金属矿山采空区处理方式及实施要点分析

金属矿山采空区处理方式及实施要点分析

黄博明

福建省德化鑫阳矿业有限公司

【摘要】本文就金属矿山采空区处理方式及实施要点进行探讨，从采空区隐患出发，以鑫阳矿业深部铁矿采空处理项目为例，首先开展采空区稳定性分析和调查工作，然后决定采用“封闭采空区+砌筑混凝土阻波墙+干式充填”方法治理采空区，不仅可以有效提高岩体的稳定性，还能提升采空区治理水平，相关经验以供参考。

【关键词】金属矿山；采空区；充填

随着经济的高速发展，矿产资源被大量的开发，在开采过程中，形成各种各样的安全隐患，其中，矿床地下开采形成的大量采空区已经是我国矿山的主要危险源之一。采空区的危害形式包括甚冒顶、突水、地表塌陷、矿震、冲击地压等地质灾害，以及由此引起的滑坡、地表植被破坏等多种形式的灾害，造成大量人员伤亡和设备事故，已成为金属矿山地下开采的主要灾害，因此做好采空区处理工作显的格外重要。封闭隔离法、充填物料法的应用，不仅能够有效减缓围岩冒落产生的冲击力，还可以提升矿柱的强度。本文从金属矿山采空区现状出发，就采空区处理方式及实施要点进行探讨。

1工程概况

鑫阳矿业深部铁矿目前主要采用的开采方法为水平进路房柱法，沿走向划分盘区，运用规则连续矿柱间隔盘区。盘区内划分4-6个矿房，矿块底柱为5m，规格为80～100m×12m×矿厚（≤12m），点柱规格为4×5m、顶柱为5m，点柱排距为14m、间距为18～20m。经过十多年的开采，矿区已经形成较多的采空区。根据技术部门实测图和采空区统计资料，并通过现场勘查，深部铁矿570m中段共形成大小不等27个采空区，留设了不同规则的矿柱总暴露面积为44784.68m2，540m中段共形成大小不等33个采空区，留设了不同规则的矿柱，总暴露面积为48383.61m2，这些采空区不仅会对降低矿山开采工作的安全性，还会增加安全事故出现的概率。

2采空区处理方式

2.1封闭隔离法

回采工作结束后，采场空间内不作专门处理，利用已有的矿柱支承顶板岩石，以较长时间维护采空区的存在。为了安全，在相关地点砌筑封闭隔墙，使其隔绝采空区，并利用通往地面（上中段）的天井放出气流，一旦围岩产生冒落可以减缓对生产区的冲击力。主要适用于分散、孤立、不连续的小矿体和盲矿体以及矿体的边缘部分，顶板极稳固。

2.2崩落顶板法

崩落顶板法主要包括自然崩落顶板法和强制崩落顶板法。

自然崩落顶板法主要是指通过封闭采空区，使采空区内部层状矿体、质量较差顶板岩石逐次自行离层，主要适用于地表允许崩落的矿山，一般适合层状矿体或层理发育的顶板围岩并且在一定的暴露面积下，顶板岩石有离层的可能性。

强制崩落顶板法主要是指运用深孔、中深孔崩落大量围岩，从而达到充填采空区的目的，不仅能够有效消减采空区内部的空场岩移，还能提升下部回采的安全性。主要适用于地表允许崩落的矿山，顶板稳固。

2.3充填物料法

实质上是采用充填物料法，运用废石、尾砂等充填物料充填采空区，以支撑顶板围岩，减缓岩移速度和岩移量，保持岩体稳定性；充填还可使矿柱由单向压缩变为三向压缩，从而提高矿柱强度。主要适用于地表不允许陷落的矿山，较密集或埋藏较深的矿脉，其采空区容易产生较大规模岩移和垮塌的矿山，矿品位较高。

