矿山采空区建筑安全与施工技术

2020-03-08郭君

工程技术研究 2020年10期

郭君

（大冶有色金属有限责任公司，湖北黄石 435005）

矿山开采虽然能够获得较多的煤炭资源，但是开采后会形成采空区，对周边地形、建筑或农田造成很大的安全隐患，极易出现坍塌等灾害，严重威胁人的生活安全与财产安全。对此，矿山采空区建设势在必行。文章以此为切入点，探究采空区建筑安全与施工技术，为采空区处理提供可参考价值。

1 概述

采空区就是矿山开采后所形成的空矿山区域，相比未开采的矿山而言，采空区危险性更高。因为矿山开采后会使地表失去原有土质结构的支撑，导致地表形态、结构等转变，如果不对采空区进行安全性防范措施和处理，极易形成坍塌现象，损害周边建筑和地质。从当前矿山开采工作来看，开采企业和人员并没有意识到采空区的危险性，而是将重点放于煤矿开采和生产作业过程中，这样一旦发生危险，后果相当严重，不仅影响矿山开采进程和效率，甚至会对周边建筑、土质，以及人身安全造成威胁。据调查显示，当前我国极易发生采空区坍塌的地域包括华北、东北和西北等地，所造成的危险性极高。

据相关调查和预测数据显示，目前我国采空区塌陷系统已超过2400m2/万t，说明我国对于采空区重视程度不够，造成危害系数较高。这就需要有关部门加强对采空区的管理，以及制度要求的编制，同时要重新划分重点，将矿山开采工作流程和重点放在采空区治理层面，以此进一步加强防范，降低矿山开采的危险系数和对周边地形、地表等的影响，进而推动矿山的安全、可持续开采。

2 矿山采空区加强建筑安全的具体策略

2.1 管理人员提高对采空区安全的重视程度

就目前来看，我国大部分采空区普遍存在很多的安全问题，究其原因主要是有关管理工作人员缺乏对采空区建筑安全性与稳定性的高度重视，所以管理工作人员想要提高矿山采空区建筑的稳定性与安全性，就要提高对采空区安全性的重视程度，选择相应的解决措施以不断优化采空区建筑安全制度体系，尽量规避每个采空区建筑发生安全问题，为矿山的正常开采提供便利的条件。生产与安全是企业发展中不可缺少的环节，只有保证采空区施工的安全性，才可以加快采空区建筑建设工作的顺利进行。矿山与其他行业之间存在的主要差别是其面临的安全风险因素较多，面对这种发展背景，有关管理工作人员需要增强自身对安全意识的认知，将安全当作长远发展的主要元素，如此才可以使采空区建筑施工工作顺利开展。

2.2 确保开采顺序的科学性与合理性

通过对采空区塌陷的原因进行深入分析发现，很多采空区存在问题都是由于矿山在挖掘过程中选取的开采顺序不合理造成的。比如，在挖掘矿山期间，有些开采企业由下而上地进行施工，同时在控制两层之间距离上未全面考虑地层条件，导致两层之间的距离控制不合理，在挖掘下层矿体的前提下，开采上层矿体就会导致上层矿体出现变形等，在一定程度上为采空区提高了塌陷的概率。所以，在挖掘矿山期间需要按照由上而下的顺序开展工作，同时结合地层条件控制开采层之间的距离，如此可以有效规避采空区发生安全问题。

除此之外，矿山在挖掘期间还需要合理运用间隔回采的方式，这种开采方式可以减少地压。为了使采空区的安全性与稳定性得到有效保障，许多矿区在挖掘过程中都会运用间隔回采的方法，倘若因为地形的因素不方便采取回采措施时，可以采取两侧矿房冒落的方式，以便于扩展有关应力升高带，如此就会构建一个较大的免压拱，有利于使中间采场位于应力降低区域中。随着应力的不断下降，有利于加强对采空区的保护，从而在一定程度上使采空区的安全性与稳定性得到有效保障。

2.3 加强地压检测

在对矿山采空区建筑进行建设的过程中，施工人员需要提升对地压检测的重视程度，明确地压检测对采空区安全的重要性。对此，需要建立专业的检测队伍，保证检测队伍的综合能力和水平，采用多种检测方式，尽可能保证检测结果的准确性。比如，在检测矿柱时，检测人员可以根据矿柱的响音进而判断矿柱表面是否出现裂缝、断裂等情况，以此对地压有一个大致的了解，然后结合矿柱情况，设计预防措施。另外，对于木柱受压情况进行检测的过程中，可以将木柱的裂缝、折断情况作为依据。这样采用多种检测方式，能够保证相关施工人员对地压情况有一个全面的了解，进而采取有效的预防措施，避免采空区出现塌陷情况。因此，施工人员需要提升对地压监测的重视，应用各种检测方式，并将检测结果作为地压情况的参考依据，采取必要的措施，提升采空区的安全性和稳定性。

