慶升露天煤礦井工采空區處理及防治建議

甄東升,魏國棟（新巴爾虎右旗慶升熱力有限責任公司,內蒙古　呼倫貝爾　023100）

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慶升露天煤礦井工采空區處理及防治建議

甄東升,魏國棟
（新巴爾虎右旗慶升熱力有限責任公司,內蒙古呼倫貝爾023100）

摘 要：慶升露天煤礦是在原井工開采煤礦（西烏日圖一礦和西烏日圖二礦）的基礎上經技術改造整合而來的，因此，慶升煤礦部分區域留有井工開采造成的采空區，這對于正常的露天開采施工作業是極為不利的。為了達到露天開采安全生產的目的，避免因采空區對正常開采造成經濟損失和不必要的人員傷亡的發生，必須要采取安全可行的防治措施。本文結合慶升煤礦實際情況以力學理論為支撐對采空區的失穩形式進行了詳細的分析解釋，并總結出了采空區對露天煤礦開采的具體影響的表現方面，最后，總結了針對露天煤礦實際生產中應該采取的具體防治建議。關鍵詞：露天煤礦；采空區；防治措施；處理

1　引言

現今，國內的露天煤礦大都是在井工開采的基礎上經過一定的技術改造整合而來的。這是由于傳統的井工煤礦生產產量較低，它們在設計和開采的過程中存在生產成本較高、煤炭利用率過低和煤炭損失浪費極為嚴重等弊端[1]。相比而言，露天開采則具備諸多丼工開采所沒有的優勢。首先相較于丼工開采形式來說，露天開采作業安全系數高，不容易造成財產損失、人員傷亡的情況；其次，露天開采受環境條件的制約比較小；再次，露天開采生產成本低，可以創造更多的經濟效益；最后，露天開采最重要的優勢在于這種方式作業下煤炭資源可以被充分地回收利用，減少了資源的浪費，有效地提高了煤炭資源的綜合利用率。雖然露天開采的優勢明顯高于井工開采，但是露天開采也存在一系列的安全隱患。原井工開采遺留下來較多的采空區，因此，露天開采作業工程當中必須認真嚴肅考慮到這些不利因素并采取合理的防治措施。

2　地下采空區對露天煤礦影響的機理

分析采空區的構成形式，由于慶升露天煤礦是在井工開采礦山通過一定的技術改造而來的，根據地質資料可以看出其屬于薄基巖類。頂板巖破斷后垂直方向可大致分為垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶三部分。頂板巖層在破壞斷裂之后形成的鉸接巖梁屬于砌體梁結構[2]。他的受力圖如圖1所示。

圖1

其中：

L——基本頂關鍵塊長度

θI——巖塊Ⅰ的回轉角

P1——基本頂關鍵塊荷載

PG——基本頂關鍵層重量

PZ——荷載層傳遞重量

分別對Ⅰ、Ⅱ的A點和C點進行受力分析可得巖塊所受到的水平力T、基本頂巖塊所受到的剪切力Q分別如下面兩個式子所示：

分析上述兩個式子即可判斷影響采空區頂板穩定性的兩個因素分別是巖塊受到的水平力T和基本頂巖塊所受的剪切力Q，有滑落和回轉兩種具體失穩形式。

3　地下采空區對露天煤礦影響的形式

（1）采空區內煤層容易自燃，進而形成高溫井工火區。采空區遺留有大量的開采之后剩余的煤炭資源，巷道之間互相連通導致煤層之間空氣流動性較好，所以極易發生煤層燃燒的狀況。同時，采空區內會充滿由煤層不完全燃燒而釋放的有毒性氣體，這些有毒氣體的存在對作業人員的人身健康安全狀況構成了極大的威脅。

（2）采空區對露天煤礦爆破作業的安全性問題構成了極大的挑戰。由于采礦區內煤層隨時會出現自燃現象，當作業人員和大量設備在作業過程當中將穿孔布置在采空區上方的時候，充填的炸藥很可能會在煤層自燃產生的高溫或明火的作用下造成提前爆炸的狀況，因此會造成大量的生命財產損失。同時，爆炸產生的氣體和采空區聚集的氣體相遇，增加了爆炸的危險系數。

（3）原井工開采后遺留的采空區會出現頂板垮落坍塌的現象。而采空區的上部在作業的時候必然會出現鉆機、車輛、工作人員等，當垮落坍塌發生在作業過程當中的時候必然會使相關工作人員和設備掉落到采空區當中去，給人員和設備安全造成巨大的威脅。

（4）采空區的存在會直接影響到露天煤礦邊坡的穩定性。會使得邊坡失穩，進而出現傾倒破壞。這是由于采空區頂板的垮落塌陷直接造成邊坡結構巖體的下滑力變大，所以，沿著結構面將會出現不斷發展的裂紋直至形成明顯的裂縫，當裂縫貫穿整個結構體的時候，結構體會傾倒坍塌。

4　結束語

通過本文以慶升露天煤礦采空區對露天煤礦影響的力學機理和具體作用形式，總結出了針對露天煤礦在對地下采空區開采的時候需要注意的事項和具體的防治處理措施，對今后露天煤礦井工采空區處理提供了可行性的參考。此外，在今后的作業當中我們仍需保持高度的警惕，高度重視地下采空區的安全性問題，并且做到嚴格控制開采過程，對作業過程當中遇到的各種突發情況進行及時的處理，確保露天煤礦采空區作業的安全。

參考文獻：

[1]武闖.內蒙古寶利露天煤礦對地下采空區的綜合防治[J].《露天采礦技術》,2015(02).

[2]劉寶龍,譚軍,黃占宙.汝箕溝礦區露天復采技術有關問題的探討[J].《露天采礦技術》,2013(04).

作者簡介：魏國棟(1986-)，男，山東滕州人，本科，助理工程師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01. 060