3金属矿山采空区处理方法实施要点

3.1选择最佳的采空区处理方法

详细了解鑫阳矿业深部铁矿采空区的实际状况，发现矿区上方存在公路、居民、电力设施，为了保障居民正常生产、生活的安全性，排除崩落法。除此之外，考虑到处理时间、处理成本等因素，排除尾砂胶结填充法，这一处理方法需要在地表建造尾砂搅拌造浆系统，并在地表大量钻凿充填孔、封堵井下采空区，整个处理过程需要投入大量人力、物力、财力，不符合项目要求。针对上述状况，重点调查采空区状况，分析岩石的稳定性后，最终决定采用“封闭采空区+砌筑混凝土阻波墙+干式充填”等方法处理，不仅能够缩短处理时间，还能提升采空区的安全性。

3.2采空区治理技术具体实施要点

3.2.1封堵墙

考虑到深部铁矿采空区的封堵点较多，封堵环境较为复杂，开展封堵墙浇筑工作之前，应先运用机械设备处理顶部浮石，保证封堵墙周围5m之内没有积水、片帮、淤泥等，按照封堵施工要求悬挂警示牌，以保障封堵墙的施工质量。除此之外，采空区处理时，先封闭采空区通道，在生产作业通道设置封堵墙，运用砌碹方法砌筑封堵墙，墙厚度在500mm以上，并将封堵墙砌筑至顶板，在底板位置设置排水孔，规格为300mm×300mm。

封堵570m中段区域时，重点封堵运矿线路两侧采空区，运用废石充填570m中段联络道、主斜坡道、中段回风平巷（40号勘探线），废石厚度为10m，在废石外侧砌筑倒楔形混凝土墙，厚度为1.5m。另外，处理540m中段采空区期间，在540m中段联络道、主斜坡道、中段回风平巷（40号勘探线）两侧充填废石，厚度为10m，在外面砌筑倒楔形混凝土墙，厚度为1.5m，来增强采空区稳定性。

3.2.2混凝土阻波墙

在生产系统与采空区之间设置隔离带，根据冒落空气冲击波的大小合理设置混凝土阻波墙，以阻挡采空区顶板围岩崩落产生的冲击气浪。同时，为了减缓冲击波对混凝土阻波墙的冲击，在隔离墙后巷道内部填充废石，规格为10～20m，有效阻挡冲击气浪危害。除此之外，隔离带混凝土型号为C25，内部设有2根水泥砂浆锚杆，运用φ12螺纹杆焊接锚杆，有效增强混凝土阻波墙强度，提升采空区处理水平。

3.2.3干式充填

深部铁矿570m、540m中段大部分区域采用的处理方法均为封堵法，570m中段18#采空区、540m中段25#采空区运用干式充填+封堵方法，根据采空区危险等级，对矿区内危险性大的采空区进行干式充填，填充高度为3-10m，废石充填采用的材料为井下掘进巷道产生的废石，应用铲运机做好装矿工作，运用汽车运输，通过中段充填运输线路运至采空区。开展充填施工时，使用堆排充填方式，由边缘向中间填充，每隔2-3m填充一层废石，并采用铲运机平整堆排平台、修建临时道路。充填后使采空区底部形成缓冲垫层，降低顶板围岩崩落对底板造成的冲击，有效吸收冲击气浪，达到消波、滤波效果，有效控制底板地压活动。

4总结

矿山企业应从根本上认识到采空区治理工作的重要性，及时有效的处理采空区，不仅能够确保矿山下一步开采工作的安全性，还能降低安全事故出现的概率。对此，鑫阳矿业深部铁矿依据采空区开采现状和特点，最终决定采用“封闭采空区+砌筑混凝土阻波墙+干式充填”方法、废石充填+封堵方法处理，不仅增强采空区的稳定性，还提升采空区底板地压活动控制水平。综上所述，本文撰写为类似金属矿山采空区处理工作提供了借鉴，进一步促进采矿行业发展。

参考文献

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