淺談礦山采空區(qū)建筑安全與施工技術(shù)

葉 超

（江西下壟鎢業(yè)有限公司，江西 贛州 341518）

在礦山開采的過程中，會采用打通過山隧道的方式來逐步的打通井口到礦石所在位置，隨著采挖的礦石不斷運(yùn)出地下也就形成了采空區(qū)。我國是鎢業(yè)大國，鎢的儲量和產(chǎn)量都是世界首位，中南地區(qū)是我國鎢業(yè)的起源，由于開采數(shù)目多，形成采空區(qū)群，采空區(qū)具有塌陷的危害，會引發(fā)鎢礦地區(qū)綜合性的損害，時(shí)刻威脅著井下作業(yè)員工的生命安全。即使在開采完成后，采空區(qū)也會造成地面下沉形成積水，使農(nóng)田無法耕種。本文具體探討鎢礦采空區(qū)的建筑安全和施工技術(shù)。

1 采空區(qū)的形成

采空區(qū)主要是指地下礦床在開采之后留下的空間區(qū)域。在鎢礦的開采過程中礦石等不斷的運(yùn)送到地上，以形成合理的開采作業(yè)面和運(yùn)送通道，地下的礦體運(yùn)出使上部覆蓋的巖體失去支撐，地面平衡被破壞，這些變形和破壞的地表區(qū)域或者范圍被統(tǒng)稱為采空區(qū)。鎢礦礦山主要在湖南、江西、河南等地區(qū)，大部分礦山歷史悠久，形成大量的采空區(qū)群。

2 采空區(qū)的影響

隨著礦山的開采進(jìn)程，地表的壓力增大，地下的采空區(qū)在地表壓力之下很容易發(fā)生塌陷事故，這也是影響礦山發(fā)展的重要難題。自二十世紀(jì)末，我國的礦山開采行業(yè)在管理秩序上就比較混亂，存在很多非法開采、無序開采濫挖，對礦山和周邊區(qū)域造成嚴(yán)重的破壞，留下了大量的采空區(qū)域，這是影響礦山安全生產(chǎn)的重要危害之一。鎢礦山的年代久遠(yuǎn)，開采的礦脈數(shù)量較多，也就形成了很多的采空區(qū)群。采空區(qū)群存在的時(shí)間比較長，范圍較大，會對礦山安全造成很大的隱患，使礦山周邊的作業(yè)區(qū)維護(hù)困難，開采條件逐步惡化，井下發(fā)生大面積的冒落，造成巖體移動和地表塌陷。采空區(qū)的突然垮塌會形成高速氣流和沖擊波，這些會造成礦山設(shè)備的損壞和人員傷亡，不僅給礦山帶來巨額的經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重威脅了安全生產(chǎn)，使環(huán)境惡化、浪費(fèi)礦產(chǎn)資源，造成不可挽回的嚴(yán)重影響。對于鎢礦聚集的采空區(qū)，如果發(fā)生空區(qū)失穩(wěn)情況，往往會引起連鎖反應(yīng)，會造成大范圍的頂板冒落，引發(fā)礦震和空氣沖擊波，影響井下的生產(chǎn)系統(tǒng)，造成地表的下沉和開裂，甚至導(dǎo)致山體滑坡，使周圍地面上的建筑物倒塌或者陷落，存在極大的安全隱患。礦山的過度開采使周邊多個(gè)村莊地面斷裂、房屋倒塌、財(cái)物被埋，陷入了嚴(yán)重的塌陷危機(jī)，造成了隨時(shí)發(fā)生塌陷的危險(xiǎn)區(qū)域，對公民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全帶來危害。即使沒有危害到村民生命安全，采空區(qū)塌陷也會造成農(nóng)田損傷，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

3 礦山采空區(qū)建筑安全與施工技術(shù)

3.1 礦山采空區(qū)施工方案

礦區(qū)塌陷的治理問題已引起高度重視，鎢礦企業(yè)應(yīng)確立環(huán)境補(bǔ)償和生態(tài)恢復(fù)專項(xiàng)基金來減少礦區(qū)塌陷帶來的危害，同時(shí)采取不同建筑施工技術(shù)來保證采空區(qū)的安全。對于礦區(qū)上部采空區(qū)，如植被保護(hù)的較好，地表壓力的活動不明顯，這樣的區(qū)域具有一定穩(wěn)定性，可以搬遷受塌陷影響的工房，并且在塌陷范圍外設(shè)置警示牌和圍欄；上部采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域可以使用空場崩落法來處理；對于兩端采空區(qū)較小，獨(dú)立、分散、不連續(xù)的小礦體和規(guī)模稍大但圍巖比較穩(wěn)定的采空區(qū)，可以采用封閉法；而對于兩端采空區(qū)較小，圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域可采用廢石充填法來控制地壓，廢石充填法效果明顯成本較低，工藝也相對簡單，地下鎢礦山更適合使用這種方法。

3.2 施工技術(shù)

