房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究

房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究

房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究

摘要：近几年来，随着我国国民经济的不断增展，我国社会的建设也加快了步伐，经济建设的增长对石膏等非金属需要量不断扩大，我国石膏的年开采量一般以10%的速度向上增长。目前，大多数石膏矿山采用房柱开采法开采石膏，开采后的采空区对人们的生命安全造成了严重的影响，严重威胁着矿区的安全。近年来，随着安全事故的发生率越来越高，采空区稳定性研究具有越来越重要的作用，文章对房柱法开采石膏矿区采空区的失稳机理进行研究。

关键词：房柱法石膏矿采空区失稳机理

在我国，石膏矿区的采矿方式普遍采用房柱法进行开采，然而，房柱法开采的方式会导致矿区出现许多采空区，随着我国对石膏用量的不断增加，采空区越来越多，在矿区开采的过程中，不少矿区的稳定性严重不足导致采空区的安全事故越来越多，对人们的生命安全造成了严重的影响。据有关研究表明，采空区的稳定性主要由矿柱和顶板决定，因此，在保证采空区稳定性方面，要更加注重矿柱和顶板的稳定与安全。下面对石膏矿区的采空区的失稳机理和采空区的稳定性进行详细的阐述。

一、采空区稳定性的类型

随着我国社会发展和经济增长步伐的不断加快，我国对石膏的需求量越来越大，到目前为止，我国石膏矿区的主要采矿方式是房柱法，房柱法的开采方式主要以矿柱为核心，房柱法的开采方式使得矿区出现许多采空区，采空区的稳定性主要有矿柱和顶板所决定，据有关研究表明，我国房柱法开采石膏矿区的采空区的稳定性主要有以下几种类型：

一是矿柱和矿房的稳定性状态，由于矿区从上覆岩层到地表的稳定性均属于弹性变形的状态下，而地表下沉部分的稳定性则是由覆岩的弹性、矿柱的弹塑性和顶板的压入量共同构成。

二是在矿柱稳定的情况下，矿房中的顶板岩层部分的稳定性，顶

板岩层的稳定性是由于在矿房顶板岩层中具有平衡的拱结构，而矿房的地表下沉部分则是仍有具有弹性的岩层变形所导致的，顶板的变形又会对地表的下沉造成巨大的影响。

三是在矿房顶板稳定的情况下，矿柱的稳定性遭到破坏，这主要是由于矿柱上的载荷量超过了矿柱本身所能够承载的负荷量，从而导致矿柱坍塌，使得地表出现大范围的塌陷情况。

四是矿柱和顶层的稳定性都遭到破坏，由于矿柱的坍塌，顶板的稳定性的破坏从上层开始直接发展到地表[1]。

二、采空区的失稳机理

1.矿柱的失稳机理

矿柱的稳定性对整个石膏矿区具有十分重要的意义，在石膏矿区中，矿柱不仅能够有效的维护整个矿房的稳定，同时，矿柱在大面积空场的隔离，井巷、地表建筑物的保护等方面也发挥着十分重要的作用。下面详细的对矿柱的破坏模式和机理进行分析。

1.1矿柱的破坏模式

矿柱的稳定性遭到破坏的主要原因是石膏矿区在开采的过程中矿区的应力重新分布，矿柱的荷载量也随之增加，当矿柱中的应力状态超过了原岩的强度时，矿柱就会遭到破坏。矿柱的整体矿区的荷载量的承受能力与矿柱的大小、矿柱岩体的地质构造、围岩对矿柱的表面约束性等具有密切的关系。矿柱破坏的主要模式有三种，如图1所示。

图1矿柱破坏的三种模式

1.2矿柱的失稳机理

根据上述三种不同的矿柱破坏模式，矿柱的失稳机理也各不相同，第一种矿柱的破坏模式是由于矿柱受到一定的压力，同时这个压力超过了矿柱的极限强度，使得矿区的顶板、底板与矿柱的受压面出现巨大的摩擦力，是一种剪切式的破坏模式。第二种石膏矿区的矿层比较厚，高处采区大，矿柱的宽与高的比例较小，导致矿柱在荷载的情况下发生了横向的变形。第三种是由于矿柱的塑性变形区宽，变形的范围比较大而导致矿柱破坏[2]。

