用的是CMS采空區(qū)探測系統(tǒng)，對整個金屬礦開發(fā)工作范圍所對應(yīng)的采空區(qū)進行全面勘測和分析，并且對整個采空區(qū)空間結(jié)構(gòu)進行三維模型分析。其次，對該礦山采空區(qū)的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性展開全面分析和研究，根據(jù)采空區(qū)穩(wěn)定性分析工作結(jié)果，將整個采空區(qū)有效劃分成若干個片區(qū)結(jié)構(gòu)，對于其中一些比較穩(wěn)定的片區(qū)處理工作，使用的是封閉式處理工作方法，可以通過采用崩落法對片區(qū)一些不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)空間進行防護處理。其中，在針對一些相對比較穩(wěn)定的采空區(qū)結(jié)構(gòu)進行處理工作中，所使用的封閉處理方法主要包含兩種：第一種是對采空區(qū)的通道部分，使用強度較大的混凝土材料進行封閉加固處理；第二，使用的是中深孔崩落的廢渣，對整個開發(fā)通道進行封閉處理。在針對礦山內(nèi)部不穩(wěn)定性采空區(qū)進行防護處理工作中，必須要有效考慮到采空區(qū)的實際范圍大小，在設(shè)計工作當中通過采取分次分區(qū)崩落工作方法，有效引導采空區(qū)上層結(jié)構(gòu)的圍巖結(jié)構(gòu)逐步冒落。與此同時，在開發(fā)施工當中為了進一步提高整個采空區(qū)的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，需要對整體的采空區(qū)范圍，使用高清視頻監(jiān)控的方法展開實時性監(jiān)測，并且在本次礦山采空區(qū)的處理工作效果方面表現(xiàn)非常明顯，可以實現(xiàn)對采空區(qū)內(nèi)部的各種安全隱患問題進行有效控制[3]。

2.2 采空區(qū)支撐法和填充法結(jié)合應(yīng)用

針對某金屬礦山采空區(qū)與處理工作作為研究對象，本次金屬礦山開發(fā)工作采用的是全面發(fā)展的模式，在采空區(qū)范圍內(nèi)流失了大量的支撐柱結(jié)構(gòu)，并且支撐住的邊線位置整體為弧線型結(jié)構(gòu)，其中還存在一部分礦柱中間量相對較小，同時采礦區(qū)的頂板和底板位置占地面積相對較大。礦柱之間的間距大小設(shè)定在5m~25m之間，并且礦柱的直徑相差量就到其中最小的為1m，最大的直徑差達到40m。礦山到采空區(qū)域高度范圍在4m~9m之間，同時整個采空區(qū)總面積達到10萬m2。在針對本次金屬礦山采空區(qū)進行處理工作過程中，礦山開采工作單位，經(jīng)過前期的地質(zhì)條件勘察工作之后，決定使用支撐法和填充法對采空區(qū)域進行有效處理，在具體的處理工作過程中，主要工作流程分為以下幾個方面：

首先，通過使用先進的激光3D掃描設(shè)備，對整個采空區(qū)的空間組成情況進行分析和研究，并且根據(jù)最終的空間掃描參數(shù)信息結(jié)果，對該礦山的采空區(qū)進行有效分類處理，同時對礦山采空區(qū)不穩(wěn)定位置，使用直接填充處理方法來進行處理，對于欠穩(wěn)定的空間區(qū)域，相關(guān)設(shè)計工作人員通過增加人工礦柱，或者在原有的支護柱周圍進行加固處理的方法，進一步提高支撐柱的受力性能和穩(wěn)定性。在填充工作過程中，相關(guān)工作人員通過使用廢渣進行采空區(qū)填充處理，在正式開始填充工作之前，需要對采空區(qū)內(nèi)部的所有水平入口位置進行墻體砌筑，做好內(nèi)部采空區(qū)的空間封堵工作，同時在墻體的底部位置預(yù)留排水孔。其他材料通過使用礦車直接運輸?shù)教畛鋮^(qū)域范圍，并且在填充閥的使用工作中，使用的是后接后退、由上而下、由內(nèi)向外進行采空區(qū)的材料填充工作，要保證填充材料可以完全填滿采空區(qū)的各個空間位置，同時在設(shè)計工作當中通過使用注漿的方法展開接頂處理。在本次采空區(qū)的處理過程當中，通過采取支撐法和填充法進行結(jié)合應(yīng)用，整個礦山采空區(qū)的加固防護處理效果非常明顯，同時在整個產(chǎn)業(yè)區(qū)域的處理工作成本投入量上可以得到進一步控制[4]。

2.3 封閉法和監(jiān)測法結(jié)合處理

某金屬礦山在經(jīng)歷長時間的開采工作之后，整個采空區(qū)的空間范圍相對較大，已經(jīng)超過了100萬m2，同時該礦山的采空區(qū)平均高度在13m左右，礦山開采工作方法主要是以房柱式開采方式為主。為了有效保證金屬礦山開采工作的安全性和穩(wěn)定性，在本次金屬礦山開采工作當中，通過采取封閉法和監(jiān)測法相結(jié)合的方法，對金屬礦山采空區(qū)進行有效治理，在實際的治理工作當中，主要分為以下幾個方面內(nèi)容：