①施工協(xié)調(diào)與管理。在采空區(qū)作業(yè)之前，需要預(yù)先聯(lián)系專業(yè)的勘測單位，利用專業(yè)的電位儀等多種科技手段測試采空范圍和巷道走向，對采空區(qū)的范圍做出查明，以全面的指導(dǎo)礦井建筑的安全生產(chǎn)。

在上方作業(yè)之前需要先采用鉆探法來進(jìn)行穿孔，再一次進(jìn)場采空區(qū)的探測，鉆眼應(yīng)布置為梅花眼形式，孔間距為10米。在采空區(qū)上部，現(xiàn)場管理人員應(yīng)提高現(xiàn)場管理，加強(qiáng)地面觀察，如果發(fā)現(xiàn)有冒煙、冒氣或塌陷現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停止作業(yè)，并且根據(jù)現(xiàn)場情況來設(shè)置圍擋和警示牌，嚴(yán)禁車輛和人員進(jìn)入。施工管理人員同時(shí)要建立特殊作業(yè)專項(xiàng)責(zé)任制，在采空區(qū)上方區(qū)域設(shè)置專門的管理機(jī)構(gòu)，指派專業(yè)人員為作業(yè)責(zé)任人，對區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，如果面臨現(xiàn)場危機(jī)能夠有足夠的知識和技能去應(yīng)對，能嚴(yán)格的按照流程生產(chǎn)。管理人員還應(yīng)經(jīng)常對現(xiàn)場生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。在采空區(qū)域，還應(yīng)根據(jù)工程平面結(jié)合現(xiàn)場情況標(biāo)注出塌陷區(qū)，并用安全護(hù)欄、彩旗等特殊標(biāo)示來圈出采空區(qū)位置，制定突發(fā)情況搶險(xiǎn)救援方案。②人工成孔灌注樁。人工成孔灌注樁是指通過人工挖土成孔，之后安裝鋼筋籠灌注混凝土成樁。人工成孔灌注樁操作簡單，單樁的承載力較高，可通過采空區(qū)到達(dá)持力層，既能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求，也可以直接觀察到土層的變化情況，能夠摸清基巖的基本狀況和采空區(qū)實(shí)際情況，使基樁支撐牢靠。某項(xiàng)工程中使用了采空區(qū)段氣動潛孔錘+采空區(qū)下部繩索取芯的綜合施工技術(shù)，成功的穿過了五層采空區(qū)施工，解決了多層采空區(qū)深部勘探的問題，具有較強(qiáng)的適用性、科學(xué)性、和針對性。③廢石充填技術(shù)。廢石充填技術(shù)需要結(jié)合鎢礦床礦脈的特點(diǎn)和地質(zhì)構(gòu)造，確定充填的系數(shù)，可根據(jù)地壓活動呈現(xiàn)把充填區(qū)域劃分為主要、次要和一般性充填區(qū)。采空區(qū)密集、圍巖結(jié)構(gòu)松軟區(qū)域?yàn)橹饕涮顓^(qū)，充填系數(shù)高于0.6；采空區(qū)較為密集但體積較大，靠下盤比較稀疏為次要充填區(qū)，系數(shù)為0.5～0.6之間；礦脈較疏、較少，穩(wěn)定性較高的區(qū)域?yàn)橐话阈猿涮顓^(qū)，系數(shù)為0.3～0.5之間。廢石充填溜井的斷面一般為矩形，可根據(jù)項(xiàng)目方案來確定具體的規(guī)格，做傾斜或垂直布置。采場充填井可布置在靠充填采場最近的下盤，臨近采場一側(cè)，可設(shè)計(jì)兩個(gè)以上，每個(gè)間距在20米左右。廢石的運(yùn)輸可通過斜井、豎井提升到所需地段，利用電機(jī)車運(yùn)到充填溜井，再溜到各個(gè)中段運(yùn)送到采空區(qū)的充填井口，卸下充填。廢石充填包括廢石運(yùn)輸、提升和下料，方法比較簡單，應(yīng)與其他施工統(tǒng)一安排組織管理。在施工前作業(yè)人員需要檢查場地及周圍情況，特別是采空區(qū)的各項(xiàng)參數(shù)，做好方案設(shè)計(jì)以應(yīng)對施工中可能出現(xiàn)的問題。在充填前要對采場放礦漏斗口和出口進(jìn)行封閉，加固不穩(wěn)定的地段。充填時(shí)要按照減小廢石滾動距離原則，從兩端開始進(jìn)行充填，減輕對采場兩端間柱的破壞和沖擊。

4 結(jié)語

建筑行業(yè)的不斷發(fā)展也推動了采空區(qū)的治理提升，在施工技術(shù)中需要不斷的改革創(chuàng)新以提高鎢礦山的開采管理。采空區(qū)的地表利用必須要改善地基變形，提高地基的承載能力，因此要加強(qiáng)新型技術(shù)的研究，促進(jìn)礦山的綠色發(fā)展，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。同時(shí)要利用監(jiān)測手段，對采空區(qū)及巖移進(jìn)行監(jiān)視和觀測，掌握動態(tài)變化，總結(jié)出變化規(guī)律。