露天煤矿采空区处理与采矿一体化研究

张敬斌

摘 要：采空区处理是有隐伏采空区的露天矿开采的重要步骤，对维持采空区稳定、防止坍塌沉陷事故发生、矿山安全高效的开采具有重要的意义。本文针对露天煤矿采空区独特的特点，提出采空区治理的原则，进一步对露天煤矿不同位置的采空区提出不同的治理方法，在此基础上，以某露天矿首采区已探明的采空区为例，提出采空区处理与采矿一体化的研究。

关键词：露天煤矿；采空区；采矿一体化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.071

1 采空区治理方法

目前，国内外采空区治理方法可分为五大类，即封闭法、充填法、地下峒室崩落矿柱法、小孔径崩落矿柱法、露天采场深孔爆破法、抛掷爆破法等。

封闭法适用于处理小范围的、单独的、对周边没有影响、可以自由塌陷的采空区。对于露天开采境界内的采空区，封闭法是不可行的，但对于原煤运输巷道影响区的治理有一定的适用性。充填法在我国目前比较成熟，根据充填材料的不同，有多种充填方式主要有：干式、高浓度全尾砂、膏体胶结和高水速凝全水固化胶结等，这些充填法在技术上都是可行的。地下硐室矿柱崩落法和小孔径矿柱崩落法，一般适用于露天开采境界内原先地采所留煤柱以及采空区顶板岩石破碎严重的采空区处理。它比较难实施，工程投资较大，效率低下，所以也不宜采用。抛掷爆破法分为硐室抛掷爆破和钻孔抛掷爆破，峒室爆破法主要用于巷道还在的采空区。由于露天矿境界内采空区大都没有具体的巷道，不适用。而钻孔抛掷爆破需要配合岩石的抛掷爆破来进行，它具有以下特点：①台阶高度大，上部作业设备离采空区顶板距离较远，大于上覆岩层安全厚度，设备作业安全；②装药量大，顶板垮落充分，充填的较密实。③大块率较大，还得二次处理。露天采场深孔爆破法就是利用露天矿生产所用深孔爆破法来处理采空区同时达到爆破岩石的目的。相比较前面的几种方法，露天采场深孔爆破法把露天矿采空区处理和爆破岩石紧密结合在一起，具有投资少、施工技术简单、安全可靠等优点。因此，把它用于露天采场内采空区处理是比较理想的。

综上所述，本文选用深孔爆破法处理露天采场下部的采空区，而封闭法和充填法对于治理露天煤矿边坡下及原煤运输巷道附近的采空区可部分使用。

2 采空区处理与采矿一体化

由于采空区的存在严重制约着露天台阶生产，因此采空区治理不并不只是单一、独立的安全治理工作，它严重的影响着露天矿的生产。露天矿不能不处理采空区正常推进，也不能完全停下生产来专门搞采空区的治理。同时，采空区治理采用深孔爆破处理法又是非常实际、现实、具体的工作，采空区处理应根据采空区、台阶的变化而相应调整。考虑到某露天煤矿采空区的复杂性、不确定性、动态变化性，结合公司露天生产、安全的需要，某露天煤矿采空区处理应与露天采矿统筹规划，以实现强化安全开采为目标，将采场内采空区进行分类，然后根据分类分情况治理，把采空区处理与采矿有机的结合在一起，形成采空区处理与采矿一体化系统。

（1）采空区资料收集。根据某露天煤矿的地质特征、现场实际情况、采空区存在的岩石层位以及曾经在小煤窑工作过的人员经验，以东露天煤矿已经收集到的小煤窑井下巷道图为参照，确定采空区最大可能发生的范围。

（2）物探探测。委托有资质的专业物探公司对东露天煤矿小煤窑采空区进行勘探，初步划定采空区范围。

（3）钻探探测。对综合物探给出的采空区可能区域合理工程钻探，选择合适的钻机对可能区域穿孔作业，钻机应布置在疑似区域的外围进行钻孔，钻机工作时，应配专人进行地压检测。

（4）资料汇总。生产技术部通过对前面三步得到的资料进行细致的分析，得出采空区的详尽的资料，并将采空区的具体位置标注在采场上，建立采空区三维矿床地质模型。具体不同的采空区的处理应分别考虑，不能一味照搬，具体问题具体分析。

（5）采空区处理。相关生产技术人员根据采空区上覆岩层的厚度对采空区进行分类，根据采空区分类结果以及采空区与采场相对位置关系，结合生产计划制定采空区治理措施指导生产。

3 露天煤矿过采空区的安全措施

为保证某露天煤矿在采空区作业的设备及人员的安全，论文在认真研究采空区探测方法、采空区上覆岩层安全厚度及采空区处理的基础上，得到某露天煤矿过采空区安全生产技术措施，具体包括采空区安全作业技术措施、作业人员和设备安全作业措施等。

（1）采空区安全作业技术措施。①成立专门的组织机构，配备专职人员，加强对采空区安全作业管理；②工程技术部门及相关部门将采空区的具体位置标注在采剥工程平面图上，并在采场具体标定，设置警示牌，禁止大型设备进入；③钻机、挖掘机、卡车及其它辅助设备在采空区范围内作业时，必须进行采空区安全稳定性研究，根据研究结果对采空区进行分类，并相应划定危险区域范围，在现场设置警示牌。拟定采空区处理技术方案，报安全生产领导小组审批。作业部严格按照批复的采空区处理技术方案进行实施；④大型设备在采空区区域内作业时应时刻进行地压检测，同时设地面指挥人员，地面指挥人员应经常观察作业设备周围情况，如有异常，所有人员和设备必须立即撤到安全区域并向有关部们汇报。

（2）人员和设备安全作业措施处理采空区时，露天矿工作人员和设备要在采空区上部平盘作业，为确保人员和设备的安全，要制定好人员及设备的安全作业措施。①采空区上部平盘是采空区处理时人员和设备的作业场所，根据采空区上覆岩层厚度，对可能发生设备沉陷的采空区范围，相应的在工作面上划出危险禁区，禁止人员和设备进入。②在工作面划出采空区的危险区域进行穿孔作业时，钻机重心应禁止在采空区危险界线以内作业，同时应时刻保持钻机的退出采空区影响范围的道路通畅，确保发生危险时能及时将钻机撤出采空区影响范围。另外，钻机不在作业时，应将钻机放置在采空区影响范围外的地带。③对出现掉钻、不返岩粉等情况的钻孔，穿爆队应视不同情况区分正常孔、有气体泄漏孔、高温孔或火孔采取不同的处置措施，如果是高温孔或火孔，应及时封堵孔口并进行降温和灭火处理。④制订专门的采空区爆破作业规程，经批准后方可实施。⑤采空区在爆破处理后，应及时对于采空区的爆破效果进行检验，根据爆破经验（通过爆堆的沉降）判断采空区的处理效果。

参考文献：

[1]姬长生.我国露天煤矿开采工艺发展状况综述[J].采矿与安全工程学报，2008，25（03）.