2.顶板的失稳机理

由于采用房柱法的开采方式进行石膏矿区的开采，使得采空区在失稳的情况下，矿区有大范围的岩体会突然落下，从而形成一种剧烈的动力现象，大面积的采空区顶板落下的时间十分短，使得顶板落下时不仅由其重力作用会对矿区造成严重的冲击性的破坏，同时会在矿区内形成巨大的暴风，严重威胁着矿区的安全。

2.1顶板的破坏模式

采空区的矿区顶板破坏模式主要有三种，分别是整体坍塌模式、筒冒型冒落、拱冒型冒落。当矿区的采空区面积达到一定的范围时，矿区的采空区顶板会沿着采空区的壁切落至地表，从而使得采空区的顶板发生整体性的坍塌。而当矿区的开采面积达到一定的跨度时，矿区采场会出现覆岩筒状冒落的情况，第三种冒落方式是由于顶板在冒落之后，采空区会形成一个拱型的空间，在这个拱型空间中顶板出现拱型冒落。顶板的三种破坏模式如图2所示。

图2顶板的破坏模式

2.2顶板的失稳机理

与矿柱的失稳模式一样，不同的顶板冒落所导致顶板失稳机理也各不相同。首先来看顶板的整体坍塌模式，这种模式的破坏主要是由于矿区的开采的过程中，岩层会受到荷载量、风化等的影响，导致矿区的局部承载量增大，而荷载量超过矿柱的承载量时，矿柱失去了支撑矿区的作用，在矿柱的连续性和完整性均遭到破坏的情况下，顶板的冒落形成整体的坍塌。筒冒型冒落与整体性坍塌的机理相似，不同的是筒冒型冒落的情况下矿柱的稳定性还相对比较好，筒冒型冒落属于局部冒落的模式。拱型冒落是由于顶板的跨度比较大而岩石的强度则相对较低，顶板岩层在应力的影响下会导致顶板的岩层之间出现分离情况，这时会出现弯曲形成拱型，拱型的拉应力一旦超过了岩层的抗拉极限时，就会发生冒落。

三、采空区的稳定性分析

1.矿柱的稳定性分析

矿柱的稳定性影响因素包括了矿柱所能承载的荷载量大小、矿柱的宽与高尺寸、矿房的尺寸以及矿柱的强度和地质情况等。从矿柱的应力来看，矿柱面积的承载量指的是矿柱支撑范围内与地表相连的上

覆岩柱的负荷量。计算矿柱的面积承载量要计算矿柱的平均应力。其次是矿柱的强度，矿柱强度的计算如公式1所示：

（1）：Sp=St[0.64+0.36（Wp/h）]α，在这个公式中，α表示常数[3]。

2.顶板的稳定性分析

对于矿区采空区顶板的稳定性分析，据有关研究显示，伏萨尔梁是最重要的一种理论分析方法。这种理论分析方法对顶板的稳定性分析需要采用松弛迭代法的方式进行重复求解，然后根据结果对薄顶板层的张力、重力所引起的弯曲和侧向力对顶板的岩层进行分析。

四、结语

总之，矿柱和矿区顶板是影响石膏矿区采空区安全的主要决定性因素，要保证矿区采空区的生命安全，保证矿区的稳定，就要对矿区的矿柱和顶板的稳定性进行分析，只有在保证矿柱和顶板安全的基础上，才能真正保证矿区的安全稳定。

参考文献

[1]王贻明；罗一忠；兰小平.特大型复杂采空区条件下岩石力学与地压监控技术研究[A].和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C].2010.12.4-5

