论采空区安全处理的对策和措施

胡鹏

摘 要：在矿井施工的过程中，矿井的采空是在采矿的过程中必然会遇到的问题，它也使得矿井在安全生产的过程中隐患重重。而为了能够在全面消除这一隐患的基础上使得整体采矿的过程顺利地进行，那么一定要采用安全可靠的处理措施来应对采空过程中出现的种种问题。本文主要针对采空区的安全处理措施进行全面的探讨，最常用的措施主要包括水泥填充法、混凝土注浆法和其他类型的方法。

关键词：采空区；安全处理；处理对策；处理措施

中图分类号：F407.21 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0142-02

如果单纯地采用空场法和崩落法来开采地下矿山，那么往往会在下面形成一个巨大的地下采空区和崩落区。而每当采空区的面积达到一定的数量时，就会突然发生大规模的脱落和掉落等诸多灾难，从而造成重大的人员损失和财产损失。而大量的矿山事故经验表明：“如果没有及时处理采空区出现的各种情况，甚至选择在不恰当的地方与同一矿体和各种采矿方法相混合，那么矿山的内部自然会有预留和顶板崩落不充分的情況，这是造成矿山大面积地质灾害的根本原因[1]。针对采空区进行全面处理，实质是为了更好地分散和转移集中的部位，只有在过程中不断地降低岩体应力集中的程度，这样才能够使得应力最终达到相对平衡的状态，从而使地压更好地被控制，从而使得矿山始终都处于安全生产的状态中。

1 采空区概念

如果专注于矿井中各类开采部分，并对位于地下的矿床进行全方位地人工和机械方面的挖掘，那么势必会造成地表下面存在大范围的空洞。而所谓的采空区一旦在一定时间段内形成，那么周边范围的岩体势必会呈现重新分布的状态，最终使得岩石出现变形和被破坏的现象，甚至在整个过程中也会出现移动的情况，这也给之后矿山安全生产埋下重大的安全隐患。而为了更好地保证人员和机械设备始终处于安全使用的状态之中，并尽可能地减少地表和岩石移动的幅度，并在最终保证整体采空区不会发生塌陷的事件，在施工的过程中一定要重视关于地面建筑物结构的抗变形设计。

2 陕西某矿采空区产生的危害概况

2.1 危害的概况

在陕西某矿开采的过程中，本来一直采用的是无底柱浅孔留矿开采法。矿井的底部都有6-8m的顶底柱。而经过多年的开采，在井下已经形成了面积大约为66.8×105的采空区。整个采空区离地面最浅部位大约为50m的地方，地面上还不存在垮塌的痕迹。而在1号矿带和2号矿的矿带中，整个2号矿带主要包括三个不同号别的矿体，在井下形成了不同的矿体，并一直在被不断地开拓。

在充分调查了矿产存在的特点、现场工程地质调查的情况、岩石力学试验情况、岩体质量评价和岩体力学参数等多种要求之后，采用了包括Mathew稳定图、有限元分析方法、缓冲层厚度分析方法和其他各类技术方法来对该矿井的采空区进行更加全面的论证。

2.2 产生危害的主要类型

2.2.1 采空地面塌陷

如图1所示。

采空地面的塌陷是最主要的危害类型之一。在对采空区的稳定性进行分析之后，顶柱如果局部的跨度比较大，那么很有可能从局部就开始塌陷。而如果顶梁柱被全面的破坏，采空区又没有被及时的填充，那么采空区上下地盘就会因此失去支撑，最终在地面引发更大的塌陷。而如果在此过程中参照类似生产的矿山，针对整个矿山的上下盘选取65度左右的角度，这样才能够全面确定开采过程中错动的范围。

2.2.2 采空区上下盘与顶柱被破坏

虽然在整体矿山开采的过程中，其稳定性较好，整个开采的影响范围一直都被控制在3-15m的范围内，在之后并不会发生巨大的地压灾害。但针对主要开采的四号矿体，开采扰动区一般都集中在顶端和底端。随着其深度的不断增加，其应力集中程度也会随之增加[2]。在开采的过程中，整个采空区上下盘的3-15m的范围内会形成一个剪破坏区，在1-3m的范围内则会形成拉破坏区，之后所留下的顶柱的内部也会形成应力集中区。

