采空区塌陷处理措施方案

深度解析：采空区地面塌陷勘察与设计！

本文从采空区塌陷勘察、采空区塌陷治理设计两方面展开：

一采空区塌陷勘察

主要依据：高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册；

岩土工程勘察规；

铁路工程不良地质勘察规程；

一）采空区分类：

1、按采煤方法与顶板管理方法分类：

（1）长壁陷落法采空区：由长壁大冒顶采煤法形成的采空区

（2）短壁陷落法采空区：由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区（3）巷柱或房柱式采空区：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空区

（4）条带法或填充法采空区：由条带或填充采煤法形成的采空区

2、按采煤深厚比可分为以下几类：

（1）浅层采煤区：开采深、厚比小于40的采空区；

（2）中深层采空区：开采深、厚比大于40，但小于200的采空区；

（3）深层采空区：开采深、厚比等于或大于200的采空区。

3、按煤矿采空区形成和停采的时间分类：

可以分为新采空区和老采空区两种。

新采空区是指现采空的采空区，其地表移动、变形尚未发生或正

在发生过程中，或位于正在采煤的采区、采煤工作面近旁的采空区已放顶，地表移动、变形和移动盆地正在发生、发展中。

老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区，其地表移动、变形和移动盆地等已形成并趋于稳定的采空区。

采空区地面变形灾害包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等。勘察围应大于地面变形围。

1998年5月发生的临澧县衫板乡石膏矿塌陷，直径达47米。

(一) 主要任务

查明老采空区上覆岩层的稳定性,预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征，对工程场地的适宜性进行评价。在此基础上，提出预防、整治的对策和方案。

可行性研究勘察阶段

1、该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主，辅之以大比例尺航卫片解译，必要时可布置少量勘探工作。其工作容

是：

1)收集矿区地质图、综合地质柱状图、剖面图、采掘工程平面图及井上下对照图、地质勘探报告、沉降观测等有关资料；

2)调查勘察围的气象、水文、地形地貌、地震、地层岩性、地质构造特征；

3)调查勘察区采空区(空洞)的分布及开采时间、围、深度、采厚、开采方法、采取率、顶板岩性和厚度、顶板管理方法及远景开采规划；

4)调查或收集供水井的抽排水状况及其对采空区稳定性的影响；

5)在有条件的地方宜进行井下调查、测量、测绘出采掘工程平面图，查明采空区的顶板塌陷及积水情况；

6)调查采空区覆岩破坏、地表陷落、建筑物破坏特征及其与采空区开采边界的关系，划分出中间区和边缘区；

7)调查由于地表塌陷而引起的其他不良地质现象类型、分布位置和规模；

8)定性或半定量地初步评价采空区的稳定性。

2、初步设计勘察阶段

本阶段勘察应以现场地质和采矿调查、测绘和物探工作方法为主，辅之以钻探工作及简易水文地质观测试验，必要时进行地表变形观测。

本阶段应进一步收集地质、采矿资料，并通过地质调查、物探、

钻探、沉降观测、简易抽水试验等综合勘察手段，初步查明采空区的工程地质条件、水文地质条件，采空区的围、埋深、形状、充填、垮落情况，开采层数及剩余沉降量、“三带”界限、地表塌陷等情况，为确定采空区治理方案提供依据。

3、施工图设计勘察阶段

本阶段采空区(空洞)勘察应以钻探工作为主，辅之以必需的补充物探及调查测绘工作。工作容：

1）查明初勘阶段尚未查明的工程地质问题；

2）确定采空区地表变形围、变形量大小及其变化规律，分析采空区沉降变形发展趋势，研究地表变形与采空区、区域地质构造、开采边界、采煤工作面推进方向的关系，确定其危害程度；

3）查明采空区近旁的矿井或供水井的抽排水的时间、水量、水质、地下水位变幅和影响半径及其对采空区的稳定性、治理工程的影响；

4）修正、完善采空区及其覆岩的三维地质构造模型、覆岩破坏的“三带"界限，核实采空区的剩余空隙体积；

5）查清地表塌陷围、破坏形式、发展趋势；

6）评价采空区的稳定性，确定采空区的治理方案；

7）测绘影响围采空区工程地质平面图(比例尺1：1000—1：2000)及工程地质纵、横断面(剖面)图等。

(二) 勘察围及深度

在整个采空区勘察过程中，勘察宽度可视勘察阶段、采空区埋深

等具体情况而定。如工程可行性研究阶段勘察宽度要大，初步设计勘察阶段宽度适当减小，施工图设计勘察阶段宽度再减小。但各阶段勘察工作宽度不能小于公式计算宽度，且应考虑到上山、下山方向的差别，因为公式计算的宽度是采空区影响的最小宽度。一般外延100—500m。

勘探深度，对于单层采空区，各阶段的勘探深度不得小于采空区底板以下3m；对于多层采空区，各阶段勘探深度不得小于最下层采空区底板以下3m。

（三）勘查方法的选择

勘察前，应收集研究地质资料，全面调查人类活动的历史、方式、围与强度，以及已产生塌陷的发育特征，在综合分析的基础上合理布置勘察评价工作。

勘察方法采取工程地质测绘、工程物探、工程钻探、室试验及原位测试、高精度形变观测。条件许可时应开展井下工程地质调查。

1、工程地质测绘

工程地质调查与测绘的目的是研究采空区及其附近的区域地质构造、地层岩性、水文地质条件、地下采空区的分布位置、采矿状况、地面塌陷程度等。调查所采矿层顶底板的岩性、厚度及矿层上覆岩性的组合类型，条件许可时应进行井下测量工作，绘制采空区地质剖面图。初步确定工作区的三维工程地质结构和物探探测围。比例尺一般以1：1000—1：2000为宜。

采矿调查容一览表

采空区(空洞)现场勘察容一览表

采空区(空洞)地表变形调查容一览表

2、工程物探

用于采空区(空洞)探测的工程物探方法主要有电法勘探（高密度电法和电测深法）、电磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡气勘探。

1）电法勘探

电法勘探常采用高密度电法和电测深法。高密度电法最适宜的采空区探测深度围是100m以，最大深度不超过150m，采空区埋深与其直径的比h／D≤40。影响探测深度的因素：测距的长短；目标地质体的直径与深度的比；目标体与围岩电性差异；地电断层如有高(低)阻屏蔽层；干扰水平大小。

