金属矿山地下采空区处理方案的优化研究

安科越

（太钢集团岚县矿业有限公司 山西太原 033504）

前言

我国地下矿山采空区分布范围广，开采总量大，据资料初步统计，我国地下矿山采空区共计12.79亿m3，广泛分布于我国的28个省（市/区），地下采空区的存在，会引发透水，坍塌，冒顶片帮等事故。据统计，由于地下采空区引起的透水等事故的起数和死亡人数分别占地下矿山事故总量的42.3%和45.9%。同时，地下采空区的存在，也会威胁到周边地区的生产生活安全，地下采空区的陷落会引起地表的陷落，引发地裂等灾害，地表形态的改变也会在一定程度上引起水土流失等灾害，给当地的自然环境，社会生产生活，社会经济的发展造成严重的影响。

1 金属矿山地下采空区治理的必要性

（1）矿山地下采空区会引发重大的矿采事故。由于金属矿山地下采空区结构不够稳定，地质条件又较为复杂，在一些外力的影响下，会发生透水，崩塌，冒顶片帮等采矿事故的发生。例如2011年的山东潍坊昌邑正东矿业有限公司盘马埠铁矿7.10重大透水事故，导致井下当班31名工作人员24人被困井下。

（2）矿山地下采空区不能够在合理的时间内得到安全有效的治理。由于监管、治理难度大，一些矿山采空区不能够及时被重视起来，不能够在短时间内采取合理的措施进行相关的治理工作。在经济利益的驱使下，一些矿主不愿再花费相关的资金进行采空区的回填或者采取其它有效的治理措施，更有甚者甚至将开采过程中为保持开采工作安全进行而留存的矿柱进行二次开采，更加剧了采空区的安全隐患。

（3）金属矿山地下采空区的存在会制约当地经济的发展，造成当地社会关系的不和谐，违背可持续发展的战略。地下采空区的存在会在一定程度上限制当地经济的可持续性发展，同时，地下采空区的存在会诱发矿采地区的地表的变化，会引发地表塌陷，地裂等，破坏该地区的生态环境，造成植被破坏，地表破坏，进而会引发水土流失，泥石流，崩塌等地质灾害。

2 金属矿山地下采空区治理的措施

对于金属矿山地下采空区，我们依据它的具体结构，地质条件等实行封闭、崩落、加固和充填等治理方法。

（1）充填，即进行采空区回填。在那些不允许造成地表塌陷的地下采空区，如采空区上方是露天采矿区，建筑物区等，我们一般推荐采用采空区回填的方式进行治理。充填法是采用自然地表脱落剥离的各种废石，开采过程中产生的废石、矿渣等作为填充料，通过开采过程中的钻孔，天井，或者充填专用的管道使填充料自流或者加压使之填充到地下采空区。使用这种方式，首先要要求采空区有钻孔，矿井，巷道等相通连，能够使填充料进入地下采空区，其次是要求作业过程能够得到具体的采空区的信息，例如采空区的具体位置，采空区范围体积，各条回填管道（钻孔、天井、巷道）的具体信息。

使用充填法措施的优点在于填充的物料较易于收集，填充治理速度快，见效快，充填后的采空区比较致密。但是也存在着充填成本比较高，作业难度大的问题，而且要做到合理的充填，还需要花费时间研究一个合理的方案。

（2）封闭，即对金属矿山地下采空区进行区域封闭。由于采空区岩体应力集中需要一定的时间，量变是质变的基础，由量变达到质变（即岩体集中应力达到极限）需要一定的过程，在这个过程中还是相对安全的，所以，在这个过程中，应当及时的将生产生活区域从这个地区搬离，及时地将该地区的人口等撤离出危险区域。放任采空区的存在，当人员等撤离出该区域之后，即使在此之后发生了崩塌，地裂，地表陷落等问题，也不会造成大的人员伤亡或者财产损失。相对于回填措施，对采空区进行封闭处理是比较经济的一种措施，封闭区域成本较低，而且也不需要花费大量的人力物力或者时间，治理较为简便快捷。

（3）崩落，即通过崩落金属矿山地下采空区上盘围岩的方法，使岩石能够充满采空区，并且形成一个可以防止采空区大量岩石突然冒落造成危害的缓冲岩石垫层。崩落的方法主要有自然崩落和强制崩落。一般来说，当岩石暴露面积达到一定程度后会崩落，但由于岩体结构，地质结构等复杂的环境下，岩体可能会提前崩落。当周围岩体稳定，不易自然崩落时，也采用强制崩落，强制崩落主要是通过人工爆破的方式，强制围岩进行崩落以充满采空区，形成缓冲垫层，常见的爆破方式有深孔爆破和药室爆破。爆破部位的选定还要根据岩体的厚度和倾角等进行进一步的测定。

3 金属矿山地下采空区治理的重要意义

（1）采空区的治理能够有效的降低采空区危害的发生，避免透水事故，崩塌事故等的发生，减少人身财产损失。

（2）采空区治理能够有效的缓解当地的社会矛盾关系，采空区的治理会避免形成地裂，地表塌陷等问题，从而缓解当地居民，当地农民等与矿方的矛盾，从而促进形成良好的社会关系，有利于社会和谐。

（3）采空区治理能够较好的保护当地的生态环境，减少对当地生态的过度影响，不会过度的改变地表形态而造成水土流失灾害的产生，遵循了可持续发展的战略，能够促进经济的可持续性发展。

4 结语

金属矿山地下采空区的治理问题极为严峻，需要我们给予更多的重视，采取更加行之有效的措施，预防，治理它可能带来的一系列自然，社会问题，坚持可持续发展战略，实现人与自然的和谐发展。

[1]田京祥．矿产资源．山东科学技术出版社，2013.

[2]（国家安全监管总局）金属非金属地下矿山采空区治理工作方案（征求意见稿）.

[3]康宏申，秦海清．煤矿安全经济开采研究．煤炭工业出版社，2011.