矿山采空区治理探讨

赵立春

（甘肃省地质矿产开发局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000）

矿山采空区治理探讨

赵立春

（甘肃省地质矿产开发局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000）

环境保护已经提上我国议事日程，因此，对于矿山环境的治理，特别是矿山采空区的治理刻不容缓；由于采空区对于周边岩石的重力重新分布，导致岩石破坏、变形和移动，不仅成为严重的安全隐患，而且对于环境的也造成巨大的破坏。结合实际工作经验，着重就矿山采空区的治理方法进行叙述、分析和探讨。

矿山；采空区；治理

从计划经济走向市场经济以来，我国的经济发展取得了让世界瞩目的增长，强大的内需有力地拉动了国内矿业市场的繁荣，与之相对应的出现了大量的矿山企业，矿石产量的逐年增加伴随着矿山地下采空区大量的出现及采空区的大力治理[1]。国内外矿山企业近年来大力发展采空区处理技术，并取得了可喜成绩，使得采空区处理技术和方法日趋成熟。处理好采空区不仅是消除了潜在的安全隐患，奠定了矿山的可持续发展，而且对于环境的保护和恢复也起到了决定性作用。本文重点对采空区处理技术、方法及现状加以分析，并对今后的发展趋势进行探讨。

1 采空区的现状和分类

根据相关部门调查我国25个省457家大、中型矿山采空区，其调查范围涉及有色、黑色、黄金、建材、化工五个领域，调查统计资料显示，我国矿山采空区规模独立采空区主要集中在0.5～1.0万方之间，占总调查统计数的80.6%［2］；其次是1.0～3.0万方左右，占总调查统计数的17.6%；独立矿山采空区总规模主要集中在50方左右，占调查统计量的66.67%；其次是100.0～500.0万方左右，占调查统计量的17.3%。

按照行业分布来看：有色金属系统采空区总量主要集中在100～500万方之间的占总调查数的42.6%，500～1000万方之间的占29.2%；黑色金属系统采空区总量100～500万方之间的占总调查数的17.1%，500～1000万方之间的占15.3%，大于1000万方的占总调查数的55.1%；黄金矿山采空区总量小于50万方的占总调查量的16.6%，100～500万方的占总调查量的46.7%，500～1000万方的占总调查量的30.14%；化工矿山采空区主要集中在100～500万方之间，占总调查量的62.72%；建材矿山小于50万方的占总调查量的30.84%，100～500万方的占总调查量的41.1%。

综合上述统计数据可以看出，由于矿山属性的不同，采空区的大小也不尽相同；采空区的分布、特征与其矿体赋存的形状、大小、矿体倾角、采矿所采用的采矿方法、采场结构参数等因素有关。相当数量的采空区都不同程度的存在着安全隐患，个别矿山的采空区安全隐患还相当严准。另外，对于一些矿山秩序相对混乱的矿山，其采空区分布更加复杂，采空区的安全隐患更为令人担忧，治理难度也更加大。

2 采空区存在的原因

根据调查和研究分析，采空区治理难度大得主要原因有以下几种情况：

1）矿山企业对于采空区的后续处理和存在的安全隐患没有引起足够的重视，以致造成采空区积压现象严重；其次矿山企业为了短期经营行为和经济利益的驱使，在矿山开发之处就没有计划或者很少主动考虑到采空区的处理问题，从而造成采空区的大面积积压。

2）矿权界定不明确造成的混乱现象，这种现象特别是在改革开放以来更为明显，对于一些见效快、收益高的矿山，经常出现同一矿区多家业主采矿，露天、地下同时采矿，大矿、小矿同时上马等混乱局面，非法、无序的乱采滥挖现象十分普遍，从而使形成的采空区根本得不到有效治理，遗留下大量

的不明采空区群。

3）受技术力量的限制。矿山专业技术人员缺乏现象非常普遍，以地质工作者或者其他工作者替代专业技术人员的多面手现象比比皆是，新专业技术人才进不来，原有专业技术人员留不住，特别是一些小矿山或者民营企业，几乎就没有专业技术人员；这样势必就造成采空区的大量积压和有效的治理工作。

