采空区报告的

1、非煤矿山采空区调查探测及综合治理 技术综述 中钢集团马鞍山矿山研究院 2013 年8月 报告内容 采空区基本状况综述 1 采空区探测、稳定性分析与综合治理 2 采空区综合调查与治理案例 3 3 采空区基本简况 采空区是由人为挖掘在地表下面产生的“空洞 ” 。 采空区 充填法(极少量) 崩落法(少部分) 空场法(全面法、留矿法、房柱法 ) 形成 形成 形成 4 采空区基本简况 据有关资料，我国的历史采空体积超过 250亿m3。 相当于 三峡水库容量 可使上海市区塌陷30m 5 采空区特点及分类 采空区分类：可根据空区存在状态、形成时间、可控程度等进行分类。 采空区特点采空区特点 隐伏性强、规整性

2、差 空间分布特征规律性差 空间形态变异性大 顶板冒落塌陷情况难预测 采空区 地表 6 采空区危害 2008年8月11日庐江龙潭冲铁矿采空区坍塌造成3人死亡 2008年6月25日桃冲铁矿崩落塌陷禁区坍塌引起山体滑坡，造成12人下落不明等 安监总局对2010年非煤矿山死亡事故统计分析与采空区有关的事故占33.6% 7 采空区危害及面临的问题 1.大量未知采空区隐患大、危害大 对周边环境的影响，如未知采空区上方的新、老建构筑物存在很大安全隐患，有发生开裂、倾斜、下沉甚至塌陷的危险 对矿山安全生产的影响，如大型矿山周边的民采、盗采空区严重恶化了矿区开采环境，给安全生产带来极大隐患 空区？ 地表 8 采

3、空区危害及面临的问题 2.引发地表塌陷，加大治理难度 3.稳定性评判难，安全监测技术落后 经验判断和工程类比法已较为陈旧， 急需开发、运用新型技术手段 9 采空区探测技术 未知采空区探测手段：物探+钻探 物探 高密度电法 地质雷达法 瞬变电磁法 地震法 大地电磁法 微重力法 物探方法 10 采空区探测技术 可知空区精确探测 激光3D扫描技术 加拿大CMS空区探测系统 英国的钻孔式激光扫描仪C-ALS 探杆式扫描仪VS150 采空区的精确探测是采空区稳定性分析、残矿回收与综合治理的首要条件。 这些系统的最大优点是可精确探测人员无法进入的采空区及形态极不规整的复杂采空区。 11 采空区探测技术 C

4、MS空区探测系统 空区探测时将激光探测设备伸入到空区内部，便可对空区进行平面和立面双向360扫描，并记录每个扫描点的三位坐标。 12 采空区探测技术 CMS采空区探测技术路线采空区探测技术路线 探测空区的存在性和大致范围 开采资料调研 矿体赋存 特征分析 物探 钻探 CMS探测 空区三位模型建立 修正物探成果 修精确探测空区三维坐标 利用3dmine等矿业软件 13 采空区稳定性分析 采空区稳定性分析方法 理论分析 相似模拟 数值分析 工程类比法 模糊理论 灰色理论 神经网络等 有限单元法 有限差分法 离散单元法 14 采空区稳定性分析 采空区探测-建模-稳定性评判技术 耦合过程 空区探测 三

5、维建模 数值计算 CMS空区探测 3dmine 建立空区三维模型 采用FLAC3D程序模拟 15 采空区治理 采空区治理思路 思路：因地制宜、因时制宜 ，不同的矿山和不同的采空区类型应分别对待。 采空区 处理办法 崩（崩落法） 充（充填法） 封（隔离、 封堵） 16 采空区治理 崩落法处理采空区 ?基本方式：通过崩落围岩至空区全部被废石充填满或空区顶板崩塌至地表 ,再将地表塌陷坑回填 ?特点：处理成本低、见效快、工艺简单 ?前提：地表允许塌陷 17 采空区治理 充填法处理采空区 充填法 尾砂充填 胶结充填 废石回填 该方法简单易行，同时可以处理矿山的生产废石，使用该方法的矿山一般采用浅孔留矿法