[2]王清来；石飞.超高超大采空区条件下残矿回采顺序优化与稳定性的数值模拟研究[A].有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C].2010.14.12-13

[3]许振华；王清来.复杂采空区条件下残矿回收与稳定性的有限元模拟研究[A].2011（昆明）中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C].2011.10.21-23

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3.房柱式采矿法

武安市云驾岭铁矿开采方案设计报告 3.采矿 3.采矿 3.1 开采方法选择 云驾岭铁矿由1#、3#、6#、10#、12#、14#勘探线横剖面，Ｉ—Ｉ纵剖面所控制，分Fe1、Fe2两个矿体。Fe1矿体分布于3 #勘探线上，由CK16和CK44两钻孔控制，呈水平状，平均厚度4～5m，赋存标高＋52～86m的隐伏矿体;顶底板均为灰岩。Fe2为主矿体分布在1#～14#勘探线的灰岩与闪长岩接触带上的隐伏矿体;由ZK18等14个钻孔控制，属D级勘探程度。矿体顶板为灰岩，底板为闪长岩或蚀变闪长岩，有时为矽卡岩。矿体赋存标高为＋50～－285之间，距地表埋藏深度平均400m左右，矿体走向S12°E，走向长1527m，宽度400m～650m，1#至10#勘探线间的矿床产状呈背斜状，东翼倾向NE，倾角25°，西翼倾向SW，倾角17°，10#勘探线至14#勘探线矿床呈向东单斜产状，倾角15°～20°。 根据云驾岭铁矿床赋存条件，云驾岭矿体开采技术较为复杂，影响因素多，矿体埋藏较深，由北向南缓角度倾没。故对云驾岭铁矿设计采用井下开采方法。 3.2 矿床现状及开采范围 云驾岭铁矿由1#～14#勘探线横剖面和I—I纵剖面控制了Fe1、Fe2两矿体。云驾岭村座落在6#勘探线上，村庄东西长约600m，南北宽约400m，玉石洼铁矿生活区位于3#勘探线以东延长线上，村庄与生活区下均压住10#勘探线以北绝大部分矿体;武安冶金矿山公司为开采这部分矿体，已施工了部分开拓工程，其中：主井已掘至-30米，风井掘至0米，-30米水平，0米水平，+50米水平也已做了部分工程。现在，武安冶金矿山公司委托我院做《河北省武安市云驾岭铁矿开采方案设计》。经与武安市冶金矿山公司商定，将云驾岭矿体分两期开采，一期工程开采范围：沿走向1#～10#勘探线间，垂直方向为-75m以上的矿体；10#勘探线以南，-75m以下的矿体作为二期工程开采。 云驾岭铁矿地质储量级别均为333级，共2640.98万吨，其中Fe1矿体38.88万吨。一期工程设计开采范围内的可采地质矿量，Fe1矿体33.57万吨，Fe2矿体为1198.76万

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

第五章采矿方法

第五章采矿方法 第一节概述 一、矿石损失和贫化的基本概念 矿石损失在矿床开采过程中，使矿体中一部分矿石未采下或虽已采下而还有一些矿石丢在采场或巷道中，这些不能运到地面上的矿石就叫做损失。矿石的损失是用损失率（百分数）来表示。它是开采时损失的砂石量与工业储量之比。 引起矿石损失的原因较多，但主要因素有两个方面： （1）由于矿床地质构造，水文地质条件的影响和破坏，矿体埋藏条件复杂，在当前技术条件下难以采出而造成的矿石损失； （2）为了保护井筒或地表重要设施所留的保安矿柱或在采区中所留的矿柱，由于回采条件困难，这些矿柱不能全部采出而造成的损失。 在开采金属矿床时，无论那一种采矿方法都不可避免的要有3一5％的矿石损失率，有的损失率还要大。矿柱回采时损失率竟达到 40-50％以上。 2.矿石的贫化在矿床开采过程中，采下的矿石由于废石混入或由于矿石中有用矿物形成粉末而损失，致使采出矿石的品位低于地质品位，叫做贫化，贫化的程度是用贫化率“百分数”来表示。 损失与贫化这两项指标，是评价矿床开采的主要指标。它表示了国家资源的利用程度和采出矿石质量情况。在金属矿床开采中，选择合理的采矿方法对于降低损失率和贫化率，具有很重要的意义。如开采一个储量为一亿吨的金属矿床，矿石的损失率从10%降低到5％，