4）矿山开采的不规范和经济利益的驱使，使得一些矿山开采没有按照设计开采或者根本就没有设计资料，这种现象在一些中小型矿山或者民营矿山中普遍存在，开采的随意性大，预留的矿柱不规范，采空区错乱交替等；同时，受经济利益的驱使，对于形成的采空区不愿投资治理，对安全隐患抱有侥幸心理，将采空区积累的安全隐患风险和治理责任转嫁给地方政府部门。

5）历史遗留的老矿区问题，老矿区普遍存在矿源枯竭问题，这部分矿山一般都破产或者转型后有民营、私营或者股份企业接手开采回收残矿，这样就造成矿山的残矿回收和矿柱回收势必会造成安全风险的增大。

3 采空区的处理方法

采空区因采矿方法、规模的不同其处理方法也不尽相同，根据采矿方法的不同，采用合理的处理方法：

1）崩落法：崩落围岩处理采空区特点就是崩落围岩充填采空区并形成采空区内的缓冲保护层，防止采空区突然出现大面积塌方或者冒顶的安全隐患；此种方法适用于一些品位较低且适合于大面积采矿的矿石；它的特点是：能及时消除采空区，降低采空区造成大面积地压的剧烈活动，同时能简化工艺、提高工作效率、降低劳动强度和节约成本。其前提条件是a崩落不会对地表的设施、生产造成安全影响。b围岩的稳定性较差，易于大面积崩塌。c预留的矿柱和残矿已回收完毕。

2）充填法：充填法顾名思义就是利用外部材料填充采空区，采用废料或者其它材料通过充填井或者充填孔运输到采空区进行采空区的充填工作，以便达到控制地压活动，减少矿体上部下沉，同时还能降低矿石贫化提高安全系数；也是目前各类地下采矿常采用的一种有效方法。

3）矿柱法：矿柱法就是合理利用矿柱以便达到都采空区的有效保护；矿柱法有永留矿柱法和人工矿柱法；此法主要使用于顶板岩石比较稳定，且地表准许最终塌陷的矿山。用矿柱支撑采空区，在矿柱预留量不多的情况下，不仅能做到在回采过程中能做到安全生产，而且能做到在回采结束后采空区任然保持不塌陷；此种方法的应用前提是该矿岩石条件好，同时矿柱的预留设计要合理恰当，且采空区面积不宜过大，还要做好定期的岩石移动监测。

4）封闭隔离法：封闭隔离法是一种方法简便、陈本低投资小的方法，这种方法主要应用在较大或者矿体小且围岩稳定的金属矿山，其采矿形成的采空区即使有冒顶也不会影响到下部矿体的继续采矿和回采。采用这种采矿方式时，每隔一段距离必须要预留或者人工建筑一道一定厚度的隔离保护墙体，以防万一有崩塌现象发生时塌方的冲击波对工作人员造成伤亡；建造安全防护墙体厚度或者通往采空区通道安全长度可参照T.M.马拉霍夫提出的计算气体速度的公式进行计算：

式中：

Sk——采空区顶板暴露面积，m2；

g——重力加速度m/s2；

h——顶板冒落的高度，m；

c——顶板冒落系数，c=0.1～0.9；

b——可供逸出气体巷道的总断面积。

4 处理技术及方法的发展趋势

随着社会科技的发展，采矿技术的也在不断更新和发展，相应技术的提高，采空区的处理技术和方式、方法也越来月多样化；在不久的未来，先进的技术和各类先进设备的应用，自动化程度的提高，各类先进监测仪器的配套协同应用以及新型填充材料的应用，完善的制度和管理体制，能更好有效地处理采空区和监控采空区对周边岩层的影响和变化，预防和杜绝安全事故的发生。

［1］ 杨殿.金属矿床地下采矿［M］.长沙：中南工业大学出版社，1999.50-56.

［2］ 王启明.我国金属矿山采空区现状与治理对策分析[J]. 2009-06.

F407.1