淺談礦山采空區建筑安全與施工技術

葉 超

（江西下壟鎢業有限公司，江西 贛州 341518）

在礦山開采的過程中，會采用打通過山隧道的方式來逐步的打通井口到礦石所在位置，隨著采挖的礦石不斷運出地下也就形成了采空區。我國是鎢業大國，鎢的儲量和產量都是世界首位，中南地區是我國鎢業的起源，由于開采數目多，形成采空區群，采空區具有塌陷的危害，會引發鎢礦地區綜合性的損害，時刻威脅著井下作業員工的生命安全。即使在開采完成后，采空區也會造成地面下沉形成積水，使農田無法耕種。本文具體探討鎢礦采空區的建筑安全和施工技術。

1 采空區的形成

采空區主要是指地下礦床在開采之后留下的空間區域。在鎢礦的開采過程中礦石等不斷的運送到地上，以形成合理的開采作業面和運送通道，地下的礦體運出使上部覆蓋的巖體失去支撐，地面平衡被破壞，這些變形和破壞的地表區域或者范圍被統稱為采空區。鎢礦礦山主要在湖南、江西、河南等地區，大部分礦山歷史悠久，形成大量的采空區群。

2 采空區的影響

隨著礦山的開采進程，地表的壓力增大，地下的采空區在地表壓力之下很容易發生塌陷事故，這也是影響礦山發展的重要難題。自二十世紀末，我國的礦山開采行業在管理秩序上就比較混亂，存在很多非法開采、無序開采濫挖，對礦山和周邊區域造成嚴重的破壞，留下了大量的采空區域，這是影響礦山安全生產的重要危害之一。鎢礦山的年代久遠，開采的礦脈數量較多，也就形成了很多的采空區群。采空區群存在的時間比較長，范圍較大，會對礦山安全造成很大的隱患，使礦山周邊的作業區維護困難，開采條件逐步惡化，井下發生大面積的冒落，造成巖體移動和地表塌陷。采空區的突然垮塌會形成高速氣流和沖擊波，這些會造成礦山設備的損壞和人員傷亡，不僅給礦山帶來巨額的經濟損失，也嚴重威脅了安全生產，使環境惡化、浪費礦產資源，造成不可挽回的嚴重影響。對于鎢礦聚集的采空區，如果發生空區失穩情況，往往會引起連鎖反應，會造成大范圍的頂板冒落，引發礦震和空氣沖擊波，影響井下的生產系統，造成地表的下沉和開裂，甚至導致山體滑坡，使周圍地面上的建筑物倒塌或者陷落，存在極大的安全隱患。礦山的過度開采使周邊多個村莊地面斷裂、房屋倒塌、財物被埋，陷入了嚴重的塌陷危機，造成了隨時發生塌陷的危險區域，對公民的人身安全和財產安全帶來危害。即使沒有危害到村民生命安全，采空區塌陷也會造成農田損傷，造成不可挽回的經濟損失。

3 礦山采空區建筑安全與施工技術

3.1 礦山采空區施工方案

礦區塌陷的治理問題已引起高度重視，鎢礦企業應確立環境補償和生態恢復專項基金來減少礦區塌陷帶來的危害，同時采取不同建筑施工技術來保證采空區的安全。對于礦區上部采空區，如植被保護的較好，地表壓力的活動不明顯，這樣的區域具有一定穩定性，可以搬遷受塌陷影響的工房，并且在塌陷范圍外設置警示牌和圍欄；上部采空區圍巖穩定性較差的區域可以使用空場崩落法來處理；對于兩端采空區較小，獨立、分散、不連續的小礦體和規模稍大但圍巖比較穩定的采空區，可以采用封閉法；而對于兩端采空區較小，圍巖穩定性較差的區域可采用廢石充填法來控制地壓，廢石充填法效果明顯成本較低，工藝也相對簡單，地下鎢礦山更適合使用這種方法。

3.2 施工技術

①施工協調與管理。在采空區作業之前，需要預先聯系專業的勘測單位，利用專業的電位儀等多種科技手段測試采空范圍和巷道走向，對采空區的范圍做出查明，以全面的指導礦井建筑的安全生產。

在上方作業之前需要先采用鉆探法來進行穿孔，再一次進場采空區的探測，鉆眼應布置為梅花眼形式，孔間距為10米。在采空區上部，現場管理人員應提高現場管理，加強地面觀察，如果發現有冒煙、冒氣或塌陷現象，應及時停止作業，并且根據現場情況來設置圍擋和警示牌，嚴禁車輛和人員進入。施工管理人員同時要建立特殊作業專項責任制，在采空區上方區域設置專門的管理機構，指派專業人員為作業責任人，對區域內作業人員進行安全培訓，如果面臨現場危機能夠有足夠的知識和技能去應對，能嚴格的按照流程生產。管理人員還應經常對現場生產情況進行檢查，發現異常及時處理。在采空區域，還應根據工程平面結合現場情況標注出塌陷區，并用安全護欄、彩旗等特殊標示來圈出采空區位置，制定突發情況搶險救援方案。②人工成孔灌注樁。人工成孔灌注樁是指通過人工挖土成孔，之后安裝鋼筋籠灌注混凝土成樁。人工成孔灌注樁操作簡單，單樁的承載力較高，可通過采空區到達持力層，既能夠滿足工程設計要求，也可以直接觀察到土層的變化情況，能夠摸清基巖的基本狀況和采空區實際情況，使基樁支撐牢靠。某項工程中使用了采空區段氣動潛孔錘+采空區下部繩索取芯的綜合施工技術，成功的穿過了五層采空區施工，解決了多層采空區深部勘探的問題，具有較強的適用性、科學性、和針對性。③廢石充填技術。廢石充填技術需要結合鎢礦床礦脈的特點和地質構造，確定充填的系數，可根據地壓活動呈現把充填區域劃分為主要、次要和一般性充填區。采空區密集、圍巖結構松軟區域為主要充填區，充填系數高于0.6；采空區較為密集但體積較大，靠下盤比較稀疏為次要充填區，系數為0.5～0.6之間；礦脈較疏、較少，穩定性較高的區域為一般性充填區，系數為0.3～0.5之間。廢石充填溜井的斷面一般為矩形，可根據項目方案來確定具體的規格，做傾斜或垂直布置。采場充填井可布置在靠充填采場最近的下盤，臨近采場一側，可設計兩個以上，每個間距在20米左右。廢石的運輸可通過斜井、豎井提升到所需地段，利用電機車運到充填溜井，再溜到各個中段運送到采空區的充填井口，卸下充填。廢石充填包括廢石運輸、提升和下料，方法比較簡單，應與其他施工統一安排組織管理。在施工前作業人員需要檢查場地及周圍情況，特別是采空區的各項參數，做好方案設計以應對施工中可能出現的問題。在充填前要對采場放礦漏斗口和出口進行封閉，加固不穩定的地段。充填時要按照減小廢石滾動距離原則，從兩端開始進行充填，減輕對采場兩端間柱的破壞和沖擊。

4 結語

建筑行業的不斷發展也推動了采空區的治理提升，在施工技術中需要不斷的改革創新以提高鎢礦山的開采管理。采空區的地表利用必須要改善地基變形，提高地基的承載能力，因此要加強新型技術的研究，促進礦山的綠色發展，恢復生態環境。同時要利用監測手段，對采空區及巖移進行監視和觀測，掌握動態變化，總結出變化規律。