陈耳金矿采空区处理的必要性及方法探讨

孙 诚

（陕西鑫元科工贸股份有限公司，陕西 洛南 726104）

空场法采矿具有开采效率高、投资少见效快等优点，在我国稳固岩体采矿中广泛应用。此法采矿过程中势必产生大面积采空区，通常都应当处理采空区，消除顶板冲击地压隐患。否则，仅靠矿柱支撑、隔离等不当处理方法，以后很容易发生顶板冲击地压灾害，同时使资源永久性的损失在空区中。

1 陈耳金矿采空区赋存状况

陈耳金矿属缓倾斜-薄矿脉，围岩相对较稳固，应用空场法采矿。经近三十年的开采，在1500m标高以上形成了多个中段，各中段内保有资源已回采完毕，每个中段内空区面积约28000-45000m2，形成了大规模的采空区，空区内留设的矿柱多次回收。1500m-1420m标高空区内留设的矿柱相对较完整，大部分没有回收。空区只是经过封堵等简单的处理，局部有少量空区是将废石填入，充填效果不好。空区对1500m标高以下矿体形成水力通道，老隆水是影响矿床开采的重要因素。

2 采空区处理的必要性

2.1 采空区的危害

应用空场法采矿，矿体回采后必然形成空区。靠矿柱维护空区稳定，一旦某些矿柱出现破坏，其所承受的载荷将转由其它矿柱承担；其它矿柱也难以承受附加载荷时，这些矿柱也将被破坏，迅速扩展到整个空区矿柱。矿柱失稳的过程具有突发性，造成的破坏和危害程度难以控制。顶板突然大面积冒落，产生冲击波，破坏力极强。顶板冲击地压还可能造成地表开裂、塌陷等危害。上部空区未及时有效的治理，必将导致下部高地压，威胁深部作业安全。采空区内易形成积水，易诱发透水事故。

2.2 采空区处理的必要性分析

从采空区的危害来看，采空区的存在制约了企业的可持续发展，陈耳金矿完全有必要处理采空区。

1500m标高以上矿体已回采结束，空区矿柱多次回收，空区顶板稳定性遭到破坏，且空区距地表较近。1500m标高以上开采，过去由于技术和管理落后，没有正规开采和按设计回收矿柱，岩体移动范围没有经过科学论证。1500m-1420m空区内的留设的矿柱品位高，有回收的价值。1500m标高以上采空区，经勘查存在积水，下部工程施工时有透水事故发生风险。1500m标高以下资源前景可观，现正在探矿，上部采空区危及下部探矿工程的施工安全。近年来，国家加大了秦岭生态环境保护力度，一定程度上制约了企业的发展。由于未处理的空区存在，地表有塌陷、开裂风险，破坏周边生态环境。采空区已成为一项矿山生产中的重大危险源。国家应急管理部门三令五申强调加强采空区治理，对治理不力企业追究法律责任。

同时，陈耳金矿地处豫陕交界的小秦岭金矿田，周边矿权复杂。受利益驱动，陈耳金矿资源时有被盗采、越界开采的发生，严重损害企业利益及开采安全。空区的处理能一定程度上保护资源，防范和拦截不法分子的偷盗、越界行为。相邻企业的未处理空区，与陈耳金矿空区相串联，存在重大安全隐患。以现有探获的资源量及生产能力，陈耳金矿在未来五年内，空区的增量在约32000m2/年。

3 采空区处理的方法

3.1 处理的方法概述

采空区处理就是为了缓和岩体应力集中程度，转移应力集中的部位，或使围岩中的能量得到释放，使应力重新分布，达到矿山安全生产的目的[1]。

我国采矿工业经过这么多年的发展，总体上形成了两大类空区处理方法：基本法、联合法。基本法分为崩落围岩处理采空区，充填采空区，支撑法处理空区和封闭空区。由于每种基本法处理空区均有局限性，因而产生了联合法。分为支撑充填法，崩落隔离法，矿房崩落充填法，支撑片落法，切槽放顶法和切顶与矿柱崩落法。

3.2 处理方法的优缺点及适用条件对比（表1）

表1 采空区处理方法优缺点及适用条件对比表

3.3 适合陈耳金矿的采空区处理方法分析

各类空区处理方法都有其特定的适用条件，各有利弊[2]。支撑充填、崩落隔离、矿房崩落充填、支撑片落只是四种基本方法中某两种方法的简单结合，还不能通过一种工艺而达到多种采空区处理的基本方法的功效，且费用还较昂贵，更不能借助诱导崩落或松动而实现围岩应力集中向有利于安全生产的方向重分布。不难看出，只有切槽放顶法和切顶与矿柱崩落法处理采空区可通过一种工艺（如：爆破），诱导崩落或松动而实现围岩应力集中向有利于安全生产的方向重分布，达到采空区处理的目的。

根据陈耳金矿采空区赋存状况及对采空区处理的特殊要求，结合切槽放顶法和切顶与矿柱崩落法的优缺点及应用情况，进一步分析，切槽放顶法更适合陈耳金矿。下面就切槽放顶法处理采空区作以详细论述[3]。

（1）通过控制爆破，既达到使顶板应力向有利于安全开采的方向重分布，又实现封闭、隔离和小型化采空区的目的，消除顶板冲击地压隐患，促进安全生产。陈耳金矿深部地压显现突出，岩爆等灾害时有发生。封闭、隔离采空区，一定程度上能阻断盗采、越界开采等不法开采的通道，同时还可以排疏空区积水。

（2）成本低，工艺简单。陈耳金矿资金流目前并不充足，技术装备相对落后。

（3）采空区处理和矿柱回收可同时进行，减少资源损失，增加企业效益。1500m-1420m空区内留有高品位矿柱未回收，1500m以上空区也有极少部分残留矿柱。在以后深部开采中也可应用，边采矿边处理采空区，矿柱也随之回收。

（4）采空区处理不会引起地表发生明显的岩移，并可有计划地将采掘废石排入处理过的采空区。1500m标高以上采空区离地表较近，极易引起地表塌陷、开裂。秦岭生态环境保护力度不断加大，排渣场建设、地表生态环境保护等限制，制约陈耳金矿持续发展。

（5）切槽放顶法实际应用技术比较成熟。在东桐峪金矿、辽宁金凤公司等[4]多个矿山采空区处理、安全评价，及鸡西矿业集团沿空留巷的巷道地压控制的应用中，经济效益和社会效益可观。

（6）适用于处理倾角40°至水平矿体开采所形成的采空区。陈耳金矿属于缓倾斜矿体。

4 结语

目前，许多矿山都面临着采矿与采空区处理两者失调的问题，已经危及整个矿山的安全生产和持续开采，更有甚者已危及整个地区的生态环境安全和稳定。笔者认为，一方面着手处理历史欠账存留的老采空区，另一方面采矿与新空区的处理同步进行，把空区处理作为采矿计划的一部分，做在计划里，落实在采矿里。这样才能从根本上解决采矿与空区处理失调的问题。同时，探索更加环保、高效、安全、可靠的采矿方法和采空区处理方法，实现采矿与空区处理同步、矿山生产全过程绿色开采的目标。