山西某高速公路隧道采空区治理

山西某高速公路隧道采空区治理 摘要：本文介绍了山西省某高速公路隧道采空区治理方法，结合地勘资料对采空区的稳定性进行了评价，对采空区治理范围、注浆孔设计、浆液配合比、施工工艺以及工程质量检测作了说明，以期对似隧道采空区治理工程提供参考。 关键词：隧道采空区、治理、全充填压力注浆法 拟建项目为山西省西部某市环城高速公路，路线走向自北向南，全长22公里左右，设计行车速度80km/h，设置上下行分离式双洞隧道。其中煤矿采空区主要分布于起点至7.5公里路段。由于该地区煤层自北而南向下倾斜，起点区域煤层埋置深度较小，采空区分布广泛，对本项目影响较大。其采空区分布区域设置隧道一座，长608米，本文将对该隧道采空区治理方案进行研究。 1 隧道采空区区域地质概况 隧址区域属山西省中东部黄土高原东缘太行山区，暖温带大陆性季风气候区，项目区赋存地层由老到新依次为石炭系、二叠系及新生界第四纪。其中，石炭系地层主要由泥岩、砂岩、灰色页岩、粉砂岩、石灰岩及7—10层煤组成；二叠系地层主要由中细粒碎屑岩、泥质岩组成。 隧道区域煤矿批采5、6、8、9和15煤层，主采8、9和15煤，为斜井开拓，长壁式采煤，使用金属摩擦支柱配铰接顶梁支护顶板，采空区顶板管理为自然垮落法。目前矿区内9和15号煤层已基本采空。线路呈北东-南西向横穿矿区，9和15号煤层采空区对线路都有影响。9号煤层平均厚2m，矿井回采率为15%；15号煤层平均厚6m，平均埋深198m，矿井回采率约30%。剩余孔隙率约为30%，影响高速公路的长度为776m。目前地表未发现塌陷坑等地面变形迹象。 采空区覆岩结构主要由三组单元组成：二叠系下统下石盒子组砂岩、泥岩、砂质泥岩；石炭系上统山西组黑色砂质泥岩、泥岩、灰白色中－粗粒砂岩；石炭系上统太原组深灰—灰黑色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，灰色粗、中、细粒砂岩。 2 采空区冒落裂隙带估算与稳定性评价 根据《矿山开采深陷学》中的理论，采出厚度与塌陷冒落带及裂隙变形带之间有如下关系： 实践中一般用下式估算冒落带高度： 式中：h—冒落带高度；

采空区处理

当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露

矿采空区治理方案

****矿区采矿区治理 可 行 性 报 告 ********矿业有限公司 二〇一六年十一月二十一日 建设单位：****矿业有限公司 编制单位：*****矿业有限公司 法人代表：* 项目负责：* 项目审核：* 报告编写：*

目录

1 项目概况 项目名称：* 建设地点：** 项目性质：采空区治理工程 建设年限：2017年2月——2018年3月 建设内容及规模： 范围内矿体采场顶板加固2620m2； （1）位于断层破碎带F 107 （2）位于断层破碎带F 范围内的矿柱加固1890m3（32个）； 24 充填量50000m3 （3）二中段采矿区充填46000m3； （4）三中段采矿区充填39000m3。 投资估算：总投资500万元。 （1）项目建成后，断层破碎带F107范围内的矿体可全部采出，相当多采7万吨汞矿，按开采期限2.5年计，每年多产矿石3万吨，矿石价格以1000元/吨计，年销售收入在现有基础上增加350万元。 （2）采场及运输巷注浆后，可减小涌水量150m3/h，每日可节约32400度用电，每年可节约抽水费用60多万元。 （3）主运输巷注浆加固后，可继续安全使用，无需重开凿新运输巷，运输巷按照500m总量，每米运输巷施工费2800元计算，可节约投资140万元。 （4）采空区充填后，地下水位有可能逐步上升，解决矿区周边村寨多年来饮用水困难的问题，产生良好的社会效益。 （5）降低地面塌陷几率，减少地质灾害治理费用。 报告编制依据： （1）《中华人民共和国矿产资源法》； （2）《中华人民共和国矿山安全法》； （3）《中华人民共和国安全生产法》；

（4）《冶金矿山采矿设计规范》； （5）《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16424－2006）； （6）《爆破安全规程》（GB6722－2003）； （7）《安全生产条例》； （8）《****矿区资源储量核实报告》； （9）《****开采设计方案》及图纸。 2 项目建设背景及必要性 2.1矿山概况 (1)矿山基本情况 贵州省铜仁地区****矿业有限公司于2004年成立，前期开发铜仁汞矿乱岩塘汞矿体内的矿床，2005年动工， 2007年4月竣工，经铜仁地区安全生产监督管理局验收后投产。 ****可分为三个块段，即乱岩塘块段(F107断裂北盘)，大坪块段(F107断裂南盘～Fl05断裂附近)及油房喇－－阴山朗块段(F105断裂附近～F24断北盘)。 2010年底，****矿区乱岩塘汞矿F107断裂以北的矿体基本全部采完，为了有效的开采F107断裂南盘～Fl05断裂之间的矿体，2008年~2009年先后请长沙矿山研究院对F107断裂进行不良地质体的研究，并提出相应的治理方案，但因F107断裂含水量大，进行帷幕注浆存在一定的安全隐患，决定放弃通过F107断裂回收乱岩塘矿床F107断裂以南的矿体。 2011年4月，委托贵州创新矿冶工程开发有限责任公司对附近对****乱岩塘汞矿F107断裂南盘～Fl05断裂之间的矿体开采方案进行设计，充分利用****现有的工程设施，进行了《贵州省****开采方案设计(变更)》设计。 矿山采矿方法采用房柱法，后退式回采；轻型风动凿岩机爆破落矿；局部木料支护；机械排水；机械抽出式通风方式；矿车运输。矿山所采矿石直接运至距离矿山1.5km的黄土坡选冶厂深加工。矿山设计损失率15%；贫化率5%。 （2）交通位置

