纪振鹏

摘 要：我国地域辽阔，是一个资源大国，地下資源丰富无比，储量巨大，每年需要从地下开采大量的资源投入建设当中。金属作为国家发展，工业生产当中必不可少的重要资源，其开采环节非常重要。近几年来，随着开采技术不断提高，地下金属开采数量越来越多，导致采空问题逐渐凸显，采空出现的频率越来越高。地下金属矿山采空问题的出现，不仅会影响生产进度，还会影响矿山生产安全，对员工人身安全产生威胁。所以，需要针对地下金属矿山采空问题提出有效的治理，制定科学、合理、有效的治理方案，提高地下金属矿山开采的安全性。

关键词：地下金属矿山；采空区；安全治理；方案设计

从金属产量来说，我国名列前茅，每年开采的金属矿石总量约63.4亿吨，数量惊人。在地下开采矿石过程中，如果后续工程未能及时弥补开采矿石留下的空间，将会形成一个采空区。采空区长期留置于地下，将会出现地裂缝、塌陷、老窿水等现象，从而产生危险因素。随着我国地下金属矿山开采量越来越多，出现的采空区将会越来越多，金属矿山采空区采空区带来的地质危害将会越来越高，如果没有相应的安全治理方案，将会直接对周围的环境与矿山造成影响，形成灾害。

1、金属矿山采空区定义和类型

矿山采空区主要分为两种类型：一种是未完成、正在开采的金属矿山，这类采空区主要被称为未被填埋处理的采场；另一种是已经开采完毕的废弃采空区，这类采空区主要是空旷的空间和采场。金属矿山开采完毕之后形成的采空区主要有巷道、井筒、石门和内部独立空间四部分组成。

地下金属矿山采空区根据矿体的形态、大小、处理时间而分为不同的类型，不同类型的采空区需要制定不同的安全治理方案，从而将金属矿山采空区的危险降到最低。按照金属矿山开采方法，可以将其分为空场法、崩落法、填充法三种采空区，其中最为常见的采空区为空场法采空区。崩落法采空区实际上是将矿体上下盘的围岩崩落下来，充填到采空区当中，利用岩石的碎胀性充填采空区，经过地压的逐步显现使得采空区渐渐趋于稳定。填充法采空区在实际中并没有，只有在开采的短时间内会出现，一旦填充则无采空区。如果在填充的过程中没有填充完全，则会出现小的采空区。地下金属矿山采空区的等级划分并未统一，不同地区会有不同的规定，但是大致上的等级划分理论是相差不大的。如表1所示，该表为金属矿山采空区等级划分。

地下金属矿山采空区的灾害类型。采空区与矿山灾害具有直接关系，也是引发灾害的主要原因，其中最为常见的采空区灾害为地压灾害和水害。地下金属矿山地压灾害在矿山灾害当中排第一。其灾害性质与煤矿灾害有着本质区别，金属矿山周围的地质非常复杂，围岩非常坚硬，经过长时间的稳定之后极容易发生脆性断裂，使矿山空间稳定性降低，发生顶板塌陷，引发安全事故。水害在金属矿山灾害当中排第二，在近十年的金属矿山灾害当中，我国水害发生的次数约为20次，其中矿井水害发生就有十多次。

2、地下金属矿山采空区勘探技术

地下金属矿山采空区安全治理方案的设计必须要了解采空区内部的情况，这就需要用到采空区勘探技术。采空区勘探技术主要是以勘察技术作为基础，通过勘测、探查、钻探等了解内部的状况。但是这种方式成本高、效率低、时间长，具有一定的盲目性。随后出现三维地震物探、瞬变电磁法、大地电磁测深法等多种方法测量金属矿山采空区的状况。之后又开始结合激光、声呐、雷达扫描等多种方法来获得采空区的实际形态，使探测结果更加准确真实。具体的地下金属矿山采空区探测技术流程如图1所示。

3、地下金属矿山采空区安全治理方案设计

地下金属矿山采空区安全治理方案填充方式。填充料时应该沿着井筒安装填充管道至采空区的上方，充填料沿填充管道逐渐进入采空区，自下而上分层填充，每层填充完毕之后需要间隔一段时间再次填充，多次重复填充，直至填充料布满整个采空区。

地下金属矿山采空区安全治理方案的填充设施场地及填充料。采空区的填充料需要混合，所以填充站必须布置在金属矿山井口的周围，方便填充料下井。通过搅拌机将填充料搅拌均匀，经过事先准备的填充管道充填至采空区当中，逐步完成整个采空区的填充。金属矿山采空区填充料主要由尾砂和水泥胶组成，两者的配比因其尾砂性质及细度差异而不同。

地下金属矿山采空区安全治理方案填充料制备。采空区填充材料的制备需要使用搅拌桶将其搅拌均匀。通过计量用具按照选定的配比将尾砂和水泥计量好，通过输送设备将其输送到填充料搅拌桶当中，加入适量的水搅拌均匀，将其输送到采空区。填充料搅拌桶在金属矿井口周围，直径为1.5m，高为1.5m，容积为2m3，搅拌桶底部安装有输送装置，与输送管道相连接，直接填充入采空区。

地下金属矿山采空区安全治理方案的填充浓度和管径的选择。金属矿山采空区的填充浓度需要根据矿山的种类决定，同时也需要注意填充材料的性质因素，最初选择浓度为55%浓度左右的填充料进行填充。填充过程中使用的管道是聚乙烯管道，具有良好的性能，一般选取其管道直径为108mm。

地下金属矿山采空区安全质量方案的填充顺序。在填充的过程中，首先要填充巷道的采空口的挡墙，为后期的填充做好准备，在按照倒退的顺序逐渐填充。其次，封堵巷道通往中端采空区的入口，并且建立挡墙，防止填充料进入其中，为后期的填充做好时间准备；最后将剩余的巷道清理干净，将剩余的采空区填充满，达到填充的标准和要求，完成安全治理的目的。

地下金属矿山采空区安全质量方案的填充入口阶段。金属矿山采空区入口的填充需要利用挡墙将其封闭，恢复上段巷口的使用功能，如若无法开启，则使用钻孔设备开孔进行填充，孔口的直径为110mm一般可以满足填充的需求。

4、结束语

金属的重要性不言而喻，国家的发展，企业的生产，人类的活动都需要使用金属。金属的开采容易形成采空区，而采空区的存在严重威胁到了金属矿山的生产安全和工人的人身安全。所以，需要研究采空区的实际状况，有针对性的提出有效、科学的安全治理方案，从而提高采空区的安全性，为金属矿山的生产和员工安全提供保障。

参考文献

[1].刘勇峰，马海涛.地震波真反射层析成像超前预报布置参数优化[J].中国安全生产科学技术，2013（2）：29-34.

[2]刘卫东.充填处理采空区[M].《金属矿采空区灾害防治技术》，2015（09）.

（作者单位：沈阳嘉纳工程技术有限公司）