2.2.3 突水与淹井产生的危害

在整个矿井下方存在三个号码的矿体，而整个矿区的北部则存在较多和较大的溶洞，从整体结构上来看，与附近的青山水库也始终处于相连通的状态。但1号矿带和2号矿带之间一直都存在着一层隔水层，这样一种结构的存在可以将整个矿带都更加安全地隔开。其中，2号矿带始终处于一个走向为东西向长条状的水文地质单元中。整体水文地质单元中本身又存在志留系的页岩和还没有被风化的隔水岩体。因为整个大气降水范围内的强度不是很大，地下水也会一直处于较为通畅的排泄状态，从地下涌入的水量较小。虽然该矿中的水文地质条件相对比较简单，但是如果在开采的过程中1号矿和2号矿之间的隔水层被破坏，那么在最后都会引发井下发生突然溃水的事件，从而使得整个矿山遭受巨大的损失。

3 采用的安全处理对策和措施

3.1 全面做好采空区的监测和观察工作

在开采和施工的过程中，一方面要全面做好安全防护措施，另外一方面又要做好全面的采空区地表塌陷监控工作。可以通过在塌陷区的周围建立观测的网点来实时观察塌陷区的安全管理状况。必要时可以在施工的现场设置专职的安全员，全面负责检查现场安全生产的状况。对于经常行进的人行道和作业区，必须要保证每天都有专门的人员进行巡回检查的工作，并随时做好浮石的检查和处理工作。

有关的安全生产管理部门一定要定期组织相关的管理人员对塌陷区进行全面的安全管理监督工作，并在此基础上全方位提出整改的意见。

3.2 适当采取稳固的措施

在开采的过程中，尤其需要根据巷道和开采处的稳固程度来对整体巷道的顶柱全面采用锚杆支护等各种防护的措施。如果采空区的跨度大于10米，那么也可以全面采用锚杆加固的措施或者针对其下部进行全面的支撑。

由于顶板特征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同采空区常用处理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支撑法等。采用全部垮落法处理采空区简单可靠、费用少，所以凡是条件合适时均应尽可能采用这种方法。我国开采薄及中厚煤层和大部分厚煤层时，几乎全部采用全部垮落法如图2所示。

3.3 全面采用“探水安全技术”

在矿井中施工的过程中经常会遇到突水的情况，这会严重威胁整个项目的安全生产和施工人员的人身安全。因此，在施工之前就应该全面编制好全面的探水方案，并在此过程中严格执行安全技术措施[3]。在检查的过程中，尤其要在坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，并在此过程中先对含水层发育的地段或者刚刚接触的附件地区采用局部注浆或者堵水的措施，这样才能够防止在巷道施工的过程中突然发生涌水的事故。如果正好在施工的过程中遇到含水层，那么尤其应该先通知技术人员，然后再打探水孔。

3.4 严格选用合适的采矿法

在开采的过程中，尤其需要严格选用浅孔留矿开采法和其他各种类型的采场结构参数，并在设计整个空间的过程中留下足够尺寸的顶柱和间柱，以便能够在最后全面坚持合理的开采顺序，并在此过程中合理确定整体巷道的断面形状和大小。

3.5 建立全面的安全巡查制度

在针对采空区进行安全处理的过程中，要在全面建立安全技术和操作制度的基础上，更好地全面加强安全技术的培训，只有这样才能够在根本上全面提高职工的技术素质。针对经常有行人存在的巷道，一定要每天都安排相关的人员进行巡查，如果遇到真的存在松动的底端，那么一定要及时进行处理。面对有危险的场所，可以通过设置专门的警告标志阻止相关的人员进入。

4 结语

本文先引入陕西某矿采空区产生的危害，再对矿井采空区开采过程中经常会用到的处理措施进行全面的总结。应该说每一种安全处理措施都各自有各自的利弊。也因此，在实际运用的过程中，我们尤其需要针对每个项目不同的特点和地理条件采用不同的安全处理措施，这样才能够最大限度地实现矿井资源开采效益的最大化。

参考文献

[1]罗毅莎，姚振巩.采空区安全处理的对策措施研究[J].采矿技术，2015，（3）：125-129.

[2]黄银海，严涛.宜昌磷矿采空区治理对策探讨[J].采矿技术，2016，（3）：63-66.

[3]李俊平，钱新明，郑兆强.采空场处理的研究进展[J].中国相业，2016，（4）：12-15.