礦山采空區治理探討

趙立春

（甘肅省地質礦產開發局水文地質工程地質勘察院，甘肅 張掖 734000）

礦山采空區治理探討

趙立春

（甘肅省地質礦產開發局水文地質工程地質勘察院，甘肅 張掖 734000）

環境保護已經提上我國議事日程，因此，對于礦山環境的治理，特別是礦山采空區的治理刻不容緩；由于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，不僅成為嚴重的安全隱患，而且對于環境的也造成巨大的破壞。結合實際工作經驗，著重就礦山采空區的治理方法進行敘述、分析和探討。

礦山；采空區；治理

從計劃經濟走向市場經濟以來，我國的經濟發展取得了讓世界矚目的增長，強大的內需有力地拉動了國內礦業市場的繁榮，與之相對應的出現了大量的礦山企業，礦石產量的逐年增加伴隨著礦山地下采空區大量的出現及采空區的大力治理[1]。國內外礦山企業近年來大力發展采空區處理技術，并取得了可喜成績，使得采空區處理技術和方法日趨成熟。處理好采空區不僅是消除了潛在的安全隱患，奠定了礦山的可持續發展，而且對于環境的保護和恢復也起到了決定性作用。本文重點對采空區處理技術、方法及現狀加以分析，并對今后的發展趨勢進行探討。

1 采空區的現狀和分類

根據相關部門調查我國25個省457家大、中型礦山采空區，其調查范圍涉及有色、黑色、黃金、建材、化工五個領域，調查統計資料顯示，我國礦山采空區規模獨立采空區主要集中在0.5～1.0萬方之間，占總調查統計數的80.6%［2］；其次是1.0～3.0萬方左右，占總調查統計數的17.6%；獨立礦山采空區總規模主要集中在50方左右，占調查統計量的66.67%；其次是100.0～500.0萬方左右，占調查統計量的17.3%。

按照行業分布來看：有色金屬系統采空區總量主要集中在100～500萬方之間的占總調查數的42.6%，500～1000萬方之間的占29.2%；黑色金屬系統采空區總量100～500萬方之間的占總調查數的17.1%，500～1000萬方之間的占15.3%，大于1000萬方的占總調查數的55.1%；黃金礦山采空區總量小于50萬方的占總調查量的16.6%，100～500萬方的占總調查量的46.7%，500～1000萬方的占總調查量的30.14%；化工礦山采空區主要集中在100～500萬方之間，占總調查量的62.72%；建材礦山小于50萬方的占總調查量的30.84%，100～500萬方的占總調查量的41.1%。

綜合上述統計數據可以看出，由于礦山屬性的不同，采空區的大小也不盡相同；采空區的分布、特征與其礦體賦存的形狀、大小、礦體傾角、采礦所采用的采礦方法、采場結構參數等因素有關。相當數量的采空區都不同程度的存在著安全隱患，個別礦山的采空區安全隱患還相當嚴準。另外，對于一些礦山秩序相對混亂的礦山，其采空區分布更加復雜，采空區的安全隱患更為令人擔憂，治理難度也更加大。

2 采空區存在的原因

根據調查和研究分析，采空區治理難度大得主要原因有以下幾種情況：

1）礦山企業對于采空區的后續處理和存在的安全隱患沒有引起足夠的重視，以致造成采空區積壓現象嚴重；其次礦山企業為了短期經營行為和經濟利益的驅使，在礦山開發之處就沒有計劃或者很少主動考慮到采空區的處理問題，從而造成采空區的大面積積壓。

2）礦權界定不明確造成的混亂現象，這種現象特別是在改革開放以來更為明顯，對于一些見效快、收益高的礦山，經常出現同一礦區多家業主采礦，露天、地下同時采礦，大礦、小礦同時上馬等混亂局面，非法、無序的亂采濫挖現象十分普遍，從而使形成的采空區根本得不到有效治理，遺留下大量

的不明采空區群。

3）受技術力量的限制。礦山專業技術人員缺乏現象非常普遍，以地質工作者或者其他工作者替代專業技術人員的多面手現象比比皆是，新專業技術人才進不來，原有專業技術人員留不住，特別是一些小礦山或者民營企業，幾乎就沒有專業技術人員；這樣勢必就造成采空區的大量積壓和有效的治理工作。