浅析露天矿过采空区应对办法

浅析露天矿过采空区应对办法 【摘要】平朔矿区主采煤层为4#煤、9#煤及11#煤，周边小窑采空区遗煤产生自燃，浪费了煤炭资源，造成了环境污染，给露天煤矿安全生产带来极大的危害。本文根据采空区的性质，采取相应的探测、处理措施，从而保证了人员、设备的安全。 【关键词】采空区；自燃；防治 0 概述 随着资源整合的推进，近几年关闭的地方矿规模不一，采掘不规范，形成的采空区形状各异，大小、高低不一，位置复合交错，分布极其复杂，甚至存在越层越界开采的现象。平朔矿区属典型的黄土高原地貌，煤层埋藏较浅，裂隙发育，老空区遗煤自燃后向纵深发展，形成大面积的高温火区，同时产生大量的有毒有害气体。加之，相关技术资料不完善，与实际情况不吻合，给当前的钻探工作带来了很大的困难，为露天开采留下了严重的安全隐患： （1）对人员的伤害。钻孔或垮落裂隙会冒出有毒有害气体，对钻机司机及相关人员造成人体伤害。 （2）对设备的危害。当钻机、电铲、卡车等设备正在采空区上部作业时，如果采空区上覆岩层突然垮塌，设备就会倾翻或陷落于塌陷区，造成设备损坏等事故。 （3）对作业的危害。例如，在爆破装药过程中，老空区煤层自燃引起的高温可导致已填充的炸药发生早爆事故，在爆破过程中，采空区积聚的可燃性气体可能被引爆，从而造成人员伤害及设备财产的损失。 1 采空区的分类 按温度可分为常温区和高温区：当温度低于50℃时为常温区，此类采空区主要将其范围通过探测方法进行确定；当温度高于60℃时，属高温区，应进行灭火降温处理（参见火区灭火方法）；介于50-60℃时，应观测一段时间后再进行相应处理。测温常用红外线测温仪简单可靠。 按有无毒气分为普通区和有毒有害区；一般高温区都是有毒有害区，这就需引起特别注意，进入该区域的相关人员必须佩戴隔绝式自救器，以防中毒。同时使用气体检测仪和测温仪检测各种气体浓度及温度，当超标时应迅速撤人，有毒有害区严禁一个人单独作业。普通区即常温无毒的采空区域，主要防止采空区塌陷，相关人员及设备掉入采空区。 按采空区面积分为相对安全区和危险区。相对安全区主要指早年人工采掘后

高速公路隧道穿越采空区的处治方法

高速公路隧道穿越采空区的处治方法 摘要:结合大运调整公路祁县—临汾段韩信岭隧道的修建实例,对公路隧道穿越古煤矿采空区这一特殊的现象进行了研究,并提出了科学的处治方法。 关键词:裂隙,注浆,围岩强度 引言 近年来,随着我国经济建设的迅猛发展,公路交通路网密度越来越大,公路特别是山区高速公路,由于受几何线形和路线纵坡等设计指标的制约,将不可避免地难以绕避许多地质不良地段。在著名的国家级重点工程———大运高速公路祁县—临汾段的韩信岭一带,就出现了高速公路隧道穿越采空区这一公路建设史上罕见的现象。因此,如何提高隧道穿越采空区部位及其周边围岩的强度,以满足公路的通行要求,便成为采空区处治方法研究中的主要问题。 1处治方法 研究的目的通过对公路隧道围岩采空区的处治方法、材料选择、浆液配比及其与围岩整体胶结强度的关系等方面的研究,达到技术合理、经济节约、工艺可行的目的,为今后公路隧道围岩采空区的处治方法积累经验,这对于快速发展的高速公路建设具有非常重要的意义,其目的在于: 1.1研究压力注浆技术在隧道穿越采空区部位的应用条件,探讨工艺的可行性,为隧道穿越采空区的公路工程施工,提供可靠的技术保证。 1.2从理论和工程实践上探讨隧道穿越采空区注浆工艺参数,指导今后类似地质条件下的加固处理。 1.3依据工程地质条件,结合公路建设的特征,提出处治设计的有关参数,为设计工程师服务。2煤矿采空区工程地质特征 2.1地层岩性 韩信岭隧道采空区路段位于山西省灵石县常家山村—沟东村一带,属低山丘陵区,采空区路段地层岩性主要由①第四系(Ｑ);②第三系(Ｎ);③二叠系(Ｐ);④石炭系(Ｃ)等组成。 2.2构造特征采空区路段位于华北陆台、山西地台之中部,晋中盆地之南缘,吕梁—太行断块之内的晋中新裂陷,吕梁块隆、临汾运城新断裂、沁水块坳结合部位,具有明显的陆台型构造特征,其中以断裂构造为主,褶皱构造次之。地层产状较平缓,倾角在5°～15°之间;局部地区受构造影响,产状变化较大。在采空区隧道路段,于左线ＬＫ89+440～+460和右线ＲＫ89+440～+460处有Ｆ5正断层,断距在50ｍ～200ｍ以上,断层带宽度为20ｍ,与隧道相交角度为65°。 2.3水系及水层性质 该区河流均属汾河水系,最大河流为北部的仁义河。仁义河宽约100ｍ～180ｍ,长46.1ｋｍ,总体流向为自东向西,线路通过地段为北西西流向,在南关镇北汇入汾河。地下水按含水层性质可分为松散岩类孔隙水,碳酸盐岩类岩溶裂隙水和碎屑岩类裂隙水。勘察区内煤炭开采面积大,古窑和近代煤矿采空区较多,且都有不同程度的充水。 2.4地质特征 该区域工程地质条件复杂,为中低山丘陵地貌形态,“Ｖ”字型冲沟发育,地层岩性变化较大,断裂构造复杂。覆盖层上部岩性多为中更新统亚粘土层,下部为上第三系粘土、亚粘土及卵砾石、砾岩层;大片出露的基岩为石炭系、二叠系杂砂岩、砂质泥岩及泥页岩、煤层,软弱,易风化。断裂构造在该区极为发育,一般为ＮＥＥ向和ＮＷＷ向正断层,断层带岩层陡立、破碎。由于该区所特有的岩性组合、构造条件以及矿产资源的开发,煤矿采空区、地表裂缝、断裂构造、滑坡、崩塌及陷落柱成为该区主要的工程地质问题,处治不当,将对拟建的祁临高速公路工程产生较大的危害。韩信岭采空区北部处于太原—介休地震活动区,根据国道主干

露天煤矿采空区安全实施方案

中国神华神东煤炭集团 神山露天煤矿采空区安全回采实施方案

编制说明 中国神华神东煤炭集团神山露天煤矿由原井工开采技改为露天开采。井工开采时采用房柱式采煤法，开采参数为煤房5m，煤柱5m。露天开采后，采空区位于开采范围内，为了提高资源回收率，对原井工残留煤柱进行回收开采，神山露天煤矿委托神华（北京）遥感勘查有限责任公司对5-1煤范围用高密度电法进行了探测，采空区面积约30.22hm2;由原金烽煤炭分公司提供了4-1煤井上下对照图，采空区面积近约14.09hm2;另委托中煤国际武汉设计研究院对4A、5A平台承载厚度进行了计算。为了保证开采安全，并保障员工在生产作业过程中的人身安全，结合采空区实际情况及近期采空区作业现状，特制定本安全回采实施方案。

