露天矿采空区处理中的安全防治措施
矿山开采中的采空区处理与防治技术
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录 CONTENTS
• 采空区概述 • 采空区处理技术 • 采空区防治技术 • 采空区处理与防治的未来发展
01
采空区概述
采空区的定义与形成
采空区的定义
采空区是指在矿山开采过程中，因矿 石被采出后留下的空间区域。
采空区的形成
采空区的形成是由于矿石被开采后， 原有的岩石和土壤失去了支撑，导致 上覆岩层发生变形、移动和破坏，最 终形成空洞或塌陷。
本。
动态监测
03
建立采空区的动态监测系统，区处理与防治的科技需求
加强基础研究
深入研究采空区的形成机理、演化规律和处理技术原理，为采空 区处理与防治提供理论支持。
创新技术研发
鼓励科技创新，研发新型的采空区处理与防治技术，提高处理与 防治效果。
建立标准体系
领域。通过监测技术获取的数据能够反映采空区的动态变化，为采空区
治理和安全生产提供重要支持。
采空区安全管理制度
安全管理制度概述
采空区安全管理制度是一种针对采空区管理的安全规章制度，旨在规范采空区治理和安全生产行为，保障人员和财产 安全。
安全管理制度内容
安全管理制度主要包括采空区安全管理规定、应急预案、安全培训等方面的内容。各项规定和预案应根据矿山实际情 况制定，确保制度的针对性和实用性。
详细描述
矿柱回采法在开采过程中预留一定数量的矿柱，以支撑采空区的顶板和侧壁。在采空区形成后，回采预留的矿柱 ，减小采空区的跨度，提高其稳定性。该方法适用于处理各种规模的采空区，且可以有效控制采空区的变形和塌 陷。
03
采空区防治技术
采空区预警系统
预警系统概述
采空区上方作业安全技术措施
露天煤矿采空区上方作业安全技术措施一、采空区范围控制采空区的存在，危及采矿作业安全，为防止人员和设备掉入采空区，必须在作业前掌握采空区分布范围。
目前国内对采空区的探测手段，有重力法、直流电法、瞬变电磁法、高密度电法、钻探探测法等。
我矿应积极创造条件，结合本矿实际，利用边打孔边探测的方法。
1、调查井工开采历史，绘制井上下对照图收集在我矿露天开采范围内原井工矿开采资料。
包括井口位置，开拓、准备、回采巷道布置和支护类型，采煤工作面布置和采煤方法，采空区分布情况等。
也应请对原井工开采情况熟悉的人员，回忆开采历史，根据原有图纸和收集的资料，将采空区绘制到井上下对照图上，为了确保安全，应尽量将可能的采空区绘制出来。
该井上下对照图将起到控制采空区范围的指导性作用。
2、钻探探查根据井上下对照图，在可能采空区的周围，布置钻孔，进行钻探，以证实和精确控制采空区范围。
可利用我矿爆破公司现有的潜孔钻，结合打爆破孔进行钻探。
三角形布孔每炮俩排孔，隔俩排孔打一排探孔、如空巷道有了方位加密探孔。
因为已掌握采空区只分布在6-2煤层，和根据地质资料以及生产实际揭露情况，为降低钻探费用和避免塌孔，可只在煤顶板13m水平，结合爆破孔布置进行布孔钻探。
有关采空区上方作业安全厚度，见后面规定。
要将钻探成果及时绘制到井上下对照图上。
3、推断根据已掌握和实际揭露的采空区具体情况，如巷道走向，采煤工作面布置等，推断未被揭露区域可能存在的采空区范围，绘制到井上下对照图上。
然后再用钻探探查，落实其真实性。
如在地表及6-2煤层顶板水平发现陷落坑或有烟冒出，应及时分析和已查明的采空区相对照，准确修正采空区井上下对照图。
4、现场标识根据井上下对照图标明的采空区范围及时在地表做出明显标识，插旗或围栏，警告人员和设备不要靠近。
二、采空区上方作业安全厚度的确定在采空区上方，为保证机械安全作业，采空区顶板距露天台阶表面垂向岩层厚度的临界值，叫作机械作业的安全厚度。
神山露天煤矿井工采空区处理及防治措施
８ ４ ・
露天采矿技术 ２ ０ １ ３ 年第１ ２ 期
神 山露 天煤矿井工采 空 区处理及 防治措 施
孟 瑞
（ 神 华神 东煤炭集 团神 山露天煤矿 ， 内蒙古 鄂 尔多斯 Ｏ ｌ ７ ０ ０ ｏ
