金属矿山采空区处理方式及实施要点探究

2021-11-29马发好

中国金属通报 2021年8期

马发好

（云锡股份有限公司卡房分公司，云南个旧 661000）

金属矿产资源作为我国社会经济发展过程中非常重要的资源组成部分，在最近几年的发展过程中，我国金属矿山的开采规模和开采深度都在不断扩张。随着金属矿山的开发工作量不断加大，矿山内部经常会存在大面积的采空区，会直接影响到周围岩体结构的受力平衡，造成周围岩体结构和围岩受力稳定性下降，严重的情况下，甚至会出现采空区域的大面积坍塌事故，对整个金属采矿工作以及工作人员的生命安全造成了重大威胁。因此，必须要对金属矿山采空区域进行必要的防护处理，避免产生严重的安全事故。

1 金属矿山采空区存在的主要问题分析

当前我国在金属矿山的开采工作技术层次上，和国外一些发达国家相比仍然存在一定的差距，主要表现在金属矿山开发工作中，无法顺利完成采空区域的治理与防护工作。在我国国内金属矿开发工作过程中，专业技术工作人员的数量不足，同时专业技术工作人员的引进工作难度相对较大，这一问题的产生对整个矿山开采工作的顺利进行造成了一定的影响。不但如此，我国某些地区存在的民采问题，对整个矿山的开发干扰程度相对较大，同时相关金属矿开发工作单位，并没有充分了解采空区域整体围岩结构受力情况，因此针对整个采空区域的防护和治理工作也存在较大的工作难度。在此工作基础之上，针对一些小型的矿山地质条件，在实际的开采和管理工作当中，没有严格遵循矿山开发工作的标准管理规范要求，在采空区的防护设计工作上存在一定的偏差，因此造成整个采空区的安全性有所不足[1]。

在实践工作过程中，某些金属矿开采工作单位由于受到经济利益方面的驱使，大部分矿山企业单位在前期的规划设计工作过程中，没有对采空区域的处理工作给予充分重视，并且在整个治理工作的资金投入量上有所欠缺，因此造成金属矿山采空区域的整体处理工作效果并不是非常理想。同时还存在部分金属矿山开采单位，针对一些比较老旧的金属矿区治理工作能力上有所不足，并且还存在比较明显的矿山历史性遗留问题。在针对一些遗留残矿的回采工作当中，会进一步加大采空区的安全隐患问题。当前我国很多地区一些老矿山在金属矿资源的储备量上相对较低，甚至还存在一些废旧矿山已经逐渐转型成为民营企业或者是私营企业的开发场地，在长时间的矿山开发工作中，并没有对采空区域进行必要的防护处理，同时也没有企业单位愿意承担采空区的整治工作责任，造成整个金属矿山采空区的安全隐患不断加大，严重的情况下会直接造成整个矿山采空区坍塌，所造成的经济损失以及人员伤亡问题非常严重。由此可以看出，要想进一步推动我国金属矿山开发工作的顺利进行，必须要充分做好金属矿山采空区的针对性处理工作，需要保证采空区的整体结构安全性和稳定性[2]。

2 金属矿山采空区处理工作方法分析

2.1 采空区封闭和崩落结合处理工作方法

有效结合我国某地区一处金属矿山开采工作展开分析和研究，本次金属矿山设计使用的是房柱式开采工作方法，柱体宽度大小为6.5m，支撑柱的宽度为6.0m，高度为8m~15m。在整个金属矿山开采工作完成之后，所形成的采空区域范围达到45万m2，如果没有对采空区进行必要的防护处理，会对整个矿山结构的安全性以及对周围的地质条件稳定性造成非常严重的影响。在本次金属矿山采空区的处理工作当中，首先通过使用封闭法和崩落法，对采空区进行针对性处理，在处理工作当中首先使用的是CMS采空区探测系统，对整个金属矿开发工作范围所对应的采空区进行全面勘测和分析，并且对整个采空区空间结构进行三维模型分析。其次，对该矿山采空区的整体结构稳定性展开全面分析和研究，根据采空区稳定性分析工作结果，将整个采空区有效划分成若干个片区结构，对于其中一些比较稳定的片区处理工作，使用的是封闭式处理工作方法，可以通过采用崩落法对片区一些不稳定性结构空间进行防护处理。其中，在针对一些相对比较稳定的采空区结构进行处理工作中，所使用的封闭处理方法主要包含两种：第一种是对采空区的通道部分，使用强度较大的混凝土材料进行封闭加固处理；第二，使用的是中深孔崩落的废渣，对整个开发通道进行封闭处理。在针对矿山内部不稳定性采空区进行防护处理工作中，必须要有效考虑到采空区的实际范围大小，在设计工作当中通过采取分次分区崩落工作方法，有效引导采空区上层结构的围岩结构逐步冒落。与此同时，在开发施工当中为了进一步提高整个采空区的结构安全性和稳定性，需要对整体的采空区范围，使用高清视频监控的方法展开实时性监测，并且在本次矿山采空区的处理工作效果方面表现非常明显，可以实现对采空区内部的各种安全隐患问题进行有效控制[3]。