神山露天煤矿采空区安全回采实施方案 一、采空区作业安全管理机构 （一）采空区作业安全管理小组 为了贯彻落实采空区安全回采实施方案，保障煤矿安全生产，及员工生产作业期间的人身安全，成立神山露天煤矿采空区作业安全管理小组，各成员如下： 组长：矿长 副组长：生产副矿长、总工程师、安全副矿长 成员：生产技术办主任、安管办主任、机电办主任、采剥队队长、穿爆队队长、机电队队长、驻矿地测站站长。 （二）安全管理小组成员岗位及部门职责 组长：负责采空区作业的全面管理。 副组长：对采空区作业的实施方案的科学性、合理性进行把关，协助组长进行全面管理。 生产技术办：负责采空区安全回采实施方案的日常执行管理工作，协助日常监督工作，负责本方案的制定、修改及完善工作。 各生产区队：负责组织本队员工认真学习本安全回采实施方案，并在生产中严格执行。 安管办：负责监督本方案的落实情况，及时制止生产中存在的不安全行为，并对本方案提出安全生产的意见和建议。 采空区管理是神山露天煤矿安全生产管理中极为重要的部分，要

山岭隧道下穿采空区施工技术研究

山岭隧道下穿采空区施工技术研究 发表时间：2019-06-24T16:02:38.660Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：薛景沛[导读] 摘要：本文通过新建太原至焦作铁路施工案例，引出并详细介绍了在山岭隧道施工中下穿采空区的注意事项。 中铁隧道股份有限公司郑州 450000摘要：本文通过新建太原至焦作铁路施工案例，引出并详细介绍了在山岭隧道施工中下穿采空区的注意事项。所采取的措施主要包括三个方面，分别是控制爆破来减小震动、通过帷幕注浆和超前预注浆加固确保下穿采空区的施工安全。 关键词：山岭隧道；下穿采空区；控制爆破；注浆加固所选隧道全长11.54km，起讫里程为DK246+665～DK258+205，长度为11.54km，最大埋深327m。隧道内使用CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道作为轨道，按照350km/h客运专线双线隧道的标准进行设计，轨道中心线间距4.6米，隧道是全线的控制性工程，因隧道质地情况复杂，要穿过采空区一处425m，可能出现塌方、突泥涌水等险情，并有可能伴随采空区软弱泥岩的出现导致的塌方情况。 1 工程概况 实施控制爆破、超前注浆加固、帷幕注浆加固的段落为DK249+840-DK250+265，此段下穿采空区段洞身地层为石灰岩，灰黑色，弱风化，以硬质为主，节理发育，岩体破碎，呈中薄层结构，隧道洞顶30m以上为15号煤层采空区，该段位于向斜轴部，易积水。 2 主要施工方案 隧道下穿采空区爆破引起的震动会对围岩造成较大的扰动，且在施工中会出现由于裂隙水或者采空区距离隧道顶部较浅部位会引来拱顶塌方，突泥涌水带来的施工风险较大，遵循着“先探测、后开挖、短进尺、弱爆破、强支护、严控水、快封闭、勤测量、早衬砌”的原则组织工作，进行施工，要想达到理想的效果和状态，控制爆破和超前预注浆加固是减小影响的关键。 3 隧道下穿采空区施工采取的方法和措施 在隧道挖掘前进之前，首先要做的超前地质预报、开挖方法、加强措施、支护措施、监测措施、安全措施和事故处理措施等一系列问题。其中控制爆破技术和超前加固措施是下穿采空区的核心技术。 3.1超前地质预报技术 首先对采空区的位置进行实地的范围及采空区的积水等情况进行实地调查，且通过优化超前水平钻探方式超前水平钻探施工参数进行调整，调整内容包含超前水平钻位置进行调整，原设计钻孔位置为断面中部，改为开挖轮廓拱顶中部；对超前水平钻施钻角度进行调整，由原设计5°增加至8°，以保证探孔钻探至开挖轮廓线外5m范围，以确保最大程度的探明前方拱顶软弱、破碎围岩。 图3-1原设计探孔孔口位置图3-2 优化后探孔孔口位置 图3-3 原设计超前水平探孔钻探位置 图3-4 优化后超前水平探孔钻探位置 3.2控制爆破技术 （1）工程爆破震动的安全规定。某些情况下地表建筑物和隧道围岩、衬砌的开裂、损坏，甚至坍塌是由于质点的振动强度超过某一限度，而围岩介质质点的振动是由爆破震动引起的。不过，质点的振动强度会随着传播距离的增大而减小。由于岩体变形或应变的程度是用质点的速度来衡量的，就可以通过控制隧道结构物或周围的峰值振动来人为控制爆破。 （2）计算单段最大共同作用装药量与开挖进尺的数值范围。隧道振动爆破的关键是计算和设计最大共同作用装药量与开挖进尺，因为控制爆破时通常不是控制一次爆破的总药量，而是控制同时起爆的同段药量，依照已有的测量数据所得，36.9m是构筑物离线路中心线最近的距离，那么爆破半径取值范围是48-71m[2]。设计的爆破计划为，最大装药量分布在周边眼，Ⅲ级围岩上的台阶弧长是23.8米，周边眼之间的距离是46cm，周边眼个数是52个，周边眼装药密度是0.3kg/m，Ⅳ级围岩上台阶长度15m，周边眼间距40cm，周边眼数量是33个，装药集中度0.25kg/m。根据钻爆进行设计，Ⅲ级围岩每循环掘进长度为1.5米，最大段装药量范围是22.5kg~57kg，此范围内满足要求；由于每循环进尺为3m，最大段装药量是45kg时仍满足安全规定要求，因此可以按照振动监测的结果指导现场实际施工，用来调整进度；Ⅳ级围岩在每循环进尺2m，最大装药量范围是17.5kg-37.1kg的范围内仍能满足安全规定要求。 （3）爆破器材。使用至少包含1、3、5、7、9、11、13、15这八个段位的非点毫秒雷管才能满足断面开挖和减轻爆破振动的要求，同时还应选用药卷直径为32mm，每只药卷长度为300mm重量是200g的乳化炸药。（4）掏槽形式。要选择楔形掏槽，为降低掏槽区最大共同装药量，使得振动强度变为最低，掏槽眼应分层分次起爆。（5）振动监测。施工前在地面或建筑物周围设置监测点，监测点为地表隧道开挖方向左右各10m，每间隔50m设置一个断面，施工时实施全程监测记录下振速。施工前要将居民用水情况和地表建筑的详细调查结果形成文字记录在册。

