浅谈矿山采空区建筑安全与施工技术

叶 超

（江西下垄钨业有限公司，江西 赣州 341518）

在矿山开采的过程中，会采用打通过山隧道的方式来逐步的打通井口到矿石所在位置，随着采挖的矿石不断运出地下也就形成了采空区。我国是钨业大国，钨的储量和产量都是世界首位，中南地区是我国钨业的起源，由于开采数目多，形成采空区群，采空区具有塌陷的危害，会引发钨矿地区综合性的损害，时刻威胁着井下作业员工的生命安全。即使在开采完成后，采空区也会造成地面下沉形成积水，使农田无法耕种。本文具体探讨钨矿采空区的建筑安全和施工技术。

1 采空区的形成

采空区主要是指地下矿床在开采之后留下的空间区域。在钨矿的开采过程中矿石等不断的运送到地上，以形成合理的开采作业面和运送通道，地下的矿体运出使上部覆盖的岩体失去支撑，地面平衡被破坏，这些变形和破坏的地表区域或者范围被统称为采空区。钨矿矿山主要在湖南、江西、河南等地区，大部分矿山历史悠久，形成大量的采空区群。

2 采空区的影响

随着矿山的开采进程，地表的压力增大，地下的采空区在地表压力之下很容易发生塌陷事故，这也是影响矿山发展的重要难题。自二十世纪末，我国的矿山开采行业在管理秩序上就比较混乱，存在很多非法开采、无序开采滥挖，对矿山和周边区域造成严重的破坏，留下了大量的采空区域，这是影响矿山安全生产的重要危害之一。钨矿山的年代久远，开采的矿脉数量较多，也就形成了很多的采空区群。采空区群存在的时间比较长，范围较大，会对矿山安全造成很大的隐患，使矿山周边的作业区维护困难，开采条件逐步恶化，井下发生大面积的冒落，造成岩体移动和地表塌陷。采空区的突然垮塌会形成高速气流和冲击波，这些会造成矿山设备的损坏和人员伤亡，不仅给矿山带来巨额的经济损失，也严重威胁了安全生产，使环境恶化、浪费矿产资源，造成不可挽回的严重影响。对于钨矿聚集的采空区，如果发生空区失稳情况，往往会引起连锁反应，会造成大范围的顶板冒落，引发矿震和空气冲击波，影响井下的生产系统，造成地表的下沉和开裂，甚至导致山体滑坡，使周围地面上的建筑物倒塌或者陷落，存在极大的安全隐患。矿山的过度开采使周边多个村庄地面断裂、房屋倒塌、财物被埋，陷入了严重的塌陷危机，造成了随时发生塌陷的危险区域，对公民的人身安全和财产安全带来危害。即使没有危害到村民生命安全，采空区塌陷也会造成农田损伤，造成不可挽回的经济损失。

3 矿山采空区建筑安全与施工技术

3.1 矿山采空区施工方案

矿区塌陷的治理问题已引起高度重视，钨矿企业应确立环境补偿和生态恢复专项基金来减少矿区塌陷带来的危害，同时采取不同建筑施工技术来保证采空区的安全。对于矿区上部采空区，如植被保护的较好，地表压力的活动不明显，这样的区域具有一定稳定性，可以搬迁受塌陷影响的工房，并且在塌陷范围外设置警示牌和围栏；上部采空区围岩稳定性较差的区域可以使用空场崩落法来处理；对于两端采空区较小，独立、分散、不连续的小矿体和规模稍大但围岩比较稳定的采空区，可以采用封闭法；而对于两端采空区较小，围岩稳定性较差的区域可采用废石充填法来控制地压，废石充填法效果明显成本较低，工艺也相对简单，地下钨矿山更适合使用这种方法。

3.2 施工技术

①施工协调与管理。在采空区作业之前，需要预先联系专业的勘测单位，利用专业的电位仪等多种科技手段测试采空范围和巷道走向，对采空区的范围做出查明，以全面的指导矿井建筑的安全生产。

在上方作业之前需要先采用钻探法来进行穿孔，再一次进场采空区的探测，钻眼应布置为梅花眼形式，孔间距为10米。在采空区上部，现场管理人员应提高现场管理，加强地面观察，如果发现有冒烟、冒气或塌陷现象，应及时停止作业，并且根据现场情况来设置围挡和警示牌，严禁车辆和人员进入。施工管理人员同时要建立特殊作业专项责任制，在采空区上方区域设置专门的管理机构，指派专业人员为作业责任人，对区域内作业人员进行安全培训，如果面临现场危机能够有足够的知识和技能去应对，能严格的按照流程生产。管理人员还应经常对现场生产情况进行检查，发现异常及时处理。在采空区域，还应根据工程平面结合现场情况标注出塌陷区，并用安全护栏、彩旗等特殊标示来圈出采空区位置，制定突发情况抢险救援方案。②人工成孔灌注桩。人工成孔灌注桩是指通过人工挖土成孔，之后安装钢筋笼灌注混凝土成桩。人工成孔灌注桩操作简单，单桩的承载力较高，可通过采空区到达持力层，既能够满足工程设计要求，也可以直接观察到土层的变化情况，能够摸清基岩的基本状况和采空区实际情况，使基桩支撑牢靠。某项工程中使用了采空区段气动潜孔锤+采空区下部绳索取芯的综合施工技术，成功的穿过了五层采空区施工，解决了多层采空区深部勘探的问题，具有较强的适用性、科学性、和针对性。③废石充填技术。废石充填技术需要结合钨矿床矿脉的特点和地质构造，确定充填的系数，可根据地压活动呈现把充填区域划分为主要、次要和一般性充填区。采空区密集、围岩结构松软区域为主要充填区，充填系数高于0.6；采空区较为密集但体积较大，靠下盘比较稀疏为次要充填区，系数为0.5～0.6之间；矿脉较疏、较少，稳定性较高的区域为一般性充填区，系数为0.3～0.5之间。废石充填溜井的断面一般为矩形，可根据项目方案来确定具体的规格，做倾斜或垂直布置。采场充填井可布置在靠充填采场最近的下盘，临近采场一侧，可设计两个以上，每个间距在20米左右。废石的运输可通过斜井、竖井提升到所需地段，利用电机车运到充填溜井，再溜到各个中段运送到采空区的充填井口，卸下充填。废石充填包括废石运输、提升和下料，方法比较简单，应与其他施工统一安排组织管理。在施工前作业人员需要检查场地及周围情况，特别是采空区的各项参数，做好方案设计以应对施工中可能出现的问题。在充填前要对采场放矿漏斗口和出口进行封闭，加固不稳定的地段。充填时要按照减小废石滚动距离原则，从两端开始进行充填，减轻对采场两端间柱的破坏和冲击。

4 结语

建筑行业的不断发展也推动了采空区的治理提升，在施工技术中需要不断的改革创新以提高钨矿山的开采管理。采空区的地表利用必须要改善地基变形，提高地基的承载能力，因此要加强新型技术的研究，促进矿山的绿色发展，恢复生态环境。同时要利用监测手段，对采空区及岩移进行监视和观测，掌握动态变化，总结出变化规律。