就可以为国家多回收500万吨矿石。这对充分利用国家地下资源，增加矿山企业的服务年限都有很大意义。 二．采矿方法及其分类 采矿方法就是根据矿床赋存要素和矿石与围岩的物理学性质等因素，所确定的矿石开采方法。它包括采区的地压控制，结构参数，回采工艺等。 金属矿床由于赋存条件复杂，矿石和围岩物理学性质差异很大，以及其他因素等，故采矿方法种类繁多。为了便于认识各种采矿方法的特殊本质，了解各种采矿方法的适用条件及发展趋势，研究和选择合理的采矿方法，因此，需将繁多的采矿方法，择其共性，加以归纳分类。目前分类的方法很多，本书是采用按回采时的地压管理方法将采矿方法分为四大类。 第一类空场采矿法这类方法用于开采围岩和矿石都很稳固的矿床，地压管理是用采区中所留下的矿柱支撑和维护采空区。在回采过程中随矿石被采出后所形成的采空区不立即进行处理（充填或崩落）而空放着，这是本类方法的基本特征。 属于这类采矿方法的主要有全面法，房柱法，分段法，阶段矿房法。第二类留矿法这类采矿方法是用在开采围岩稳固（仅次于空场法）而矿石很稳固的矿床。采场地压管理是用采区中所留的房间矿柱和随回采而爆破下来的矿石，暂时留在采场（留下2/3）支撑围岩和工作台，待整个采场采完后再集中放矿，这是留矿法的基本特征。属于这类采矿方法的有浅孔留矿法，深孔留矿法。

采矿方法总结

采矿方法要点归纳 采矿方法要点归纳 2011-1-19 14:06:45 中国选矿技术网浏览946 次收藏我来说两句 一、空场采矿法 适用于开采水平、微倾斜、缓倾斜的矿体。其采矿法不仅能开采薄矿体，更适合于开采厚矿体和极厚矿体。 特征：将矿块划分为规则的矿房和矿柱，并根据矿体的厚度及采矿设备、技术条件的不同，选用浅孔、中深孔或深孔落矿方案进行矿房的回采，因而有浅孔房柱和中深孔房柱之分。 1．浅孔房柱采矿法 （1）主要适用于矿石和围岩稳固与较稳固的矿体。 （2）矿体倾角30°以下。 （3）矿体厚度小于8-10m。 （4）价值不高或品位较低的矿石。 2．中深孔房柱采矿法 （1）矿石稳固和中等稳固。当顶板围岩稳固或中等稳固时，采用不切顶或不预控顶;当顶板不太稳固或局部不稳固时，可采用切顶与预控顶； （2）矿体倾角≤30°; （3）厚度≤6-8m的矿体，采用不切顶房柱法；厚度8-10m的矿体，可采用浅孔切顶房柱法；厚度11-12m的矿体；可采用中深孔切顶房柱法； （4）顶板接触面平整，可采用不切顶房柱法；顶板接触面不平整，可采用切顶房柱法； （5）使用于低品位、价值低、凿岩性较好的矿石中。 二、全面采矿法 适用于开采矿石围岩均较稳固，矿体厚度小于5-7m的水平至缓倾斜矿体；也适合于开采矿体底板起伏较大或矿体厚度变化较大以及矿石品味不均匀的矿体。 1．普通全面采矿法（又称全面采矿法） （1）一般要求矿岩中等稳固以上；顶板的暴露面积应大于200-500m； （2）矿体倾角≤30°; （3）矿体厚度在5-7m以下，国内大部分矿山开采1.5-3.0m的矿体； （4）一般矿体产状较稳固； （5）该法留有采场内矿柱，最好在贫矿中应用。 2．留矿全面采矿法 （1）矿石和顶板岩石为稳固或中等稳固；矿石不粘结，不自然； （2）矿体倾角由缓倾斜到倾斜（即26°-55°），以倾斜矿体为主； （3）厚度由薄至中厚的矿体，以薄矿体为主； （4）可用于形态较复杂，厚度和品位变化较大，以及底板沿走向和倾斜均有起伏的不稳定矿体。 三、浅孔留矿采矿法 适用于开采矿石中等稳固和围岩稳固的急倾斜矿体，并要求矿石无自燃性、氧化性，破碎后不易再结块。 1．普通浅孔留矿采矿法 （1）矿岩基本稳固的急倾斜矿体；