采空区控制措施

XXXX露天煤矿 采空区控制措施 工程名称： 工程地址： 编制单位：

编制日期： 施工方案报审表 工程名称：编号：

XXXX露天煤矿 采空区控制措施 工程名称： 工程地址： 编制单位： 编制人员：

技术负责人： 编制日期： 一．工程概况 矿田中部的不拉沟分支拉沟XX向拉沟，向XX推进，拉沟长度XXXm。采掘场自上而下开挖形成X个平台，平台之间高度Xm，宽度Xm。但在露天煤矿生产过程中，存在着一些不安全因素和隐患，这都将危害职工的身心健康和安全，同时也对企业的经济利益及施工工期造成了一定的损失与延误。本工程将严格贯彻落实国家“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，认真执行国家对劳动安全方面的有关法规、标准规定，做到施工安全与主体工程同时进行，确保“三同时”的实现。 本工程采区在生产过程中的危害因素主要有：边坡稳定性、采空区安全、爆破安全、炸药及雷管安全、运输安全、粉尘、噪声、采场防排水等，以下针对我部露天煤矿生产建设的实际情况，对采空区安全方面做了具体的控制措施。 二．采空区控制措施 绘制原矿井停产时的井上下对照图，准确圈定出采空区在矿田中的具体位置，实际面积以及采空区范围内的不同位置，对露天矿安全生产的影响程度等，均明确在图上标明，以便于对其进行有效的治理。 1. 在采空区处理前应对采空区内进行探测处理，以防止瓦斯爆炸、采空区内的毒气散发及采空区内排水措施等，且配备足够的应急物。

施工排水措施 当采空区内发现有水时，必须置大于20％涌水量的抽水机予以排出，抽水机械的安装地点应符合相关要求，排出的水源直接引至排水系统。 2.采空区在矿田中的位置较明确时，在采空区治理的范围内打直径80mm钻孔至采空区，沿钻孔悬吊炸药包起爆，使采空区坍塌跨落，悬吊炸药包的钻孔布孔形式及间距根据现场的具体条件依据采掘场爆破施工方案进行，施工所用的机械设备及风、水、电均采用原有的设备管路，但必须遵守爆破安全操作规程。 1）爆破作业人员必须树立“安全第一，预防为主”的思想，认真学习并严格贯彻安全规程和措施。 2）爆破工作要根据批准的设计文件或爆破方案进行，每个爆破地段均需安排专人负责放炮指挥和组织安全警戒工作。 3）从事爆破工作的人员必须受过爆破技术专门训练，熟悉爆破器材的性能、操作方法和安全规定。 4）爆破过程中必须时刻提高警惕，预防事故发生，发现不安全因素，应及时采取措施处理。 5）爆破材料必符合工地使用条件和国家规定的技术标准，每批爆破材料使用前必须进行检查和做有关性能的试验。不合格的爆破材料禁止使用。 6）在浓雾、闪电、雷雨及6级以上大风天气和黑夜时，不得进行露天爆破作业。

矿井采空区防治水方案及安全技术措施

矿井采空区防治水方案及安全技术措施 为进一步加强煤矿防治水工作，有效防止水害事故发生，结合我矿实际，特制定本矿井采空区防治水方案及安全技术措施。 一、矿井概况 海湾煤矿位于陕北侏罗纪煤田神北矿区海湾井田内。井田内除海湾煤矿外，还有内蒙古伊泰集团有限公司神木二道峁煤矿（已关闭）、神木县孙家岔镇阳崖煤矿、神木县孙家岔后塔煤矿（已关闭）、神木县孙家岔镇大湾煤矿、神府经济开发区王才伙盘煤矿等国有、地方小煤矿（见矿权设置示意图）

二、矿井及周边老窑水分布状况 海湾煤矿2012年6月前，主要开采5-2煤层，2012年6月后计划开采4-2煤层，目前处于4-2煤层的开采阶段。但是井田范围内及其周边生产小矿12个，主要开采的煤层以2-2煤层、3-1煤层、4-2煤层、5-2煤层（表1-1、图1-2），经长期的开采已经形成大面积的老空区。3-1煤层、4-2煤层、5-2煤层采空区基本上已经大面积积水，积水深度一般在0.4～0.7m左右。 表1-1 海湾井田及其周边小矿开采煤层统计表 5-2煤层采（老）空区，井田范围内自身开采的采空区主要位于井田南部，周边小矿开采的范围主要位于井田东南部以外的三道峁、燕家塔和神广煤矿井田范围内，总积水面积2647244.40m2，总积水量178846.88～312982.04m3（表1-2、图1-3）。 表1-2 海湾井田及其周边小矿5-2煤层采（老）空区积水统计表

三道峁煤矿427440.49 0.40 0.70 170976.20 299208.34 燕家塔煤矿447117.21 0.40 0.70 159711.07 279494.37 神广煤矿233574.06 0.40 0.70 93429.62 163501.84 海湾一井1539112.64 0.40 0.70 615645.06 1077378.85 总计2647244.40 0.40 0.70 178846.88 312982.04 图1-3 海湾井田及其周边小矿5-2煤层采（老）空区积水范围示意图4-2煤层老空区积水主要位于哈特兔、大湾和后塔煤矿井田范围内，总积水面积1395421.38m2，总积水量558168.55～976794.97m3（表1-4、图1-4）。 表1-4 海湾井田内4-2煤层采空区积水统计表 井田名称积水面积（m2）积水深度（m）积水量（m3）

采空区注浆设计

采空区注浆设计

目录 目录 (2) 1、工程概况 (3) 2、治理方案的选择及治理范围的确定 (3) 2.1治理方案的选择 (3) 2.2治理范围的确定 (4) 3、治理方案设计 (4) 3.1设计依据的技术标准 (4) 3.2注浆充填加固机理 (4) 3.3采空区治理钻孔布置 (4) 3.4钻孔布置及钻孔深度 (4) 3.5采空区治理浆液 (5) 4、施工技术要求 (5) 4.1钻孔施工 (5) 4.2封孔施工 (5) 4.3浆液材料配置 (6) 4.4注浆施工 (6) 4.5注浆停止标准 (6) 5、注浆施工质量检测 (7) 6、采空区注浆工程管理 (7) 6.1施工准备 (7)

6.2施工阶段管理 (7) 6.3竣工资料报验 (7) 7、预计工程量 (7) 8、其它说明 (8) 附件 采空区治理工程平面布置图（1张） 1、工程概况 Xxxxx采空区，该采空区埋深约41.5m，开采高度约2-4m,开采年代约为上世纪30-40年代，顶板管理方法为开放式管理。为保证拟建建筑物施工及后期使用过程的安全稳定，需对该采空区进行注浆加固处理。 2、治理方案的选择及治理范围的确定 2.1治理方案的选择 采空区治理多采用注浆充填法。依靠浆液良好的流动性，能有效充填采空空洞，特别是多个钻孔在经过多个期限次的注浆使得浆液互相搭

