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关于露天矿采空区处理方案及其安全措施探讨
曾庆伟
（瓮福集团瓮福磷矿穿岩洞矿，贵州 福泉 550500）
摘 要：
露天矿采空区不仅会造成矿产资源的损失与贫化，对露天矿山的边坡稳定与生产带来许多安全隐患或造成安全事故，对矿山生产与发展有着不利影响。本文针对当前国内露天矿采空区展开研究，并分析处理露天矿采空区方法，探讨处理露天矿采空区的安全管理措施。
关键词：
采空区；技术研究；安全措施中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2021）02-0200-2 收稿日期：
2021-01作者简介：曾庆伟，男，生于1988年，汉族，贵州遵义人，本科，工程师，研究方向：采矿工程。
国内许多露天矿山，由于民采及历史原因，矿区内存在大量
采空区，且所有采空区未进行及时处理。由于众多采空区的存在，受地压、岩石风化及爆破震动的影响，一些原来地下开采预留的矿柱发生了破坏，采空区体积与高度均发生了改变。此外，多年来的民采、残留采空区地形愈发复杂难辨；随着露天矿坑底日益接近于这些形态复杂、高低不同的采空区，对露天开采人员及设备带来极大的安全隐患，矿山企业迫切需要探明露天坑底采空区，对露天开采中存在的危险提出警戒和预报，而后采取必要的措施，确保人员及设备的安全。
1 露天矿采空区的分类
根据探测的采空区赋存情况与空间形态，对采空区加以分类，通过分类处理加强科学化管理，推动空区治理规范化。1.1 单层采空区域
露天矿采空区的上下部均没有其他空区，上层空区底板与下层空区顶板间的原岩厚度大于最小安全厚度。1.2 多层采空区
不同层次上的空区之间互相重叠复合，上下层之间的空区顶板、底板之间原岩厚度低于安全厚度的最低要求。1.3 未知类型空区
这类空区由于资料缺失出现了井下的坍塌或者井下位移，这也就导致了只知道采空区范围，但是并没有具体实际测试资料。由于部分民采或者盗采活动所造成的空区，并没有相应的资料记载，也无法找到开采的范围。
2 不同露天矿采空区的处理方法
2.1 单层空区处理方法
确定能够满足最小岩层安全厚度后，在地表截面利用潜孔钻机将炮孔布置在空区顶板上方，根据顶板岩层的安全厚度，设置空区处理区域。台阶面应当距离空区的顶板在10m 到20m 之间，将爆破的孔洞设置在10m 到20m 之间。孔网参数设置为6.0m×4.0m 或5.5m×4.5m，借助台阶剖面与下部的空区作为崩落区，利用矿柱与空区顶板，崩落的岩石填充空区，消除其中的隐患。针对不同的矿体倾角，可利用不同的炮孔布置方法与起爆顺序，
降低露天矿采空区的损失。
空区位于体倾角≥45度以及倾角≤15度的矿体内
图
1 单层空区处理方法示意图
空区位于15°≥倾角≤45°的矿体内
图2 单层空区处理方法示意图
2.2 多层重叠空区处理方法
根据采空区空间形态与空区之间的关联性设置为多次处理。处理方法主要有侧翼斜孔推进法、深孔切割崩落法、并段深孔崩
落法以及最终边坡内空区处理方法[1]
。
侧翼斜孔推进法。这种处理手法适用于多层重叠的空区，不同空区之间的安全间隔厚度较小，并且无法进行统一的一次性处理。侧翼斜孔推进法可以在满足顶板安全要求的前提下，设置崩落区域，并且将台阶推至空区的侧翼，利用斜孔崩落的顶板不断充填空区，直至将空区处理结束。
图3 侧翼斜孔推进法示意图
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深孔切割处理方法。多层空区之间互相重叠，且空区之间的间隔厚度低于安全厚度，上下部空区的面积有一定差别，上部区域小于下部区域。在地表与台阶上设上层空区，在上层空区的边缘布置一些可以达到下层顶板的深孔，利用崩落的岩体将下层空区的基脚与顶板切割，并且在上下空区之间构建切割带，确保上下部空区的顶板与底板能够同步失去支撑，一次性的解决和
处理空区。
图4 深孔切割处理方法示意图