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

采矿方法适用条件要点归纳

采矿方法适用条件要点归纳 1）、空场采矿法 适用于开采水平、微倾斜、缓倾斜的矿体。其采矿法不仅能开采薄矿体，更适合于开采厚矿体和极厚矿体。 特征：将矿块划分为规则的矿房和矿柱，并根据矿体的厚度及采矿设备、技术条件的不同，选用浅孔、中深孔或深孔落矿方案进行矿房的回采，因而有浅孔房柱和中深孔房柱之分。 1．浅孔房柱采矿法 （1）主要适用于矿石和围岩稳固与较稳固的矿体。 （2）矿体倾角30°以下。 （3）矿体厚度小于8-10m。 （4）价值不高或品位较低的矿石。 2．中深孔房柱采矿法 （1）矿石稳固和中等稳固。当顶板围岩稳固或中等稳固时，采用不切顶或不预控顶;当顶板不太稳固或局部不稳固时，可采用切顶与预控顶； （2）矿体倾角≤30°; （3）厚度≤6-8m的矿体，采用不切顶房柱法；厚度8-10m的矿体，可采用浅孔切顶房柱法；厚度11-12m的矿体；可采用中深孔切顶房柱法； （4）顶板接触面平整，可采用不切顶房柱法；顶板接触面不平整，可采用切顶房柱法；

（5）使用于低品位、价值低、凿岩性较好的矿石中。 2）、全面采矿法 适用于开采矿石围岩均较稳固，矿体厚度小于5-7m的水平至缓倾斜矿体；也适合于开采矿体底板起伏较大或矿体厚度变化较大以及矿石品味不均匀的矿体。 1．普通全面采矿法（又称全面采矿法） （1）一般要求矿岩中等稳固以上；顶板的暴露面积应大于200-500m； （2）矿体倾角≤30°; （3）矿体厚度在5-7m以下，国内大部分矿山开采1.5-3.0m的矿体； （4）一般矿体产状较稳固； （5）该法留有采场内矿柱，最好在贫矿中应用。 2．留矿全面采矿法 （1）矿石和顶板岩石为稳固或中等稳固；矿石不粘结，不自然；（2）矿体倾角由缓倾斜到倾斜（即26°-55°），以倾斜矿体为主； （3）厚度由薄至中厚的矿体，以薄矿体为主； （4）可用于形态较复杂，厚度和品位变化较大，以及底板沿走向和倾斜均有起伏的不稳定矿体。 3）、浅孔留矿采矿法 适用于开采矿石中等稳固和围岩稳固的急倾斜矿体，并要求矿石