接、交叉、串插，使采空空洞和围岩裂隙得到填充或胶结加固，从而阻止采空区的冒落变形，使采空治理范围的地基达到稳定，保证治理范围内建（构）筑物的安全稳定。 2.2治理范围的确定 根据前期钻探揭露，结合以往类似工程的施工经验，确定以拟建配套设施用房东中南部为治理范围，对下伏采空区进行注浆加固。 3、治理方案设计 3.1设计依据的技术标准 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002） 《注浆技术规程》（YSJ211-92） 《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87—92） 3.2注浆充填加固机理 3.2.1通过注浆，能有效地充填采空空洞及冒落带岩石空隙，增强冒落带岩石密实度，提高裂隙带岩层的整体刚度，阻止顶板继续跨落。 3.2.2依靠浆液良好的流动性，对节理、裂隙、层理等软弱结构面进行充填胶结，提高抗剪强度和裂隙带的整体固结程度。 3.2.3水泥、粉煤灰浆液凝固后具有一定强度，经过对采空区充填加固，从而阻止采空冒落带的进一步变形，保证采空治理范围的地基稳定。 3.3采空区治理钻孔布置 钻孔分一般注浆孔和帷幕注浆孔两种类型，帷幕注浆孔间距为5.0m～10.0m，一般注浆孔间距5.0～6.0m。 3.4钻孔布置及钻孔深度

采空区治理工程项目施工设计方案

一、工程概况 （一）工程位置及采空区分布情况 太原至晋城高速公路长治至晋城段煤矿采空区治理工程项目第二十一合同段，位于金村镇和牛匠村之间，需要治理的采空区包括铺头煤矿采空区、东南蜀煤矿采空区、西田石煤矿采空区、茶园~牛匠煤矿采空区等4处采空区治理工程，集中分布于拟建公路K82+400—K92+700两侧。 各采空区的分布情况如表1-1所示。 第二十一合同段采空区分布情况表 表1-1 （二）地形、地貌、地震简况 煤矿采空区治理工程位于基岩中、低山区，区内山梁、山坡、冲沟、河谷纵横，海拔900~1070，地形相对高差在50~80m 之间。 采空区地层主要为石炭系山西组和太原组煤系地层，岩层总体向南缓倾，倾角5°~6°；主要岩性为灰、深灰色中、细粒岩、屑长石砂岩，长石石英砂岩，灰黑色、黑色泥岩，含9#、15#两个可采煤层，煤层厚度1.0~6.7m ，煤层埋深27.2~77.15m ；第四系松散沉积物厚度0~20m 。 据《山西省工程地震设防烈度图》，本区地震基本烈度为Ⅵ度。其表现特征主要是受周围地震活动的影响，轻度有感地震频繁，但震级较低，多在4级以下。 （三）水文与气象简况 煤矿采空区治理工程所处区域为大陆性暖湿带半干旱气候，冬季寒冷少雪，春季序号 采空区 名称 位置 影响线 路范围 治理采空区面积 m2 剩 余变 形值 % 风化带厚度m 土层 厚度m 埋深m 矿层倾角 ° 剩余 空洞 体积 % 最大 最小 最大 最小 最大 最小 长度 m 宽度 m 1 铺头 煤矿 K82+400~ K82+700 168 160 27000 40 13.7 9.9 20 0 52.7 45.2 ∠6 14904 77.15 27.2 2 东南蜀 煤矿 K83+500~ K83+680 131 80 11080 15 17.3 0 40 ∠5 1803 3 西田石 煤矿 K90+900~ K91+700 748 70 50400 40 12.5 10.1 0 50 59.4 ∠5 18144 21.5 62.5 4 茶园~牛匠 煤矿 K91+900~ K92+700 686 90 63800 40 13.2 8.9 10 0 62 59 ∠5 9953

采空区注浆方案

1、治理方案选择 依据《矿山开采沉陷学》理论及煤矿“三下”采煤经验，结合国内多个采空区治理工程实践，通常采用条带式注浆法和全胶结注浆法。 条带式注浆法是在采空区影响范围内，在采空区形成类似煤炭系统的“保安煤柱”，起着支撑采空区及上覆岩层的作用，该方法材料用量较小，但施工相对复杂。 全胶结注浆法是在采空区影响范围内，按一定孔距和排列方式，布设足量的注浆孔，用钻机成孔，通过注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰浆注入采空区及上覆岩体裂隙中，浆液经过固化，胶结岩层裂隙带，同时采空区的浆液形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用，阻止上覆岩层的进一步冒落塌陷。全胶结注浆法已在国内多个采空区治理工程中取得了成功的经验，该方法施工相对简单，安全性高，施工工艺成熟，施工易于管理，但缺点是材料用量较大。 两种方法比较，本次注浆采用全胶结法。 2、采空区注浆治理范围 2.1采空区治理长度 治理长度为铁路路线走向上采空区（空洞）实际分布长度。当采空区煤层较厚，地表变形破坏严重，采空区治理长度应考虑增加覆岩移动角影响范围内的治理长度。 2.2采空区治理宽度 采空区治理宽度可按如下公式计算：

①倾斜岩层时路线与岩层走向平行或者斜交： L=D+2B+（2h ctgφ+H下ctgβ‘+ H上ctgγ’） ②水平岩层时： L=D+2B+2（h ctgφ+H ctgδ） 式中：L——垂直铁路中线的水平方向宽度（m）； D——铁路路基底面宽度（m）； B——路基维护带一侧的宽度（一般为10m）； h——上覆松散层厚度（m）； H——采空区上覆基基岩厚度（m）； φ——松散移动角（°），一般取45°； δ——走向方向采空区上覆基岩移动角（°）； β‘——下山方向采空区上覆基岩移动角（°）； γ’——上山方向采空区上覆基岩移动角（°）； 2.3采空区治理深度 采空区治理深度一般不小于采空区底板深度。 4、采空区注浆体积与注浆量 采空区空隙体积为拟处理采空区范围内的矿层体积乘以回采率，并扣除采空区因顶板冒落已经产生的变形。 全胶结注浆治理的实质就是以水泥粉煤灰浆液对采空区空隙体积进行充填和固结。 总注浆量可按下式估算： C V K m S A Q η??? ? ? ? =