首先，需要使用CMS空區(qū)域內(nèi)部進行全面探測，同時建立起采供區(qū)域三維空間結(jié)構(gòu)模型，通過對該采空區(qū)域的最大暴露面積進行測量，最終得到最大的暴露面積范圍達到3000m2，尤其是針對礦山區(qū)域內(nèi)部，采空區(qū)間隔離柱的整體規(guī)整程度,相對較低，同時采空區(qū)域的整體量相對較小，整個采空區(qū)域的規(guī)則性不突出。相關(guān)工作人員通過使用實驗性分析工作方法和三維模型結(jié)構(gòu)研究工作方法，有效得到整個金屬礦采空區(qū)的穩(wěn)定性條件情況，整個采空區(qū)并沒有受到外界因素的影響而產(chǎn)生較大的擾動問題。同時，因為受到環(huán)境保護工作以及無填充填料等各方面因素的影響和限制，經(jīng)過本次礦山開發(fā)工作單位的綜合研究和分析之后，在該礦區(qū)內(nèi)部通過采取格柵與齒型阻隔墻聯(lián)合封閉處理工作方法，配合使用多點位移和鉆孔應(yīng)力監(jiān)測方法，保證整個采空區(qū)的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。當產(chǎn)生局部受力變化異常問題時，可以通過鉆孔應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)，及時收集其中的應(yīng)力變化信息，做出正確的判斷和分析，避免產(chǎn)生嚴重的采空區(qū)坍塌問題[5]。

3 金屬礦山采空區(qū)處理工作實施工作要點分析

第一，需要有效建立起監(jiān)督和激勵工作機制，針對礦山采空區(qū)制定出相應(yīng)的治理工作策略?，F(xiàn)階段，由于我國很多地區(qū)的金屬礦山，在采空區(qū)的治理和防護工作方面并沒有加以充分重視，因此作為金屬礦山開采工作單位和政府單位，必須要聯(lián)合承擔起采空區(qū)的監(jiān)督和管理工作職責，同時為了進一步提高金屬礦山的采空區(qū)治理工作質(zhì)量。在制定相關(guān)治理工作策略工作中需要向其中加入必要的激勵工作機制，在具體的處理過程當中，可以從整個資金投入量、稅務(wù)收取等各方面，出臺相關(guān)的專項政策優(yōu)惠部分方案，同時作為市場監(jiān)管工作單位可以從工商執(zhí)照、年檢、采礦證明以及生產(chǎn)許可證明等多個方面監(jiān)察工作，有效完善對金屬礦材空區(qū)隱患問題的處理與考核工作，以此可以有效建立起更加科學完善的剛性約束控制機制，充分實現(xiàn)金屬礦山針對采空區(qū)的全面監(jiān)督和管理，有效降低采空區(qū)對整個金屬礦山的開發(fā)工作安全性所形成的不良影響[6]。

第二，需要進一步強化采空區(qū)處理技術(shù)保障措施。當前我國很多地區(qū)金屬礦山在實際的開采工作過程中，由于受到傳統(tǒng)金屬礦開采工作方法的影響出現(xiàn)比較明顯的粗放性開采工作問題。因此，在實際的金屬礦山開采工程當中，必須要從整個開采技術(shù)層面進行綜合分析和研究，通過對更加先進的現(xiàn)代化檢測工作手段加以合理應(yīng)用，有效保證金屬礦山可以在規(guī)定的時間范圍內(nèi)進行安全穩(wěn)定的開采。與此同時，相關(guān)礦山開采工作單位需要進一步加強各項礦山開采技術(shù)，以及相關(guān)管控工作政策的研究工作，要全面提高宏觀條件引導，合理整合各項科技資源，針對我國金屬和非金屬礦山采空區(qū)域的構(gòu)成特性進行全面分析和區(qū)分，并且有效聯(lián)合多項科技技術(shù)方法，對采空區(qū)的治理工作難題進行有效解決。一方面而言，可以和國際上一些先進的開采技術(shù)之間進行有效聯(lián)合，在開展工作過程中針對采空區(qū)的安全防護工作加以全面落實，進一步提高整個金屬礦山開采工作的安全性和提高金屬礦開采工作效率，同時還可以充分激發(fā)出企業(yè)單位的管控工作效率，保證各項技術(shù)的應(yīng)用更加科學合理，充分保證整個金屬礦山開采工作的安全性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上，由于技術(shù)空山采空區(qū)存在頂板冒落坍塌問題，并且在預(yù)測工作過程中會存在一定的工作難度，整個采空區(qū)的空間形態(tài)變化程度相對較大，空間整體分布比較雜亂，同時采空區(qū)的規(guī)整性相對較低，必須要有效做好各工作環(huán)節(jié)的勘察工作，采取針對性的采空區(qū)防護處理方法，全面提高金屬礦山開發(fā)工作的安全性和穩(wěn)定性。