金属非金属地下矿山采空区专项整治隐患排查表

附件1 金属非金属地下矿山采空区专项整治隐患排查表企业名称经济类型 矿山名称安全许可证号 矿山地址市（州）县乡（镇） 法定代表人办公室电话移动电话 安全负责人办公室电话移动电话 开采矿种设计生产规模吨/日已开采年限 三下开采□水体下开采□建筑物下开采□铁路下开采□不是三下开采设计最大开采深度（米）当前最大开采深度（米） 矿体形态 矿体厚度（米）矿体倾角（度） 围岩稳固程度上盘围岩：□很稳固□稳固□中等稳固□不稳固□极不稳固下盘围岩：□很稳固□稳固□中等稳固□不稳固□极不稳固 矿体稳固程度□很稳固□稳固□中等稳固□不稳固□极不稳固采矿方法 设计选用的采矿方法： 实际采用的采矿方法： 采空区情况采空区处理方式□充填□崩落围岩□矿柱支撑□封闭隔离 采空区总量米3 已处理的采空区 体积 米3未处理的空区体积米3单个最大采空区 体积米3 单个最大采空区暴 露面积 米2地表是否有塌陷□是□否

检查人（签字）： 被检查单位负责人（签字）： 注：一式三份，一份检查单位存档，一份送被检查单位，一份送直接监管行政部门 敲帮问顶方式 □人工 □撬毛台车 地压监测情况 □安装有地压监测系统 □安装有变形监测 □对地表沉降进行了监测 空区现状图 纸更新情况 □及时填绘图纸 □未及时填绘图纸 空区隔离保安矿柱 □按设计要求留设 □未按设计要求留设 现场作业及 空区管理情况 采场矿柱应按设计要求留设。 □是 □否 采用留矿法、空场法采矿的矿山，应按照设计要求及时处理采空区，严禁出现大面积未处理的采空区。 □是 □否 采用空场法采矿嗣后充填的矿山，采空区应及时按设计要求充填。□是 □否 采用崩落法回采的矿山，覆盖岩厚度应符合设计和规程要求。□是 □否 空区应设置隔离设施和警示标志，禁止人员进入老窿及采空区内采矿。□是 □否 采空区是否存在积水。 □是 □否 存在突 出问题 执法措 施与 建议

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

金属非金属矿山采空区的现状与治理对策分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b28669543.html, 金属非金属矿山采空区的现状与治理对策分析 作者：李付强童永杰 来源：《中国新技术新产品》2013年第12期 摘要：本文主要对我国金属非金属矿山采空区的现状和存在的问题及原因作出了分析， 指出我国金属非金属采空区最严重的隐患是建材和化工矿山所形成的连续分布采空区；大中型采空区主要分布在有色和治金矿山区；热点矿区采空区的安全隐患最严重，治理起来最困难；采空区治理的关键在于制定出有关政策和建立起相关激励机制，并从政策导向、技术保障和治理措施等方面论述了治理采空区的对策。 关键词：金属非金属矿山区；采空区现状；采空区治理；安全监制 中图分类号：TD21 文献标识码：A 我国金属非金属矿山采空区分布点多面广，管理者和从业人员素质参差不齐，装备水平低，开采技术落后，安全监管难度大。我国有大量金属非金属矿山采空区未得到处理，特别是非法无序的乱采滥挖留下了许多不明采空区，致使矿山开采条件越来越恶劣，严重影响矿山的生产和安全。 1 采空区的现状和存在的问题及其原因分析 我国矿山采空区的分布十分复杂，采空区的分布、特征等主要与矿体的存在状态、采矿方法、采场结构等有关。 （1）矿山企业对采空区存在的危害性和采空区治理的重要性没有一个深入的认识，同时，受短其经营行为和经济利益的驱使，矿山企业对采空区所存在的隐患不愿投入资金对其进行治理，致使采空区长期积压。 （2）矿权设置重叠，相关责任人界定不明确。1980年代以来，非法无序的挖采现象严重，对留下的大量不明采空区没有及时采取治理措施，加上有的矿山矿主更替频繁，使其责任主体不明确，累积多种采空区治理问题，致使采空区的隐患越来越严重。 （3）矿山技术力量薄弱，不能有效的实施采空区治理工作。虽然我国矿业发展迅速，但矿山专业技术人才十分缺乏，甚至有很多的小型和民营矿山没有专业的技术人员，因此很难对采空区展开治理工作。 （4）部分中小型矿山开采不规范。我国中小型矿山或民营矿山中存在着普遍的无正规开采设计或不按设计施工的现象，随意采矿，形成的采空区相互重叠、交错。