隧道穿越煤层采空区处理方案研究

隧道穿越煤层采空区处理方案研究 发表时间：2017-06-14T14:59:18.400Z 来源：《基层建设》2017年6期作者：曾志凯[导读] 摘要：本文结合重庆市万开周家坝至浦里快速通道隧道工程实例，详细介绍了隧道在穿越煤层采空区时的设计处理对策及施工过程中的安全管理，为其他类似工程提供借鉴作用。 重庆市城市建设投资（集团）有限公司重庆 400050 摘要：本文结合重庆市万开周家坝至浦里快速通道隧道工程实例，详细介绍了隧道在穿越煤层采空区时的设计处理对策及施工过程中的安全管理，为其他类似工程提供借鉴作用。 关键词：隧道；采空区；煤层；瓦斯；安全管理前言 随着城市道路和高速公路的迅速发展，隧道工程的建设也日益增多。由于地形地貌、线路走向、勘察资料不准确等众多因素的制约，线路经过煤层采空区的情况经常是不可避免的。 隧道穿越煤层采空区时由于原有的应力场被破坏，稳定性欠佳，隧道开挖过程中容易对土体产生扰动，造成冒落带、裂隙带和整体移动带，导致隧道开挖体变形过大，对建筑物的安全和稳定性构成威胁，影响隧道安全施工及使用。另外由于煤层通常都是富含瓦斯的，在瓦斯地层中施工具有较高的危险性，特别是瓦斯地层和采空区融合在一起时，各种风险叠加，会大大增加工程的设计和施工难度。 目前，已经有许多行业内的专家和学者针对隧道穿越采空区和含瓦斯的煤层做了大施工等方面提出了很多宝贵的意见和经验。本文在已有的研究成果的基础上，结合实际项目工程对隧道在穿越瓦斯煤层的采空区时处理方案进行研究，为今后类似的隧道工程提供参考和借鉴。 1、工程概况 万开周家坝至浦里快速通道隧道工程线路总长11.594km，为重庆市的城市快速通道工程，设计速度80km/h，其中隧道长约9.23km，为双向双洞两车道设计。根据整个项目的线路走向，该隧道工程需在左线K8+094.10及K8+285.60、右线在YK8+100及YK8+279.44处穿越某煤矿的K3和K5煤线。 该煤矿于1999年投产，主要开采三叠系上统须家河组三段的K3煤层和三叠系上统须家河组五段的K5煤层，2015年停产。 根据收集的资料发现，目前K3煤线开采至+506高程，其竖向分布有+675运输大巷，+583m运输大巷、+506m运输大巷，其中+506m 运输大巷位于隧道正上方。K5煤线在隧道范围内已开采至+400高程，其竖向分布有+639.15水井湾井，+512m运输大巷、+425m运输大巷，其中+425大巷位于隧道正下方，其上均为采空区。隧道与K3、K5煤线平面关系和纵断面关系如图1、2所示。 根据勘察资料，隧道穿越煤矿采空区段时，采空区水位高于隧道顶拱，采空区段施工时可能产生突水突泥或集中涌水现象。隧道在该段穿越K3、K5煤层，会有瓦斯涌出，浓度要根据现场实测。 2、隧道穿越采空区设计方案

隧道岩爆防治、处理措施

隧道岩爆防治、处理措施 隧道发生了中等岩爆，为确顺利施工，结合隧道开挖对岩爆的防治经验，现对岩爆的防治、处理措施交底如下，请现场领工员和施工人员参考。 一、岩爆基本特点： 1、岩爆在发生前，并无明显的预兆，虽然经过仔细找顶，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。在没有支护的情况下，对施工安全威胁极大。 2、岩爆时，石块由母岩弹出，呈现中间厚、周边薄、不规则的片状。 3、岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别距开挖工作面较远；岩爆发生的时间，多在爆破后2~3小时内，有的部位还可产生二次岩爆，一般在爆破后10~12小时内。 二、处理岩爆的基本原则：先防后治 一般情况下，对隧道岩爆应采用行之有效的预防措施，降低岩爆的发生机率，减小岩爆强度。对于岩爆较严重的部位，要先处理后施工，确保施工安全。 三、岩爆的防治措施 1、岩爆的预防措施 1）切实提高光面爆破效果，保证洞室轮廓规则圆顺，避免应力集中；并严格控制装药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响。 2）爆破后立即对围岩喷洒高压水，软化岩石，减弱岩爆强度。 3）加强机械找顶和人工来回找顶。 4）选用预先释放部分能量的办法，如松动爆破法、超前钻孔预爆法、超前小导坑掘进法、打应力释放孔等方法，将岩石原始应力释放。

2、岩爆的处理措施 1）对岩爆部位加强找顶工作，只有当找顶彻底后，方能进行下一步的测量画弧和钻眼作业。 2）加强对岩爆部位的支护，必须先打安全锚杆（必要时再挂网），并根据实际情况进行喷浆封闭，再进行开挖作业，这样才能使锚杆在爆破前有充分的凝固时间和防止石块掉落。在锚杆安装好后再在锚杆之间钻适量的空眼，以减小岩爆二次发生的机率和强度。 3）岩爆严重时，台车上的人员要及时撤离到安全地点，然后由有经验的人在有人陪同下对岩爆部位进行找顶处理。找顶从上而下，上层找好铺完架子后再进行下层找顶。一定要等找顶工作彻底后，所有人员才能进入掌子面进行作业。同时各作业人员要注意做好自我防护，提高自我保护意识，切忌盲目作业。 4）对于岩爆特别严重的部位，在最短的时间内要对围岩进行锚喷网支护，防止作业时落石伤人，待二次岩爆过后，采用钢格栅支护，用Φ22mm螺纹钢与锚杆焊接成网状，然后及时进行二次喷浆支护；钻眼前并先打超前锚杆。

采空区综合治理实施方案.doc

目录 第一章治理方案.................................................... - 2 -第一节治理方案................................................ - 2 -第二节治理流程................................................ - 5 -第二章治理范围.................................................... - 6 -第一节批复范围................................................ - 6 -第二节治理范围................................................ - 6 -第三章治理工艺及设备.............................................. - 8 -第一节剥挖工艺................................................ - 8 -第二节设备选型 ............................................... - 8 -第三节设备数量............................................... - 11 -第四章治理程序................................................... - 15 -第一节拉沟位置............................................... - 15 -第二节开采程序............................................... - 15 -第五章剥挖方式................................................... - 15 -第一节残煤回收方法........................................... - 15 -第二节残煤采煤方法........................................... - 15 -第三节开采参数............................................... - 16 -第四节工作面作业方式......................................... - 18 -第六章爆破工程................................................... - 19 -第一节穿孔方式，穿孔机类型................................... - 19 -第二节爆破方法............................................... - 19 -第三节爆破参数的确定......................................... - 20 -第四节二次破碎............................................... - 21 -第五节起爆方式............................................... - 21 -第六节爆破材料消耗量......................................... - 21 -

