金属非金属地采矿山采空区治理方案的优化研究

2020-02-15陈华才

建材与装饰 2020年24期

陈华才

（福建省南平市安生科技咨询有限公司，福建南平 353000）

0 引言

近些年来，我国地采矿山遍布比较宽泛，矿山的开采数量在急剧增加。目前金属非金属地下开采矿山分布在我国各个省份，大面积采空区的产生直接威胁着矿产资源开发工作的安全开展，此种威胁一般呈现在两处：①地下采空区的顶板或者是地表非常容易出现塌陷，致使地面出现下沉或者是开裂的情况，对地下安全作业环境带来影响，容易引发安全事故；②在地下开采作业过程中，如未对采空区及时进行处理，爆破振动也将会直接影响采空区顶板及采空区周边的围岩，可能导致岩体原有的裂隙持续变大，顶板或边帮的岩体不稳固，地表水也可能沿着裂隙进入采空区，从而进一步影响采空区的稳定，甚至引发透水事故，不能保证井下作业人员的人身安全，带来严重的安全隐患。

1 地采矿山采空区出现的问题

1.1 地采矿山采空区容易导致安全事故发生

由于地下开采作业破坏了岩石原有的应力平衡结构，采空区周围的围岩及顶板结构不是很稳定，如地下采空区周边所处的地质环境又比较复杂，采空区如没有及时得到治理，人员又进入采空区作业，往往容易发生采空区塌陷以及顶板冒落的情况，最终致使事故的发生。这就要求各个矿山企业要注重对采空区采取处理举措，保证井下作业人员的人身安全以及开采作业的稳步推进。

1.2 地采矿山采空区无法获取高效解决

金属非金属矿产资源的开采在很大程度上直接加快了我国经济发展，持续地满足我国对矿产资源的需求，可是长时间进行的矿产资源开采也致使采空区安全监管工作难度进一步的加大，如金属非金属地采矿山采空区没有得到高效的治理，则没有办法在短时期中使地下矿山采空区安全状况得到有效的改善[1]。尤其是一些企业想要获取高额的经济效益，不愿意投入成本及时去治理地下采空区，并且还有部分企业在开采矿产资源的时候，在规定期限内回采一些为保证采场、巷道的稳固而用来支撑的保安矿柱，直接致使地下采空区的安全隐患大幅提升。

1.3 地采矿山采空区和可持续发展目的违背

金属非金属矿山地下采空区直接制约了经济效益以及社会的稳定发展，和我国提倡的可持续发展计划相违背。从实践上看，大量的地下采矿区不单单是对采矿工作的稳步进行以及井下作业人员的人身安全造成的威胁，还直接影响了经济的稳步前进，进一步阻碍了全国经济的发展情况[2]。并且，地下采空区一般会致使矿区的地表发生位移变化，容易引起地表下沉或者是地面开裂的情况，直接破坏了周边的环境，并且还破坏了周围的绿植，进一步增大采矿地区水土流失的现象，有可能还会致使泥石流以及塌陷事故的发生，直接破坏了自然环境。

2 金属非金属地采矿山采空区的解决方式

为了解决好地采矿山采空区的问题，那么就需要依照采空区的岩体结构以及地质状况，进一步展开研究，使用科学合理的方式进行治理。一般来说，采空区的治理可采取以下几种方式，各个矿山可根据实际情况采取不同的方式来治理采空区。

2.1 充填采空区

很多地下采空区禁止出现地表下沉的情况，例如，地下采空区的地表一般是建筑物所处地方或者是露天采矿的作业区域等，就此种种类的地下采空区，通常，充填采空区是治理地下矿山采空区最高效的一种方式[3]。充填采空区选取的物料一般从本地取材，以节约充填成本。充填物料一般可选用在开采过程当中采掘出来的废石以及选矿后的尾砂。采用废石充填采空区可以减少废石在地表的排放，减少环境的破坏，保护自然环境。采用尾砂胶结充填可以减少尾砂的排放，从而延长尾矿库的服务年限。其中尾砂充填基本上就是将尾砂充填料通过充填管道、充填井或者是专用通道，将填充材料加压，促使尾砂充填料充填到地下采空区，进一步填满采空区。此种解决的方法有几方面需要引起注意：首先，地下采空区需要巷道以及充填井之间进行连接，促使充填的材料能够准确的流入到采空区域当中，简单来讲，就是需要专门的通道才可以将填充材料准确的传送到地下采矿地下采空区当中。其次，在实施填充作业前，需要摸清采空区的详细分布情况，像地下采空区的方位、界限、体积以及回填通道的具体方位等。然后，在实施填充作业之前还要砌筑充填挡墙，对所有与采空区联通的出矿巷道、出矿漏斗、人行通风井下部、采场联络巷等进行封堵，形成密闭充填区，下放充填料进行充填。此种解决方法的优点就是采集充填材料极其便捷，解决地下采空区的效率比较高，并且成效非常明显，在填充好地下采空区之后，充填的材料就可以紧实的填满采空区。但是此方式的劣势就是充填地下采空区的工作难度是比较大的，需建立充填站消耗的成本也比较高；并且，要想从根本上充填好采空区，还需要策划出完整的充填设计方案。

