采空區防治措施分析

秦占新

（陜西省安全生產科學技術有限公司，陜西 西安 710065）

對于礦山行業來說，安全是排在第一位，礦山開采屬于高危行業，在我國所有行業中，礦山的各種事故頻發，為了改變行業形象，就必須要強化安全防治。一些礦區在多年的開采過程中，逐漸的形成了采空區，采空區對于周邊巖石的重力重新分布,導致巖石破壞、變形和移動,各種采空區易引發透水、坍塌、冒頂、片幫等多種形式的事故，往往造成大量的人員傷亡和財產損失，采空區是誘發重特大事故的重要因素；部分礦山企業忽視采空區治理，特別是歷史遺留采空區得不到及時治理；中小型礦山采空區管理不到位，礦柱留設不規范，造成采空區重疊、交錯現象比較普遍，嚴重威脅礦山安全生產；如果不能對采空區的風險進行有效的防控，就很容易引發安全事故，給工作人員帶來嚴重威脅。礦山企業開展采空區安全防治工作，有助于實現安全穩定的礦山生產。下文對此進行簡要的闡述。

1 采空區現狀

礦產資源的存儲環境一般都非常復雜，無論是金屬礦還是非金屬礦，其所處的地質環境（工程地質、水文地質等）都具有復雜性的特點，自身存在很大的環境風險。采空區的風險因素眾多，很容易引發各種安全事故，包括透水、坍塌、片幫等等，這些情況一旦發生，就很容易引發的人員傷亡，財產損失，如開采過程中采空區不能得到有效的處理，就會對企業的發展造成阻礙。由于存在數量眾多的不規則采空區，采礦工作正常推進受到影響，三級礦量準備也會發生改變，礦山地質結構發生變化、地質應力重疊交錯對原有的地質穩定性造成破壞，形成了多種潛在安全隱患。加強采空區的探測，在實踐不斷摸索總結經驗，建立健全各種安全防治措施，對采空區實施全方位測控，從根本上消除和控制礦山開采過程中采空區蘊含的風險，實現安全生產。

2 采空區的特點

在礦山企業生產過程中，采空區是一直存在的，由于長期受到自然氣候的影響，巖石發生風化及礦山開采中爆破震動的作用，地下開采中預留的礦柱會受到破壞，這種情況會造成采空區面積逐漸增加，在上方壓力的作用下，頂板的穩定性逐漸下降，采空區隱伏性強、空間分布特征規律性差、采空區頂板冒落塌陷情況難以預測，而且隨著企業的不斷采掘，這種情況會不斷的加劇，采空區不穩定性會明顯上升，采空區之間會產生交叉，進一步增加了區域內的作業危險性，很容易引發塌陷。

采空區主要危險因素：一方面采空區礦柱變形、破壞、頂板大面積冒落、巖移，造成地表沉陷、開裂和塌陷，破壞地面環境，更為嚴重的是采空區突然垮塌的高速氣浪和沖擊波造成的人員傷亡和設備破壞；另一方面在礦山開采過程中，采空區圍巖受爆破震動影響導致巖體裂隙發育，甚至貫通地表或連通老窯積水，發生突水事故，淹沒坑道和工作面，造成巨大經濟損失。

由于在礦山中，采空區分布情況復雜，采空區之間的隔離層比較薄弱，很容易產生破損，發生采空區融合的現象，形成盲空區。如下圖1 所示，上述都是采空區的顯著特點，在這種環境下，礦山的生產難度可想而知，工作人員時刻面臨巨大的作業風險，只有強化安全管理，才能在一定程度上減少風險因素的發生的幾率，給作業人員提供一個安全穩定的作業環境。

圖1 采空區塌陷

3 采空區處理的安全防治建議

采空區的安全有效治理需要相應的技術體系來支撐。通過多年多處采空區治理工程的設計及施工總結，形成了“測、繪、診、治”技術體系。

“測”即對采空區進行全面調查和測量，主要包括物探、鉆探和激光掃描測量等；“繪”即對采空區探測、測量的結果進行精確繪制，實現采空區的三維可視化；“診”即根據采空區的測量結果及其所處的外部環境等因素對其穩定性進行分析診斷；“治”即綜合分析并確定采空區治理方案或選擇綜合利用方案。