2.2 采空区支撑法和填充法结合应用

针对某金属矿山采空区与处理工作作为研究对象，本次金属矿山开发工作采用的是全面发展的模式，在采空区范围内流失了大量的支撑柱结构，并且支撑住的边线位置整体为弧线型结构，其中还存在一部分矿柱中间量相对较小，同时采矿区的顶板和底板位置占地面积相对较大。矿柱之间的间距大小设定在5m~25m之间，并且矿柱的直径相差量就到其中最小的为1m，最大的直径差达到40m。矿山到采空区域高度范围在4m~9m之间，同时整个采空区总面积达到10万m2。在针对本次金属矿山采空区进行处理工作过程中，矿山开采工作单位，经过前期的地质条件勘察工作之后，决定使用支撑法和填充法对采空区域进行有效处理，在具体的处理工作过程中，主要工作流程分为以下几个方面：

首先，通过使用先进的激光3D扫描设备，对整个采空区的空间组成情况进行分析和研究，并且根据最终的空间扫描参数信息结果，对该矿山的采空区进行有效分类处理，同时对矿山采空区不稳定位置，使用直接填充处理方法来进行处理，对于欠稳定的空间区域，相关设计工作人员通过增加人工矿柱，或者在原有的支护柱周围进行加固处理的方法，进一步提高支撑柱的受力性能和稳定性。在填充工作过程中，相关工作人员通过使用废渣进行采空区填充处理，在正式开始填充工作之前，需要对采空区内部的所有水平入口位置进行墙体砌筑，做好内部采空区的空间封堵工作，同时在墙体的底部位置预留排水孔。其他材料通过使用矿车直接运输到填充区域范围，并且在填充阀的使用工作中，使用的是后接后退、由上而下、由内向外进行采空区的材料填充工作，要保证填充材料可以完全填满采空区的各个空间位置，同时在设计工作当中通过使用注浆的方法展开接顶处理。在本次采空区的处理过程当中，通过采取支撑法和填充法进行结合应用，整个矿山采空区的加固防护处理效果非常明显，同时在整个产业区域的处理工作成本投入量上可以得到进一步控制[4]。

2.3 封闭法和监测法结合处理

某金属矿山在经历长时间的开采工作之后，整个采空区的空间范围相对较大，已经超过了100万m2，同时该矿山的采空区平均高度在13m左右，矿山开采工作方法主要是以房柱式开采方式为主。为了有效保证金属矿山开采工作的安全性和稳定性，在本次金属矿山开采工作当中，通过采取封闭法和监测法相结合的方法，对金属矿山采空区进行有效治理，在实际的治理工作当中，主要分为以下几个方面内容：

首先，需要使用CMS空区域内部进行全面探测，同时建立起采供区域三维空间结构模型，通过对该采空区域的最大暴露面积进行测量，最终得到最大的暴露面积范围达到3000m2，尤其是针对矿山区域内部，采空区间隔离柱的整体规整程度,相对较低，同时采空区域的整体量相对较小，整个采空区域的规则性不突出。相关工作人员通过使用实验性分析工作方法和三维模型结构研究工作方法，有效得到整个金属矿采空区的稳定性条件情况，整个采空区并没有受到外界因素的影响而产生较大的扰动问题。同时，因为受到环境保护工作以及无填充填料等各方面因素的影响和限制，经过本次矿山开发工作单位的综合研究和分析之后，在该矿区内部通过采取格栅与齿型阻隔墙联合封闭处理工作方法，配合使用多点位移和钻孔应力监测方法，保证整个采空区的结构安全性和稳定性。当产生局部受力变化异常问题时，可以通过钻孔应力在线监测系统，及时收集其中的应力变化信息，做出正确的判断和分析，避免产生严重的采空区坍塌问题[5]。

3 金属矿山采空区处理工作实施工作要点分析

第一，需要有效建立起监督和激励工作机制，针对矿山采空区制定出相应的治理工作策略。现阶段，由于我国很多地区的金属矿山，在采空区的治理和防护工作方面并没有加以充分重视，因此作为金属矿山开采工作单位和政府单位，必须要联合承担起采空区的监督和管理工作职责，同时为了进一步提高金属矿山的采空区治理工作质量。在制定相关治理工作策略工作中需要向其中加入必要的激励工作机制，在具体的处理过程当中，可以从整个资金投入量、税务收取等各方面，出台相关的专项政策优惠部分方案，同时作为市场监管工作单位可以从工商执照、年检、采矿证明以及生产许可证明等多个方面监察工作，有效完善对金属矿材空区隐患问题的处理与考核工作，以此可以有效建立起更加科学完善的刚性约束控制机制，充分实现金属矿山针对采空区的全面监督和管理，有效降低采空区对整个金属矿山的开发工作安全性所形成的不良影响[6]。

第二，需要进一步强化采空区处理技术保障措施。当前我国很多地区金属矿山在实际的开采工作过程中，由于受到传统金属矿开采工作方法的影响出现比较明显的粗放性开采工作问题。因此，在实际的金属矿山开采工程当中，必须要从整个开采技术层面进行综合分析和研究，通过对更加先进的现代化检测工作手段加以合理应用，有效保证金属矿山可以在规定的时间范围内进行安全稳定的开采。与此同时，相关矿山开采工作单位需要进一步加强各项矿山开采技术，以及相关管控工作政策的研究工作，要全面提高宏观条件引导，合理整合各项科技资源，针对我国金属和非金属矿山采空区域的构成特性进行全面分析和区分，并且有效联合多项科技技术方法，对采空区的治理工作难题进行有效解决。一方面而言，可以和国际上一些先进的开采技术之间进行有效联合，在开展工作过程中针对采空区的安全防护工作加以全面落实，进一步提高整个金属矿山开采工作的安全性和提高金属矿开采工作效率，同时还可以充分激发出企业单位的管控工作效率，保证各项技术的应用更加科学合理，充分保证整个金属矿山开采工作的安全性和稳定性。