甄東升,魏國(guó)棟（新巴爾虎右旗慶升熱力有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古　呼倫貝爾　023100）

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慶升露天煤礦井工采空區(qū)處理及防治建議

甄東升,魏國(guó)棟
（新巴爾虎右旗慶升熱力有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古呼倫貝爾023100）

摘 要：慶升露天煤礦是在原井工開(kāi)采煤礦（西烏日?qǐng)D一礦和西烏日?qǐng)D二礦）的基礎(chǔ)上經(jīng)技術(shù)改造整合而來(lái)的，因此，慶升煤礦部分區(qū)域留有井工開(kāi)采造成的采空區(qū)，這對(duì)于正常的露天開(kāi)采施工作業(yè)是極為不利的。為了達(dá)到露天開(kāi)采安全生產(chǎn)的目的，避免因采空區(qū)對(duì)正常開(kāi)采造成經(jīng)濟(jì)損失和不必要的人員傷亡的發(fā)生，必須要采取安全可行的防治措施。本文結(jié)合慶升煤礦實(shí)際情況以力學(xué)理論為支撐對(duì)采空區(qū)的失穩(wěn)形式進(jìn)行了詳細(xì)的分析解釋，并總結(jié)出了采空區(qū)對(duì)露天煤礦開(kāi)采的具體影響的表現(xiàn)方面，最后，總結(jié)了針對(duì)露天煤礦實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該采取的具體防治建議。關(guān)鍵詞：露天煤礦；采空區(qū)；防治措施；處理

1　引言

現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)的露天煤礦大都是在井工開(kāi)采的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)改造整合而來(lái)的。這是由于傳統(tǒng)的井工煤礦生產(chǎn)產(chǎn)量較低，它們?cè)谠O(shè)計(jì)和開(kāi)采的過(guò)程中存在生產(chǎn)成本較高、煤炭利用率過(guò)低和煤炭損失浪費(fèi)極為嚴(yán)重等弊端[1]。相比而言，露天開(kāi)采則具備諸多丼工開(kāi)采所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。首先相較于丼工開(kāi)采形式來(lái)說(shuō)，露天開(kāi)采作業(yè)安全系數(shù)高，不容易造成財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡的情況；其次，露天開(kāi)采受環(huán)境條件的制約比較小；再次，露天開(kāi)采生產(chǎn)成本低，可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益；最后，露天開(kāi)采最重要的優(yōu)勢(shì)在于這種方式作業(yè)下煤炭資源可以被充分地回收利用，減少了資源的浪費(fèi)，有效地提高了煤炭資源的綜合利用率。雖然露天開(kāi)采的優(yōu)勢(shì)明顯高于井工開(kāi)采，但是露天開(kāi)采也存在一系列的安全隱患。原井工開(kāi)采遺留下來(lái)較多的采空區(qū)，因此，露天開(kāi)采作業(yè)工程當(dāng)中必須認(rèn)真嚴(yán)肅考慮到這些不利因素并采取合理的防治措施。

2　地下采空區(qū)對(duì)露天煤礦影響的機(jī)理

分析采空區(qū)的構(gòu)成形式，由于慶升露天煤礦是在井工開(kāi)采礦山通過(guò)一定的技術(shù)改造而來(lái)的，根據(jù)地質(zhì)資料可以看出其屬于薄基巖類。頂板巖破斷后垂直方向可大致分為垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶三部分。頂板巖層在破壞斷裂之后形成的鉸接巖梁屬于砌體梁結(jié)構(gòu)[2]。他的受力圖如圖1所示。

圖1

其中：

L——基本頂關(guān)鍵塊長(zhǎng)度

θI——巖塊Ⅰ的回轉(zhuǎn)角

P1——基本頂關(guān)鍵塊荷載

PG——基本頂關(guān)鍵層重量

PZ——荷載層傳遞重量

分別對(duì)Ⅰ、Ⅱ的A點(diǎn)和C點(diǎn)進(jìn)行受力分析可得巖塊所受到的水平力T、基本頂巖塊所受到的剪切力Q分別如下面兩個(gè)式子所示：