3 矿山采空区建筑施工技术分析

3.1 成孔灌注桩技术

成孔灌注桩技术作为矿山采空区建筑施工中比较最常用的一种技术，有效应用该技术可以极大提升采空区持力情况，使矿山采空区建筑工程满足持力层需求。在应用成孔灌注桩技术过程时，技术工作人员要重点关注钻孔深度和成孔之间的尺寸，两者必须保持一致性。在具体应用成孔灌装技术时，应根据矿山工程实际情况和施工条件合理调整施工方法，若受到一些施工条件的影响，可以将一部分建筑工程在采空区施工过程中进行平基岩面的铲平处理，目的是进一步提高柱支撑牢靠性。除此之外，若在允许的施工环境和施工条件下，可以在采空区施工处理时采取气动潜孔锤综合施工方法完成采空区施工任务。就目前来说，我国在某些项目工程中已经开始应用了人工成孔灌注桩施工技术，因此，其他建筑行业和施工单位应给予充分重视。另外，在我国某工程项目中，应用钻探技术时积极创新了气动潜孔锤（采空区段）联合绳索取芯（采空区下部段）技术的综合性施工方法，安全并高效穿过了五层采空区，并深入至495.71m施工处，有效解决了煤田钻探多层采空区深部勘探难题，从而更优质地完成了矿山采空区施工任务。总之，成孔灌注桩技术在采空区中的应用实现了施工针对性、适用性和科学性，在我国矿山工程施工领域处于领先地位。

3.2 高压旋喷注浆技术

高压旋喷注浆技术已经普遍应用到矿上采空区作业中，其主要目的是最大程度地保障采空区能够承受一定的压力。高压旋喷注浆技术的有效使用，不仅可以最大程度规避新土洞情况的发生，而且能够进一步确保其具有很强的承载压力的水平。除此之外，这种技术能够规避抽排水作业的发生，无形之中大大地加强了建筑施工效率，为建筑企业带来更大的经济效益。该技术会应用到以混凝土为主的浆液，这就要求施工时确保混凝土严格按照施工要求进行，达到施工所需标准，并对混凝土质量进行严格的管理与控制。

3.3 废石充填技术

根据矿山质地特点合理应用废石充填技术，并根据矿脉等结构制定合理的充填系数。填充范围可以充分借助低压活动进行有效的划分，具体可以划分为三个层次，即“一般充填区域”“次要填充区域”“主要填充区域”。其中，一般充填区域主要是针对稳固方面很强、矿脉比较少的区域，填充系数在0.3～0.5；次要填好区域则是充填系数在0.5～0.6，采空区比较缜密，但是相对体积却很大，靠近下盘区域相对少、疏；主要充填区域针对的采空区比较缜密，围岩处于松软状态，并且填充系数要大于0.6。

除此之外，废石充填溜井一般情况下为矩形样式的断层面，在实际施工过程中要严格依据施工方案来明确其所需要的规格并进行合理的布置，一般为垂直方向或者倾斜方向。充填采取周围下盘可以进行充填井的规范作业，并且采场附近一面能够布置2个及多个充填井，但是注意充填井与充填井之间的距离要保持在大概20m。在运输废石时，一般是利用竖井等方式运输到指定位置，通过电动机车将其送至溜井处，从而将废石运输至不同区域的中段，最后被运输到指定的充填井口附近，将废石卸下等待充填作业。总的来说，该技术操作起来比较方便，易于掌控。废石充填要和建筑施工中环节有机结合起来，进行统一部署与管控。在进行施工前，相关人员要认真对施工现场以及附近状况进行排查，尤其是对采空区所有的参数指标进行检查，制定合理的施工方案与防范措施，待出现问题后能够及时采取措施处理；在进行充填以前，要全面封闭相关关口，包括出口以及漏斗口，对不一些不够牢稳的地段进行重点保护与加固作业；充填过程中要严格按照相关标准进行作业，以最大程度降低滚动为前提，充填要选择从两端开展作业，以最大程度地降低对间柱的损坏。