摘
要： 原 井工开 采煤矿 经过技 术 改造整合 为 露天煤矿 ， 然 而 因井工 开采遗 留的采 空 区对露 天 开采 生产
区处理 及防 治措施 。
关键 词 ： 露 天煤矿 ； 采 空 区； 防治措施 ； 井工转 露天
中图分类 号： Ｔ Ｄ ８ ２ ４
文献标识码 ： Ｂ
文章编 号： １ ６ ７ １— ９ ８ １ ６（ ２ ０ １ ３ ）１ ２ —０ ０ ８ ４— ０ ４
Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｇ ｏ ａ ｆ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｎ ｉ ＇ ￣ ｉ ｎ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ ｏ ｐ ｅ ｎ － ｐ ｉ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ＭＥ ＮＧ Ｒｕ ｉ
作 业构 成重 大安 全 隐患 。 为保 证 井工转露 天开 采煤矿 生产作 业安 全 ， 应 采取 各种 处理及 防治措施 对 井工采 空
区综合 治理 。 文 中以神 山露 天煤矿 为例 ， 分析 了井工采 空 区失稳 垮 落 的力 学模 型 ， 介 绍 了确 定采 空 区顶板 最 小厚度 的 鲁佩 涅依 特 法 ， 总结 了采 空 区对 露 天煤矿 生 产影 响 的几 种表 现 形 式 ： 煤层 自燃 、 顶板 垮塌 影 响设 备 作 业安 全、 影 响爆 破安 全作 业及 露天煤矿 边坡稳 定 等。 最后 分析 了神 山露 天煤矿在 实际生产 中采 取 的过采 空
露天煤矿矿山地质环境问题及防治措施
露天煤矿矿山地质环境问题及防治措施摘要：随着我国对碳能源需求的不断增加，煤矿开采项目逐渐扩大规模。
开采露天煤矿的过程面临着一系列问题，在一定程度上影响了煤矿系统功能，造成植被、土地受损，使生态环境退化速度加快，对矿区生态安全产生严重威胁。
本文对露天煤矿开采中的环境问题进行分析，提出有效治理露天煤矿开采环境问题的应对方案，为煤矿良性发展提供参考。
关键词：露天煤矿；地质环境；问题；防治措施引言当前，人们对矿产资源的需求越来越大，矿山地质环境问题日益突出，严重影响了人类的生存和生活。
矿山地质环境的破坏主要是矿山地质环境的污染和生态的退化而造成的。
因此，对矿山地质环境进行分析，探讨矿山开采过程中的生态环境变化，并提出相应的治理措施，对于促进矿山的可持续健康的发展具有重要意义。
1治理基本原则1）统一规划，统筹安排原则。
在矿山地质环境治理工程设计和实施过程中，结合矿山的实际情况，统筹安排治理工程。
2）因地制宜、因害设防、重点突出的原则。
针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度，抓住重点和关键环节，因地制宜，因灾设防，预防和消除地质灾害隐患，采取整、挖、填、植等综合治理措施开展综合治理，恢复矿区地貌景观及生态环境。
3）经济合理、安全可靠的原则。
工程措施应精心布置，合理设计，力求工程技术措施可行，力求以较小的工程量换取较大的工程治理效益。
治理工程必须安全可靠，最大限度地消除地质灾害隐患。
2露天煤矿开采常见的环境问题2.1地质灾害和环境污染问题大量固体废弃物占用土地，会诱发一系列环境问题。
在开采矿山的过程中，会出现不同程度上地质灾害，常见的如泥石流、滑坡等。
其一，顺沟堆放矿渣，雨水冲刷，大量矿渣在水沟内汇集，泥石流现象加剧。
其二，露天煤矿开发会改变自然平衡状态，斜坡及山体稳定性降低，地质灾害及岩体变形率升高。
其三，随意堆放矿渣会增加地面负荷，易出现滑坡现象。
我国面临严重的环境污染问题，废渣、废水、粉尘是环境污染的主要来源，废水没有经过处理随意排放，会严重污染地表水和土壤。
露天采矿后防护措施
露天采矿后防护措施1. 简介随着工业化进程的推进，大规模的露天采矿活动在全球范围内逐渐增加。