分析上述兩個(gè)式子即可判斷影響采空區(qū)頂板穩(wěn)定性的兩個(gè)因素分別是巖塊受到的水平力T和基本頂巖塊所受的剪切力Q，有滑落和回轉(zhuǎn)兩種具體失穩(wěn)形式。

3　地下采空區(qū)對(duì)露天煤礦影響的形式

（1）采空區(qū)內(nèi)煤層容易自燃，進(jìn)而形成高溫井工火區(qū)。采空區(qū)遺留有大量的開(kāi)采之后剩余的煤炭資源，巷道之間互相連通導(dǎo)致煤層之間空氣流動(dòng)性較好，所以極易發(fā)生煤層燃燒的狀況。同時(shí)，采空區(qū)內(nèi)會(huì)充滿由煤層不完全燃燒而釋放的有毒性氣體，這些有毒氣體的存在對(duì)作業(yè)人員的人身健康安全狀況構(gòu)成了極大的威脅。

（2）采空區(qū)對(duì)露天煤礦爆破作業(yè)的安全性問(wèn)題構(gòu)成了極大的挑戰(zhàn)。由于采礦區(qū)內(nèi)煤層隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，當(dāng)作業(yè)人員和大量設(shè)備在作業(yè)過(guò)程當(dāng)中將穿孔布置在采空區(qū)上方的時(shí)候，充填的炸藥很可能會(huì)在煤層自燃產(chǎn)生的高溫或明火的作用下造成提前爆炸的狀況，因此會(huì)造成大量的生命財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)，爆炸產(chǎn)生的氣體和采空區(qū)聚集的氣體相遇，增加了爆炸的危險(xiǎn)系數(shù)。

（3）原井工開(kāi)采后遺留的采空區(qū)會(huì)出現(xiàn)頂板垮落坍塌的現(xiàn)象。而采空區(qū)的上部在作業(yè)的時(shí)候必然會(huì)出現(xiàn)鉆機(jī)、車輛、工作人員等，當(dāng)垮落坍塌發(fā)生在作業(yè)過(guò)程當(dāng)中的時(shí)候必然會(huì)使相關(guān)工作人員和設(shè)備掉落到采空區(qū)當(dāng)中去，給人員和設(shè)備安全造成巨大的威脅。

（4）采空區(qū)的存在會(huì)直接影響到露天煤礦邊坡的穩(wěn)定性。會(huì)使得邊坡失穩(wěn)，進(jìn)而出現(xiàn)傾倒破壞。這是由于采空區(qū)頂板的垮落塌陷直接造成邊坡結(jié)構(gòu)巖體的下滑力變大，所以，沿著結(jié)構(gòu)面將會(huì)出現(xiàn)不斷發(fā)展的裂紋直至形成明顯的裂縫，當(dāng)裂縫貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)體的時(shí)候，結(jié)構(gòu)體會(huì)傾倒坍塌。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文以慶升露天煤礦采空區(qū)對(duì)露天煤礦影響的力學(xué)機(jī)理和具體作用形式，總結(jié)出了針對(duì)露天煤礦在對(duì)地下采空區(qū)開(kāi)采的時(shí)候需要注意的事項(xiàng)和具體的防治處理措施，對(duì)今后露天煤礦井工采空區(qū)處理提供了可行性的參考。此外，在今后的作業(yè)當(dāng)中我們?nèi)孕璞３指叨鹊木?，高度重視地下采空區(qū)的安全性問(wèn)題，并且做到嚴(yán)格控制開(kāi)采過(guò)程，對(duì)作業(yè)過(guò)程當(dāng)中遇到的各種突發(fā)情況進(jìn)行及時(shí)的處理，確保露天煤礦采空區(qū)作業(yè)的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]武闖.內(nèi)蒙古寶利露天煤礦對(duì)地下采空區(qū)的綜合防治[J].《露天采礦技術(shù)》,2015(02).

[2]劉寶龍,譚軍,黃占宙.汝箕溝礦區(qū)露天復(fù)采技術(shù)有關(guān)問(wèn)題的探討[J].《露天采礦技術(shù)》,2013(04).

作者簡(jiǎn)介：魏國(guó)棟(1986-)，男，山東滕州人，本科，助理工程師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01. 060