3.1 采空區防排水處理

因采空區形成已久，由于地質構造或采掘使采空區與儲水體連通，造成大量的水體直接進入采空區，從而使巷道甚至礦井被淹；應提前對礦區范圍內的廢棄礦井（露天開采廢棄采場）、老采空區，礦井積水區、含水層、巖溶帶、地質構造等進行調查，摸清礦井水、采空區積水與地下水、地表水和大氣降水的水力關系，預判采空區透水的可能性。采取嚴格留設保安礦柱，把采空區的積水隔離在生產區外。采用“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的水害防治原則，落實“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施；不斷完善透水事故應急救援預案，水文地質情況復雜的礦井要按照要求建設緊急避險設施，并配備滿足搶險救災必需的大功率水泵等排水設備。

3.2 采空區充填法處理

如果采空區相互重疊，采空區間隔層厚度低于安全厚度的極限，采用尾砂充填，可應用于空區規模大、跨度大、容量大的多層空區。

用充填法處理采空區，一方面要求對采空區的位置、大小以及與相鄰采空區的所有通道了解清楚，以便對采空區進行封閉，加設隔離墻，進行充填脫水或防止充填料流失；另一方面，采空區中必須能有鉆孔、巷道或天井相通，以便充填料能直接進入采空區，達到密實、充填采空區的目的。

在采空區頂板應用鉆孔尾砂充填法是可以應用潛孔鉆機到達采空區，用套管對小孔擴孔，在地面利用尾砂，加入固化劑形成充填料，借助給料機將以上充填料送達皮帶輸送機，通過鉆孔充填到采空區。充填穩固后再進行采掘作業。

充填法能減少空區體積，降低連續暴露面積，危險性因此降低，可以保證采掘作業人員的安全，礦山企業需要給予這項工作高度重視，科學填充，減少采空區對后續采掘施工影響，降低采礦作業風險。

3.3 采空區崩落法處理

在地下采空區處理過程中，可以采用物探法對采空區進行全面的檢測，找出采空區的大概位置，在這項工作完成以后，使用鉆探技術，進一步的確定采空區的具體位置，實現采空區的精準定位。

為實現礦山行業的安全生產，采用坍塌爆破的方式提前處理頂板，避免后續施工過程中引發頂板坍塌，造成人員的傷亡。在坍塌爆破之前，需要對采空區的實際情況進行精準全面的勘查，結合勘查結果，合理的確定爆破藥量，爆破的規模不能過大。爆破前要在已探明的采空區穿孔，巖石炮孔多為三角型布置，孔深要參照采空區的特點進行設計，以確保穿孔作業安全，保證炮孔質量。如果遇到巷道，可以用沙土回填夯實，以保證采空區頂板的垮落效果。爆破作業實施中要分段裝藥，炸藥量要保證采空區頂板完全垮落。在爆破作業完成以后，要對其環境進行檢查，確保環境安全以后才能進行下一步的作業，保證人員的安全。

3.4 采空區隔離處理

對于老舊規模較小采礦區，難以連通形成大的采空區，以上方法難以適用，為了降低處理成本，提高處理效果，力爭通過各種探測方式，掌握采空區的范圍，采用隔離設施（封閉墻等）將采空區與其他生產作業地點的通道隔絕，防止人員進入采空區，并定期對隔離設施進行巡檢，避免因采空區圍巖塌落所產生的沖擊波危及人身安全、造成設備損壞。構造充分的緩沖層厚度或通往采空區的通道封堵長度是采用封閉法處理采空區的關鍵。

4 結語

綜上所述，在采空區處理的過程中，礦山企業需要重點關注人員的安全性，以安全生產作為最終導向，根據實際采空區的特點及本企業實際情況（人力、物力、財力等），合理的制定采空區處理措施。加強采空區管理，實現礦山企業安全生產，為企業發展做出積極的貢獻。