河南能源化工集团栾川龙宇钼业有限公司
摘要：现有的多数露天矿山由于早期的无规则开采，地下采空区杂乱无序，严重影响到矿石开采工作的推进，而受矿区实际工程条件所限，对边坡内采空区进行处理成为必须工程。文章以此为基础，针对栾川县南泥湖矿区北部采空区暴露出的问题，提出了边坡内采空区治理的方案，希望对后续的实际治理工作有所帮助。
关键词：边坡；采空区治理；方案设计；可行性分析
引言
南泥湖矿山的开采工作最早开始于80年代的栾川县三强公司的开采，后由于钼价高涨，不仅有其他采矿单位竞相开采，而且众多民采队伍也相继参与进来，对矿区资源大肆掠夺，矿体内留下大量大小不等、形状极不规范的多层地下采空区。这些采空区均未经进行处理，严重打乱了地下开采的正常秩序与回采顺序。为消除采空区带来的安全隐患，同时提高南泥湖矿区矿石品位，必须对采空区进行治理。
1采空区现状
根据空区实测及原始空区资料，南泥湖露天钼矿北部最终边坡内赋存面积约6374m2地下采空区，主要分布在1365m、1350m、1330m三个中段，其形态大小如表1所示。
表1 各水平内采空区赋存情况表
边坡内赋存采空区改变岩体原始应力分布，极易造成边坡失稳，出现边坡垮塌及滑坡等地质灾害，严重影响下部人员生命安全及设备安全生产，同时影响北部边坡运输大通道及截排水渠的修筑工作。边坡内赋存采空区典型剖面如图1所示。
图1 南泥湖露天钼矿北部采空区典型剖面图
2采空区治理方案设计
2.1采场北部采空区分类及分区
2.1.1采空区分类的基本条件与类别
采空区的治理难度直接受其赋存形态、地质构造、岩石性质以及关联采空区等因素的影响，因此，以此为判别条件，将矿区采空区按难易程度分为三类，其中Ⅰ类采空区为简单的容易处理的采空区，Ⅱ类采空区为复杂难处理的复合采空区，Ⅲ类采空区为极复杂极难处理的多层复合采空区。
2.1.2各分区内采空区分类
根据南泥湖矿区实际情况，以1360m水平坡底线为界将南泥湖矿山分为Ⅰ、Ⅱ两个区。其中Ⅱ区为赋存形态单一、规模小的简单的单层采空区；Ⅰ区内采空区既有地下深孔开采，又有地下浅孔开采，所遗留的采空区相互重叠、相互采透、大小不等、水平不一，形态极其复杂，为极复杂的多层复合采空区。
2.2采空区处理方案
2.2.1 Ⅰ类采空区条件下露天开采与采空区处理方案
Ⅰ类采空区顶板至台阶顶面的原岩厚度大于最小安全厚度，在地压活动稳定地段，采空区形态清楚的条件下，利用台阶坡面与采空区为自由面，采用单层采空区中深孔崩落法处理。
2.2.2 Ⅱ类采空区条件下露天开采与采空区处理方案
处理此类采空区时，先由台阶两翼围绕虚渣周边向中央小步距铲装，“蚕食”推进，边铲边探。向前推进的同时，从推测采空区边界开始，按6m×6m网度布置钻孔探测采空区顶板厚度。当采空区顶板厚度较小，不能保证作业安全时，应停止向前铲装。在安全范围内，经铲装出矿后布置炮孔，利用台阶坡面为自由面爆破处理。采空区顶板厚度较小，被虚碴覆盖不能铲装也不能在其上部布置炮孔的采空区，只宜在处理其两翼安全范围内采空区的同时，在其侧面或两翼布置切脚消弱工程，促使其自然冒落处理，逐步分台阶对采空区处理。
2.3特殊情况下采空区处理
露天永久边坡下的小规模采空区，为了保护露天永久边坡的稳定性，采用混凝土充填和封堵。在露天边坡下采空区，顶板厚度不足满足最小顶板厚度的要求或者位于台阶边坡内，在空区与地表相通之后，采用混凝土敷顶填充或者封堵。
2.4采空区治理施工技术要求
一，恢复1390水平西侧生产作业，采取“探采结合，先探后采”的施工模式逐台阶推进，为下部台阶开采准备场地。
二，1390水平下部较大采空区位于1350和1330水平，距离1390水平40-60米，满足边坡稳定形要求，但需要进行布设监测孔对其进行监测。
三，1375水平处理前需要对采空区进行探测，并对该水平下1365水平采空区进行混凝土充填处理。充填方法及要求：1365水平采空区崩落处理后，在塌陷区进行混凝土浇筑，保证1375水平高度及台阶宽度符合协同开采设计要求。混凝土凝固期不低于7天。
四，1360水平以下台阶推进，采空区采用崩落方式进行处理。但对1360水平下的1350水平采空区崩落后充填处理。充填方法及要求：1350水平采空区崩落处理后，在塌陷区进行混凝土浇筑，保证1360水平高度及台阶宽度符合协同开采设计要求。混凝土凝固期不低于7天。
五，爆破要求：爆破钻孔采用140mm孔径设备进行穿孔作业，填装粉状铵油炸药，使用逐孔微差爆破技术进行爆破作业，要求到界边坡进行预裂爆破。
3采空区治理方案可行性分析及问题
3.1采空区治理方案可行性分析
结合长沙矿山研究院《复杂联贯地下采空区条件下露天强化开采协同技术研究》中的相关内容，对南泥湖矿区采空区顶板厚度要求和边坡稳定性进行分析，同时进行采空区治理试验。在试验时，首先针对采空区区域进行圈定，控制采空区作业人员数量，然后根据采空区情况提前规划炸药车行驶路线。采空区爆破后，在无采空区位置确定有无盲炮后，待稳定24小时后方可进入爆区进行检查采空区处理处理效果，确认塌落后，制定铲装路线，确保挖机、车辆、人员安全。两次采空区治理试验的结果基本上满足相关治理要求，因此，认为上述南泥湖矿区北部采空区治理方案具有较高可行性。
3.2采空区治理方案中存在的问题分析
一，1365m中段的采空区若按照设计方案中的爆破崩落法进行治理，爆破后既有可能导致1375m台阶出现中断现象，并且会在1365～1375m边坡的坡面上留下空洞和浮石。
二，边坡赋存断层及局部出现岩石破碎、滑落等情况，虽可满足现行安全生产需求，但随着采场不断向下延深，边坡高度逐渐增大，会对下部作业的人员及设备安全生产造成影响。
结束语
总而言之，采空区的带来的危害是毋庸置疑的，在实际矿山开采工作中，相关企业及其工作人员需要坚持贯彻“先探后采、不探不采”的原则，先进行钻探，在利用三维激光扫描技术等了解采空区的情况及走向等，在确保安全的前提下进行开采工作，必要时，可首先进行采空区的治理工作，改善作业条件，从而能够有效避免诸如大型生产设备陷落采空区等安全问题，并进一步为企业带来良好的经济效益。
参考文献：
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[3]高华勇，孙鹏宇，王志超.浅谈露天矿山采空区探测与治理[J].魅力中国，2013（17）：371-371.
论文作者:陈鹏,宫亚锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/13
标签：采空区论文; 水平论文; 露天论文; 台阶论文; 顶板论文; 崩落论文; 矿区论文; 《基层建设》2018年第10期论文;