并段深孔崩落式。这种方法适用于无法采用深孔切割法与侧翼斜孔崩落法处理的空区。在上下台阶之间布置中深孔，在顶板之上两台阶同时起爆，并将碎石落入到下部空区。
图5 并段深孔崩落式示意图
最终边坡内空区处理方法。空区的规模较小，且岩层的稳定性较为理想，与边坡台阶面岩层厚度之间产生较强的支撑力，这种边坡空区对于稳定性的影响性较小，
可不用处理。
图6 最终边坡内空区处理方法示意图
此外空区距离边坡的距离近，对于边坡是否稳定具有直接影响，可利用崩落台阶或者填充混凝土的方法。距离边坡的台阶面距离过近，且厚度低于7M的下空区，可以利用中深孔崩落的方法对空区加以处理，在边坡最终稳定以后，对崩落的边坡加以处理，确定对边坡的稳定性没有影响时，将崩落后的岩石渣放置在台阶上。如果对边坡的稳定性产生影响时，可以将矿石清理和产出，对崩落的台阶与边坡利用混凝土进行加固和，并且做好清理工作，最终形成钢筋混凝土台阶与边坡，从而形成稳定的空区，达到维护空区边坡的效果[2]。
2.3 不明空区的处理方法
针对一些不明确的空区，利用超前钻孔的方式进行探测，并利用三维激光的方法对其扫描，根据台阶的现状与空区情况，台阶现状以及矿岩稳固性情况确定其处理方法。
3 露天矿采空区安全处理措施
3.1 天矿采空区处理应当先进行探测，然后再处理空区
在露天矿采空区的台阶推进中，应当充分掌握台阶下部采空区的大小、位置等情况，从而明确空区顶板的岩层隔离厚度；对一些可能会在露天开采时造成的危险进行预警，为露天矿采空区的治理提供精确数据，降低工程设备与人员跌落进采空区的潜在危险。对于可能存在安全区范围的运输道路、台阶面等应布置相应的探测孔，探明空区赋存情况，确保设备、人员的安全性。3.2 台阶上的生产应当满足对于顶板的安全厚度要求
为确保空区治理与台阶生产安全，应探测空区与地表之间的岩层厚度，确保空区治理在顶板安全厚度条件下进行，采空区台阶与顶板之间的厚度应当满足穿孔作业对于岩层的要求[3]。采空区台阶面的厚度与顶板之间距离小于最小厚度，台阶上应当防止出现大规模式施工作业，人员与设备应当避开空区的上方，铲装利用边铲边探的形式推进，确保最终能够完成探测要求与施工作业的安全性。在处理采空区时，可以利用边采边探的技术揭露空区侧翼，并且在空区的边缘部位布置斜孔，对崩落区域进行合理的控制。
3.3 检查空区崩落的情况
处理采空区的过程中，必然要进行爆破作业，爆破作业以后的崩落区检查也同样重要。首先是将爆破区域进行封锁，在确认爆破区域安全且没有盲炮以后，评估人员需要对塌落区以及空区进行检查，评估其安全性。评估爆破区域的安全性主要分为两个步骤：第一步，观察爆破后的现场情况，由评估人员进入区域内测量爆堆形态，根据测量的爆堆数据制作相应的剖面图，对照起爆之前的地形，结合岩石松散数分析空区的密实度；第二步，进入空区后，应当先从台阶的侧翼进行测量，如果在推进测量的过程中出现异常，立刻停止作业，将人员、设备等撤至安全区域，待空区垮落稳定后，人员、设备才能再次进入。按照6.0m×6.0m 参数布置监测点，对地层状况进行监测；只有确定空区排除安全隐患以后，才能进入到下一步工作流程。
4 总结
综上所述，当矿场发现采空区时，应该制定探测方案，对采空区进行探测，确定出采空区的类型，然后根据不同的采空区类型特征采取相应的处理方案，在处理时还应制定相关的安全处理措施，以保证施工作业安全。
参考文献
[1] 王瑞.露天矿采空区处理中的安全防治措施[J].矿业装备,2020(02):62-63.
[2] 陈晶晶,张兵兵,蓝宇,韩振,张岗涛,方翔.高陡边坡下民采空区处理技术分
析[J].工程爆破,2019,25(06):85-.
[3] 张金龙,刘亮.露天矿采空区处理中的安全防治措施[J].现代矿
业,2017,33(12):185-187.
[4] 李卫红,胡国新,刘柳,李静涛.露天矿采空区三维激光扫描数据分析与处理
[J].露天采矿技术,2016,31(09):74-77.
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