2.2 封闭采空区

地下采空区周围的岩石应力要想全面集中起来，一般必须消耗非常多的时间，量变是质变的首要基础，地下采空区周围岩石应力集中到达最大限度就需要经历比较长的过程，在这个时期中，地下采空区相对来说还是比较安全的。所以和充填的方式进行比较，封闭采空区是采取砌筑封闭墙的方式处理采空区，即把采空区通向生产区域的通道密闭或隔离，以防止采空区周围岩石突然冒落时瞬间产生的空气冲击波对生产区域产生危害。封闭地下采空区成本不高，在解决的时候也不需要大量的人力以及物力，所花费的时间也是比较短的，程序也是比较简单以及快速。对于围岩条件好、暴露空间小、孤立的采空区可采取封闭处理方式。

2.3 崩落采空区顶板岩石

对金属非金属矿山地下采空区顶板岩石展开崩落解决，能够使得崩落之后的岩石填充到采空区当中，并且还可以产生缓冲层，这个缓冲层可以减少岩体掉落出现的冲击力。自行掉落以及人工崩落是对地下采空区实施崩落解决的主要方法。就自然崩落来讲，假设岩石暴露的时间比较长或者是面积比较大，岩石自己就会掉落，简单来讲，岩体结构和地质结构都对岩体崩落有着直接的联系，岩体还会在预定的时间前期就出现崩落。如若采空区周围的岩石结构比较坚固，那么就没有办法自行掉落，这时候就需要人工进行干预，强行崩落。一般采用崩落充填采空区时要求地表应无需要保护的重要建构筑物，地表允许塌陷。

2.4 联合法

简单来讲，联合法就是在一个采空区中针对分析出来的手段全部进行使用，因为以上几种方式中，单一的存在都有着一定的限制，所以，在对以上几种方式展开运用的时候能够将每个方式当中的优势最大化展现出来。联合法是使用程度最为宽泛的采空区处理方式，在现实运用中是比较多的。例如，封闭法单一进行运用的情况不多，封闭法一般是协助崩落法一起来运用的，充填法的运用通常情况下也需要采空区封闭法的协作。但是，封闭空区法以及自然崩落法的运用总体来讲都是比较实惠的方式，在符合条件的范围下，尽可能运用。

3 处理金属矿山地下采空区的关键意义

解决好金属矿山地下采空区的意义极其关键，主要包括以下几个方面：

（1）解决好地下采空区能够将地下采空区危险的出现最大化降到最大程度，杜绝出现透水以及崩塌等采矿安全事故，进一步保证采矿工作者的人身安全以及财产安全，极大限度上降低因为重大安全事故影响经济效益。

（2）处置好低下采空区能够促使所在区域的社会矛盾关系得到极大限度的缓解，将矿山的采空区解决好，不但能够禁止矿区地面出现裂缝以及坍塌的问题，还可以维护所在区域的生态环境，使用此种方式，不仅能够促使采矿企业和当地群众之间的关系得到提升，还可以进一步推进优良社会关系的形成，保证社会能够友好以及顺利的发展，推进所在区域经济社会的稳步前进。

（3）解决好地下采空区可以极大程度上维护所在区域的生态环境，落实环保的观念，能够保证采矿工作不会对所在区域的生态环境造成巨大危害，高效防止采空区致使地面状况出现极大的变化，防止水土流失，这不仅和环保的观念符合，并且还能够确保我国经济的稳步前进。