6、，且矿体厚度不大 采用该方案的矿山一般有自己的选厂，有大量的尾砂，充填时采用全尾砂或放少许水泥 该方法需要建设充填站，矿山一般采用自己的尾矿，充填时要根据不同强度需求来进行水泥配比，成本高，效果也最好 18 采空区治理 封堵法处理采空区 ?特点：该法对地表起不到任何保护作用，地表移动带仍需监测、隔离 ?原理：利用封堵墙将采空区进行封堵，将工作区域和采空区进行隔离 19 采空区综合调查与治理案例 青阳南阳矿山群采空区探测、分析及治理 ? 特点：矿山群条件下的复杂空区群 ? 矿山概况：青阳县南阳镇来龙山方解石矿脉有五 家矿山进行开采，采矿方法为房柱法。 CMS+3dmine 建立空区模型 20 采

7、空区综合调查与治理案例 青阳南阳矿山群采空区探测、分析及治理 ? 稳定性分析：该矿山群采空区体积约240万m3，单空区最大暴露面积约2500m2，单空区的最大高度为20m左右。认为目前采空区在没有采矿爆破等较大扰动的情况下是稳定性的。 空区群模型 21 采空区综合调查与治理案例 青阳南阳矿山群采空区探测、分析及治理 ? 空区治理方案：采用阻波墙和栅栏封闭，对最下面中段采空区内矿柱进行应力在线监测、最上面中段采空区顶板进行位移在线监测。 空区群模型 22 采空区综合调查与治理案例 龙桥铁矿崩落法采空区探测、分析及治理 ? 特点：无底柱分段崩落法空区 ? 探测方案：通过地表钻孔和地质雷达两种方法对

8、顶板冒落情况进行了探测 建立空区模型 (空区纵投影) 23 采空区综合调查与治理案例 龙桥铁矿崩落法采空区探测、分析及治理 ? 空区治理方案：诱导崩落顶板的方案补充覆盖层并处理采空区。 在最下分段布置7组凿岩硐室，后在凿岩硐室内布置上向水平深孔强制落顶爆破 24 采空区综合调查与治理案例 大昌铁矿采空区探测、分析及治理 ? 特点：大型复杂空区充填法处理 ? 矿山概况：空场嗣后充填法开采，目前矿山共形成采空区体积528.12万m3，一部分空区已充填。 剩余空区437.43万m3 已充填90.68万m3 25 采空区综合调查与治理案例 大昌铁矿采空区探测、分析及治理 ? 稳定性分析：通过数值模拟和

9、理论计算分析，将采空区划分为五个等级。 统计结果：级危险采空区共39个，采空区总体积124.4万m3 ；级危险采空区共45个，采空区总体积97.6万m3 ；级危险采空区共64个，采空区总体积103万m3 26 采空区综合调查与治理案例 大昌铁矿采空区探测、分析及治理 ? 空区治理方案：依据先急后缓、确保安全及保证质量的原则进行充填，按照充填倍线不超过5划分充填分区。 充填分区划分 27 采空区综合调查与治理案例 桃冲铁矿盗采空区 探测、分析及治理 ? 特点：盗采空区对大型矿山安全影响 ? 矿山概况：随着七中段采准深入，不明盗采所形成的采空区逐步揭露，严重破坏了矿体的完整性与稳定性 CMS+3d

10、mine 建立空区模型 28 采空区综合调查与治理案例 桃冲铁矿盗采空区 采空区探测、分析及治理 ? 盗采空区特点：民间盗采由于为无序开采，它的目的性较强，主要回采品位较高的矿石，而遗留下品位偏低的，这些空区的赋存位置由于很难准确判断。 ? 空区治理方案：结合矿山的无底柱采准设计，有效地利用盗采空区的空间，将部分独立的盗采空区作为切割槽；另外采用掘进废石或矿石充填至盗采空区内，将空区再造成为无底柱分段崩落法的采矿进路。 29 采空区综合调查与治理案例 福建丁家山铅锌矿 采空区探测、分析及治理 ? 特点：大型矿山复杂点柱支撑条件下的空区群 ? 矿山概况：缓倾斜矿体，采用全面法开采。 CMS+3dmine 建立空区模型 30 采空区综合调查与治理案例 福建丁家山铅锌矿 采空区探测、分析及治理 ? 稳定性分析：测得采空区体积579654.4m3。采用FLAC3D进行了模拟分