然而，这些采矿活动对环境和人类健康产生了严重的影响。
因此，在进行露天采矿活动后，实施有效的防护措施至关重要。
本文将介绍一些常见的露天采矿后防护措施，以减轻其对环境和人类的负面影响。
2. 植被恢复露天采矿活动破坏了大面积的植被覆盖，导致土壤暴露在空气和水的侵蚀中。
为了防止进一步的土壤侵蚀和水土流失，恢复植被至关重要。
常见的植被恢复方法包括：•播种草种和树木。
•覆盖裸露的土地以减少侵蚀。
•加强土壤保水能力，通过添加有机物质和改善土壤结构来提高土壤质量。
3. 土地复原露天采矿活动使得土地质量遭受了严重的破坏。
为了恢复土地的功能和可持续利用，土地复原是一个必要的步骤。
以下是一些常见的土地复原措施：•土壤搬移和整理：将受损的土壤移动到其他地方，并进行整理和修复。
•土壤改良：通过添加有机物和改善土壤结构，提高土壤质量和肥力。
•土壤重建：如果原始土壤无法恢复，可以考虑重建土壤层。
4. 水资源管理露天采矿活动通常涉及大量的水使用和水污染。
为了保护水资源，以下措施可以采取：•实施水回收和再利用系统，以减少对新鲜水资源的需求。
•建立合理的排水系统，以防止污水渗漏和水土流失。
•监测水质，定期检查水污染情况，及时采取措施进行治理。
5. 生物多样性保护露天采矿活动对当地生物多样性产生负面影响，导致物种的丧失和生态系统的破坏。
为了保护生物多样性，可以采取以下措施：•保护濒危物种的栖息地，提供适宜的生活条件。
•实施野生动物监测，了解野生动物的种群数量和分布情况。
•提供替代生境，吸引物种迁入。
6. 社会责任除了环境保护举措外，企业在露天采矿活动中也应当承担社会责任。
以下是一些常见的社会责任措施：•与当地社区进行沟通和合作，确保他们的利益得到尊重和保护。
•提供职业培训和工作机会，改善当地居民的生计。
•打造可持续的社区发展规划，为社区提供经济和社会福利。
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摘要：在我国很多矿区都已连续多年开采，有面积较大的采空区形成。
因为采空区彼此贯通，影响了地层稳定性，矿井安全生产受到影响。
以安全治理为目标，必须采取多种措施，保证矿山安全开采。
要注重对安全防治的总结，对其它矿山安全管理有一定的借鉴作用。
关键词：露天矿采空区; 安全防治；防治措施前言：开采区严重限制了矿山的正常发展，特别是在地下转露天矿山方面，许多不正常的区域影响台阶的正常推进，破坏合理的剥皮计划，并有较大的安全隐患。
矿山安全问题，在区域经济发展方面，社会和谐影响很大。
开采区对矿床发展有影响，尤其对于地下转露天矿，不均匀的空间会影响台阶的推进，结果造成了剥皮计划的中断，安全性风险较大。
经长期的实践探索可知，采取安全预防措施，能对采空区进行全方位控制，在确保采空区的正常工作基础上，有较好的使用效果。
一、露天矿采空区存在的安全问题（一）许多金属或非金属矿山存在复杂的地质条件一些露天矿山采空区给露天矿山的安全生产造成隐患。
开采区可引发各种灾害问题，例如渗透、塌陷等将导致人员伤亡和财产损失，采矿安全问题影响到矿山特别是地下转露天矿山的稳定发展，因为有大量数据的不规则空区，正常的阶梯被破坏了，削皮计划也会改变，存在多种安全隐患。
矿井安全管理中针对采空区安全治理在实践中不断摸索总结经验，制定和完善各种安全预防措施，在空域上进行全方位监控，达到有效治理空区[1]。
（二）采空区特点有矿就有空区，随着煤矿的大规模开采，在开放状态中存在采空区群，因为长时间的地面压力，岩性风化及爆破震动在采矿中的作用，采掘时保留下来的矿柱将被破坏，使空域面积增加，顶板受力稳定，采矿过程中存在着安全隐患。
尤其是随着采矿规模的不断扩大，阶梯将加速下降，露台有许多不规则的台阶，重复出现采空区，矿井安全生产将受到很大影响，采矿面临着安全隐患。
开采区未填满，呈不规则形状；在富矿地区内可能存在采空区，井柱已被摧毁，采空区域跨度大，顶板露露面积增加；空间由于分布复合交错，隔层较薄，容易发生采透穿孔现象，将有很多盲空区存在。