房柱采矿法

房柱采矿法（盘区式-电耙子运搬） 适用条件：倾角11--350，厚度〈5m，上盘围岩较稳固。 ①矿块布置及构成要素 盘区沿走向布置，盘区长60m，盘区内分为4个矿房，每个矿房长15m、宽为矿体宽度，高度为阶段高度40m。盘区间留2-3m宽的连续矿柱。 ②采准、切割工程 在中段运输巷道内掘进盘区溜井，在盘区的端（下）部掘进切割平巷与盘区溜井贯通，在切割平巷内矿房中部掘切割纵巷到采场端部（上部），在采场端部（上部）掘回风平巷和回风天井，回风天井与上中段回风巷道贯通。 从中段运输巷道掘人行通风井与盘区切割平巷贯通作为采场通风和行人安全出口。 采切工程量表 序 号工程名称长度 （m） 数量 规格 （m×m） 工程量工程量 备注 (m3) （t） 1 人行天井177 4 2.0×1.8 2548.8 8028.7 2 运输巷60 1 2.3×2.5 318.0 1001.7 3 放矿漏斗10 4 1.5×1. 5 90.0 283.5 4 出矿穿30 4 2×2 445.8 1181.3 5 电耙硐室 3 4 2×2 44.4 117.7 6 拉底巷60 1 2×2.5 273.3 724.1 7 合计1000 3720.2 11337.0 ③回采工艺 盘区回采顺序沿矿体逆倾斜推进。盘区内布置4个矿房，组成一个回采工作面，相邻矿房超前15m左右，整个回采采用先拉底后挑顶

的回采方法。 回采拉底高度2m，用7655型凿岩机凿岩，拉底矿房超前挑顶矿房15～20m。挑顶在拉底层斜向上打平行孔，挑顶一次完成。 ④采场矿石运搬及采场工作面平整 崩下的矿石采用2DPJ—13型（功率28KW）双卷筒电耙绞车，沿倾斜耙运至放矿漏斗中，漏斗口安装格筛，筛孔350×350mm,不合格大块用手锤或爆破进行二次破碎。 ⑤通风 爆破后采用JK58－2No4型局扇加强通风，新鲜风流经中段运输平巷、顺路天井进入各回采矿房清洗回采工作面，污风从采场顺路天井排至上中段回风巷道，再由风井排出地表。 ⑥顶板管理 矿房中采用混凝土假柱支撑采场顶板。假柱沿矿房纵向为8m，横向为11m。 回采过程中矿石运搬工作在矿房空场中进行，为防止顶板浮石冒落，对于顶板不稳固的局部地段设计采用锚杆支护进行维护。对于整个顶板岩性变化大的盘区，采用水平浅孔凿岩先切顶然后喷锚支护，再回采的方法保护顶板。

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。

金属非金属矿山采空区专项治理工作实施方案

金属非金属矿山采空区专项治理工作实施方案 我市矿产资源丰富，开采历史悠久，随着时间的推移，地下开采矿山不同程度地形成大量采空区。为进一步加强地下矿山采空区的监督管理工作，加大采空区隐患的排查治理力度，防止采空区引发冒顶、片帮、地表下沉等重特大生产安全事故的发生，结合我市实际，特制定本方案。 一、工作目标 通过采空区专项治理工作，查清我市各地下矿山矿权范围内采空区的状况，进而提出综合治理办法，健全和完善采空区监督管理体制，消除已存在采空区隐患，促进企业建立和完善采空区管理制度，加强地下矿山安全技术管理和现场管理水平，从源头上控制新采空区的出现，利用2－3年的时间，有效遏制由采空区导致的重特大安全生产事故。 二、工作范围和重点 这次采空区专项治理工作的范围是全市各地下开采铁矿、金矿矿权范围内采空区，重点做好矿权范围内影响地下矿山安全生产和地表建筑物、构筑物的采空区的排查治理。 三、采空区的勘查和治理 各矿山企业要对矿权范围内的采空区进行调查或核定，填绘井上井下对照图，明确标注采空区实际位臵、范围、面积数量及形成时间，标注与井上建筑物、构筑物及重要设施