4）礦山開采的不規范和經濟利益的驅使，使得一些礦山開采沒有按照設計開采或者根本就沒有設計資料，這種現象在一些中小型礦山或者民營礦山中普遍存在，開采的隨意性大，預留的礦柱不規范，采空區錯亂交替等；同時，受經濟利益的驅使，對于形成的采空區不愿投資治理，對安全隱患抱有僥幸心理，將采空區積累的安全隱患風險和治理責任轉嫁給地方政府部門。

5）歷史遺留的老礦區問題，老礦區普遍存在礦源枯竭問題，這部分礦山一般都破產或者轉型后有民營、私營或者股份企業接手開采回收殘礦，這樣就造成礦山的殘礦回收和礦柱回收勢必會造成安全風險的增大。

3 采空區的處理方法

采空區因采礦方法、規模的不同其處理方法也不盡相同，根據采礦方法的不同，采用合理的處理方法：

1）崩落法：崩落圍巖處理采空區特點就是崩落圍巖充填采空區并形成采空區內的緩沖保護層，防止采空區突然出現大面積塌方或者冒頂的安全隱患；此種方法適用于一些品位較低且適合于大面積采礦的礦石；它的特點是：能及時消除采空區，降低采空區造成大面積地壓的劇烈活動，同時能簡化工藝、提高工作效率、降低勞動強度和節約成本。其前提條件是a崩落不會對地表的設施、生產造成安全影響。b圍巖的穩定性較差，易于大面積崩塌。c預留的礦柱和殘礦已回收完畢。

2）充填法：充填法顧名思義就是利用外部材料填充采空區，采用廢料或者其它材料通過充填井或者充填孔運輸到采空區進行采空區的充填工作，以便達到控制地壓活動，減少礦體上部下沉，同時還能降低礦石貧化提高安全系數；也是目前各類地下采礦常采用的一種有效方法。

3）礦柱法：礦柱法就是合理利用礦柱以便達到都采空區的有效保護；礦柱法有永留礦柱法和人工礦柱法；此法主要使用于頂板巖石比較穩定，且地表準許最終塌陷的礦山。用礦柱支撐采空區，在礦柱預留量不多的情況下，不僅能做到在回采過程中能做到安全生產，而且能做到在回采結束后采空區任然保持不塌陷；此種方法的應用前提是該礦巖石條件好，同時礦柱的預留設計要合理恰當，且采空區面積不宜過大，還要做好定期的巖石移動監測。

4）封閉隔離法：封閉隔離法是一種方法簡便、陳本低投資小的方法，這種方法主要應用在較大或者礦體小且圍巖穩定的金屬礦山，其采礦形成的采空區即使有冒頂也不會影響到下部礦體的繼續采礦和回采。采用這種采礦方式時，每隔一段距離必須要預留或者人工建筑一道一定厚度的隔離保護墻體，以防萬一有崩塌現象發生時塌方的沖擊波對工作人員造成傷亡；建造安全防護墻體厚度或者通往采空區通道安全長度可參照T.M.馬拉霍夫提出的計算氣體速度的公式進行計算：

式中：

Sk——采空區頂板暴露面積，m2；

g——重力加速度m/s2；

h——頂板冒落的高度，m；

c——頂板冒落系數，c=0.1～0.9；

b——可供逸出氣體巷道的總斷面積。

4 處理技術及方法的發展趨勢

隨著社會科技的發展，采礦技術的也在不斷更新和發展，相應技術的提高，采空區的處理技術和方式、方法也越來月多樣化；在不久的未來，先進的技術和各類先進設備的應用，自動化程度的提高，各類先進監測儀器的配套協同應用以及新型填充材料的應用，完善的制度和管理體制，能更好有效地處理采空區和監控采空區對周邊巖層的影響和變化，預防和杜絕安全事故的發生。

［1］ 楊殿.金屬礦床地下采礦［M］.長沙：中南工業大學出版社，1999.50-56.

［2］ 王啟明.我國金屬礦山采空區現狀與治理對策分析[J]. 2009-06.

F407.1