采空区管理及安全技术措施
采空区管理及安全技术措施前言在矿山开采的过程中，不可避免会遇到采空区，需要对采空区进行管理和安全措施，以确保人员和设备的安全。
本文将探讨采空区管理及安全技术措施。
采空区的形成原因采空区是指矿山开采过程中，因为地质条件的限制及开采方法的局限，无法充分开采或不能开采的区域，也包括已经开采完毕后没有进行填充的区域。
采空区的形成有以下原因：1.地质条件：存在硬石层及地下岩土层等地质条件的限制，使得无法进行开采；2.开采方法：使用露天开采等方法时，重复开采同一区域会导致采空区；3.经济性：在某些情况下，开采某个区域的成本比收益还要高，导致形成采空区；4.安全考虑：如果开采某一区域存在安全风险，如地质条件复杂或存在地下水等，会导致形成采空区。
采空区的危害采空区的存在会带来以下危害：1.人员伤亡：采空区的坍塌会导致人员伤亡；2.设备损坏：采空区坍塌会导致设备损坏；3.地面沉降：采空区的存在会导致地面沉降，可能会导致建筑物和道路的损坏；4.环境影响：采空区的存在会对周围环境产生影响，如地面塌陷和水土流失等。
采空区管理采空区的管理包括对采空区进行监测、预测、评估和处理，以确保人员和设备的安全。
具体做法如下：1.监测：对采空区进行定期监测，包括采空区的形状、大小、深度、变形和稳定性等；2.预测：根据已有数据和预测方法，对未来采空区的演化进行预测；3.评估：根据预测结果，评估采空区对人员和设备的威胁程度；4.处理：采用合适的技术方法对采空区进行处理，包括填充、支护和封闭等。
采空区填充采空区填充的目的是为了填充采空区，使其稳定，以确保人员和设备的安全。
填充材料通常分为胶结型填充材料和非胶结型填充材料。
1.胶结型填充材料：采用水泥、膨润土等膨胀性材料进行填充，具有较强的自散性和自支撑性，能够填充较大的空间；2.非胶结型填充材料：采用煤渣、矿石等材料进行填充，具有较好的垂直荷载能力，但对于扭曲应力的承受能力较差。
采空区支护采空区支护的目的是为了支撑采空区的边缘，防止采空区坍塌。
露天矿采空区处理中的安全防治措施
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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
建立地表与地下多通道微震监测控制网络，实现全范围立体24h全天候实时监测、高精度空间定位，确保人员设备在高危空区相关区域作业的安全[1]。
3.5遥控机械采矿
利用最先进的自动化技术(通讯、定位、工艺设计、监视与控制系统)操纵采矿设备。
遥控采矿工艺包括自动凿岩、自动装药和爆破、自动铲装、自动运输等，我国部分地下矿山已经实现了遥控操作，针对露天矿中危险环境开采，遥控设备成为必要发展方向。
E区空区密集集中，上下空区间隔层小，上部浮渣较厚，空区和矿柱三维形态十分复杂，危险区域较大，难以利用现有治理手段处理，以监测为主，部分区域多年未推进，严重制约着台阶正常推进，富矿难以采出，对出矿品位影响较大。
为确保公司经营目标，2016年逐步推行遥控设备进入危险区域开采，陆续引进遥控挖掘机、遥控钻机、遥控汽车，操作人员在指挥室借助采场高清摄像头，通过手持无线发射器，对设备进行遥控作业。
经过1a运行，开采残矿600多万t，E区1280m以上高危空区得到及时处理，探索出一条高危空区的处理新方法，极危空区不再是难以逾越的障碍。
结论
简而言之，文章针对某地区露天矿存在大量多层大型高危地下采空区的特殊条件，研究出露天开采空区处理技术措施，形成了集探测、监测、铲装、运输、空区处理、安全预警为一体的治理体系，对国内外同类型矿山空区治理具有参考价值[2]。
参考文献
[1]高建敏，林卫星.露天开采与空区处理一体化技术[J].采矿技术，2018(3): 66-69.
[2]谢九敬，赵光.露天境界内地下复杂采空区的探测与治理[J].采矿技术，2017(3):49-51.。