的关系，标注与井下作业现场的关系，建立采空区基本情况数据库。对本企业矿权范围内空区不明的，要委托有资质的勘查单位核实。 在对采空区调查摸底的基础上，按照“轻重缓急”的原则，聘请有关专家或有资质单位，对矿区范围内的采空区进行稳定性分析论证，编制治理方案和应急预案，采取有效措施进行治理。采空区整治方案内容包括： 1、矿山企业基本情况； 2、采空区的现状及其产生原因； 3、采空区的危害程度和整改难易程度分析； 4、采空区的治理方案。其内容包括：（1）治理的目标和任务；（2）采取的方法和措施；（3）经费和物资的落实；（4）负责治理的机构和人员；（5）治理的时限和要求；（6）安全措施和应急预案。 5、附井上下对照图。 四、采空区专项治理工作时间进度和工作安排 采空区专项治理工作分三个阶段进行，从现在起至2009年底完成治理任务。 （一）调查摸底、制定方案阶段。各县市区要结合本地实际，制定工作方案，全面进行动员和部署工作，同时要组织辖区内各地下开采矿山企业，根据本矿实际，调查核实采空区规模、稳定性，填写《金属非金属地下矿山采空区情况

地采设计房柱法

目录 前言 ............................................................................................................................................. - 2 - 第一章设计题目、地质条件.................................................................................................... - 3 - 1.1设计题目........................................................................................................................ - 3 - 1.2矿床赋存地质条件........................................................................................................ - 3 - 第二章矿块布置和采场结构参数的确定................................................................................ - 3 - 2.1浅孔房柱法结构参数.................................................................................................... - 4 - 2.2中深孔房柱法结构参数................................................................................................ - 4 - 第三章采矿方法三面图绘制.................................................................................................... - 5 - 3.1浅孔房柱法三面图........................................................................................................ - 5 - 3.2中深孔房柱法三面图.................................................................................................... - 6 - 第四章采准和切割工作............................................................................................................ - 6 - 4.1浅孔房柱法采准和切割................................................................................................ - 6 - 4.2中深孔房柱法采准和切割............................................................................................ - 6 - 第五章回采工作........................................................................................................................ - 7 - 5.1浅孔房柱法回采工作.................................................................................................... - 7 - 5.1.1凿岩和爆破......................................................................................................... - 8 - 5.1.2采拉底层............................................................................................................. - 9 - 5.1.3采挑顶层............................................................................................................. - 9 - 5.2中深孔的回采工作...................................................................................................... - 10 - 5.2.1拉槽................................................................................................................... - 10 - 5.2.2中深孔爆破工艺............................................................................................... - 10 - 5.2.3矿石运搬........................................................................................................... - 11 - 第六章地压管理...................................................................................................................... - 12 - 6.1浅孔房柱法地压管理.................................................................................................. - 12 - 6.1.1矿柱................................................................................................................... - 12 - 6.1.2顶板管理........................................................................................................... - 12 - 6.2中深孔房柱法地压管理.............................................................................................. - 13 - 6.2.1顶板管理........................................................................................................... - 13 - 6.2.2采空区处理....................................................................................................... - 13 - 第七章技术经济指标.............................................................................................................. - 14 - 7.1采矿方法工程量计算.................................................................................................. - 14 - 7.1.1浅孔房柱法计算............................................................................................... - 14 - 7.1.2中深孔房柱法计算........................................................................................... - 15 - 7.2矿房采切工程时间计算：.......................................................................................... - 17 - 7.3矿房回采工作计算：.................................................................................................. - 17 - 结束语 ....................................................................................................................................... - 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