露天矿采空区处理中的安全防治措施

露天矿采空区处理中的安全防治措施 发表时间：2019-06-04T10:21:05.450Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：郭炯 [导读] 我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。 中煤平朔集团东露天矿山西朔州 036006 摘要：我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。根据国务院安委会办公室下发的《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》显示，到2015年底，全国金属非金属地下矿山共有采空区12.8亿m3，分布于全国28个省(市、区)。采空区易引发透水、坍塌、冒顶、片帮等多种形式的灾害，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。据估计，全国地下开采矿山采空区的规模以2000～3000万m3/a的速度递增。据不完全统计，因采矿引发的塌陷面积达1150km2，发生采矿塌陷灾害的矿业城市有30多个，每年因采矿地面塌陷造成的损失在4亿元以上，采空区安全问题已经成为影响经济发展和社会和谐的重要因素。 关键词：露天开采；地下采空区 引言 文章以某地区为例，该地区矿区经过多年的地下开采，形成了大量采空区，空区纵横交错、相互贯通，成为矿山安全生产的重大隐患。经过多年实践，在空区治理中形成了集三维扫描、充填治理、空区监测、安全预警、无人化采矿等多种安全防治措施，确保了矿山开采安全，未发生人员伤亡事故，对类似矿山具有良好的借鉴作用。 1. 矿区概况 该矿区已开采30多a，特别是80—90年代后期无序开采形成了多重采空区，从1160～1460m水平均有空区分布，所谓“有矿即有空区”。这些大规模采空区群存在于当前生产的露天境界内，空区长时间受到地压、岩石风化及爆破震动的影响，原来预留的大量矿柱发生了破坏，空区面积大小、高度以及顶板稳定性均发生了改变，给矿山的开采和安全带来隐患。有资料记载的采空区面积为100多万m2，体积为1000多万m3，有记录的塌陷11次，塌陷面积约180000m2。1998—2007年，共处理空区149次，空区面积412998m2，空区体积4219059m3。随着矿山生产规模的进一步扩大，台阶下降速度加快，露天台阶下深部大量不规则、多层重叠的复杂采空区严重影响了矿山的正常生产，给矿山施工的人员和设备带来了极大的安全威胁。 2. 采空区安全影响 第一，穿孔作业困难，容易造成穿孔设备卡钻或钻头掉入空区;采空区顶板岩石冒落可能引发大面积地压活动;采空区沉陷造成台阶作业人员与设备伤亡或损失。第二，由于大量复杂的地下采空区的存在，需要优先考虑空区处理，使正常的台阶铲装、穿孔、爆破等工序被打乱，台阶无法均衡推进，造成生产不协调，制约正常的采剥生产。第三，采空区部位皆为高品位富矿段，空区处理时作业缓慢，需要前期进行探测及场地推进，部分高危空区需要蚕食推进，影响整个企业供矿品位。 3. 安全技术措施 3.1顶板安全厚度确定 顶板厚度对空区处理施工安全非常重要。多层重叠空区结构力学体系复杂，且外在因素(爆破震动、雨水弱化、设备动静载荷)对空区稳定性的影响增大，为此，多层重叠空区顶板最小安全厚度应在单层空区顶板最小安全厚度的基础上，增加1.5的安全系数，确保中深孔切割崩落法处理施工安全。 3.2空区探测 目前，国内外对于采空区探测主要采用高密度电阻率法、地震波法、探地雷达法、三维激光法等，经过测试比对，三维激光法效果良好，能实现对空区的精确测量。空区激光扫描系统工作原理是依靠激光定位，光线从光源发射到前面的某个目标反射回来，利用高速电子电路测定其经历的时间，并以此来测定光源至目标的距离。空区激光自动扫描系统(CALS)依靠遥控装置控制探头测定数据，通过电缆等传输设备输入到控制软件中进行数据转换，生成空区三维模型。该露天矿地下转露天时对井下工程资料进行统一收集、现场实测，但是由于单位较多，地下采空区复杂，不能精确地反映地下采空区特性，而且受岩石风化及破坏作用，其形态随着时间推移有所变化，为了对采空区进行精确评价，需要准确掌握影响计划推进的台阶下采空区形态，利用常规钻机对资料显示存在空区的计划设备作业区域进行钻探复核，确定精确的三维形态及赋存状态，制定可靠的空区穿爆方案；提前利用潜孔锤反循环钻机技术对深部高危空区进行深孔复核，逐层测清空区形态及相互关系，便于综合考虑治理方案;在台阶面按照一定网度对疑似存在空区的区域进行探测，以便确定无资料的盲空区。 3.3钻孔碎石充填 地表钻孔碎石充填法适用于空区相互重叠且空区之间的隔层厚度小于最小安全厚度，同时被上部空区覆盖的下层空区规模大、采高高、跨度大、体积大的多层空区的处理。钻孔碎石充填法是在空区顶板上方的地表台阶面采用 140mm潜孔钻机穿凿至空区，用 350mm 套管利用地质钻对小孔进行扩孔，然后将次品矿进行破碎，由汽车运至碎石仓，通过圆盘给料机将仓内碎石下放到皮带输送机，运至钻孔上部的下料仓，碎石通过钻孔充填空区。空区充填后，再进行台阶推进，同时采用崩落法对未充填密实的空区进行小规模爆破处理。碎石充填空区后，对空区顶板和侧帮岩体形成支撑，有效控制空区顶板和矿柱受压变形破坏，避免空区塌陷；同时碎石充填空区，虽未能完成充填密实，但能大大减少空区体积和空区顶板连续暴露面积，使其危险程度降低，能保证台阶推进时人员和设备的安全。 3.4空区监测与安全预警 空区稳定性监测预警常用的监测方式包括应力监测、变形(位移)监测、光弹监测、声发射监测、微震监测和弹性波测试等。声发射技术(AE)是利用岩石破裂过程中往往伴随声波信号的特点，根据信号强度判断岩石破坏程度及破裂地点，当探明空区后，根据空区的危险程度埋设声发射监测装置，普遍适用于国内外露天和地下金属矿山，该方法简便、实用，适应性好，采用整体监控，重点关注计划作业区空区情况。微震监测是利用岩石破裂过程中由于弹性应变能的释放，采用多点监测，可对微震事件进行定位，进而确定岩石破裂部位，根据微震事件的强度，可对大规模地压活动提供预警，对于高危空区区域管控效果明显，能对微震事件全数字化数据采集、存储及处理，进行物理多参数分析，实现信息的远传输送和多用户计算机远程可视化监控与分析，减轻监测人员的工作危险性与劳动强度，已经在D区及E区