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，当它达到极限暴露面积时，应能自然崩落·但是由于岩体并非理想弹性体，往柱还未达到极限暴露面积以前，因为地质构造原因，围岩某部位就可能发生破坏，形成自然崩落.当围岩无构造破坏，’整体性好，非常稳固时，需要在其中布置工程，进行强制崩落处理采空区。爆破的部位根据矿体的厚度和倾角确定。崩落岩石厚度一般以满足缓冲保护垫层的需要，达} 5}}}}以上为宜。崩落的方法一般采用深孔爆破或药室爆破(崩落露天边坡或极坚硬岩石)。

在崩落围岩时，为减少冲击气浪的危害，对离地表较近的采空区或己与地表相同的相邻采空区，应提前与地表或与上述采空区崩透，形成“天窗”。强制放顶工作一般与矿柱回采同时进行，且要求矿柱超前爆破。如不进行回采矿柱，则必须崩落所有支撑矿(岩)柱，以保证强制崩落围岩的效果。

(1)地表强制崩落法处理采空区

该方法是利用采空区上方预先钻凿的中深孔或大孔，采用垂直倒漏斗爆破技术，将采空区上方中的岩石崩落，充填并消除采空区。

原理是在采空区的正上方采用垂直倒漏斗爆破技术，对采空区进行处理。其一是:从采空区位置全部钻凿好直径为150mm左右的炮眼，其深度直接与采空区穿透，然后用带绳木块对所有炮眼进行堵塞，装入孔内导爆索和一定长度的按氨炸药后，再装填一定长度的隔离矿砂，采用孔内分层爆破，一次爆破长度S}IU米，直到采空区上方岩石完全崩落或填满采空区:其二是在采空区中央，采用多次爆破方法形成天井，以此为自由面和中心，在采空区上方钻凿大孔，然后侧向崩矿，将崩落矿岩填入采空区[85)a

此类方法具有效果好、经济、处理快速等特点，但是缺点在采空区上方进行

凿岩，爆破作业时安全性差，易于卡钻等。vCR法地表强制崩落法适用于采空区距离地表较浅，且采空区范围不大的情况，而大深逆向爆破多次成井侧向崩落法适用于距离地表深度大，边界不清，范围较大的采空区处理。

C2)井下崩落矿柱处理采空区

井下崩落矿柱方法是在原有的采空区中，在矿柱的适当位置开凿凿岩铜室，利用原有的巷道，在矿柱中钻凿深孔爆破处理采空区，分为垂直深孔方法与水平深孔方法两种。

2.充填法处理采空区

对于那些在其上部存在露天采场或有建筑物的采空区，由于地表绝对不允许大面积塌陷。因此，崩落处理采空区的方法不可行，至于对采空区用锚索或锚杆进行加固，也只是一种临时措施，要彻底根除采空区带来的安全隐患.比较可行的手段只能是“充填”。用充填料(废石，尾砂)充填采空区。用充填料支撑围岩，可以减缓或阻止围岩的变形，以保持其相对的稳定，因为充填材料可对矿柱施以侧向力，有助于提高其强度.常用的充填法有:干石充填法、尾砂充填法、胶结充填法。

充填法是利用地表中露天剥离的废石、井一「开采废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，建立充填系统，然后通过采空区的钻孔、天井或充填管道将充填料自流(或加压)充填至井下采空区。

用充填法处理采空区，一方面要求对采空区或采空区群的位置、大小以及与相邻采空区的所有通道了解清楚，以便对采空区进行封闭，加设隔离墙，进行充填脱水或防止充填料流失;另一方面，采空区中必须能有钻孔、巷道或天井相通，以便充填料能直接进入采空区，达到密实、充填采空区的目的。

充填法用于采空区处理，具有效果好，见效快，充填密实等优点，但是充填法存在施工难度大，成本高，作业安全性差等缺点，在采用充填法处理采空区时一方面要从安全生产的角度，另一方面要从经济的角度加以考虑，选用合理的充填材料和研究经济可行的工艺技术。

3.封闭处理采空区

随着采空区体积不断扩大，岩体应力的集中，有一个从量变逐渐发展到质变的过程。当集中应力尚未达到极限值时，矿石与围岩处于相对稳定状态。如果在