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在装药过程和爆破过程中，由于采空区内部发生自燃或可燃气体积聚，炮孔内高温引起炸药、起爆弹爆炸及可燃气体爆炸，爆破人员造成伤亡;采空区逸出的有害气体、高温和明火等对作业人员造成威胁;释放的烟雾严重污染和恶化矿坑作业环境，对设备安全运行及构件也造成伤害[3];采空区上部岩体如果突然塌落，人员及设备会陷落于塌陷区，造成人员伤亡及设备损坏;露天矿采场道路或边坡下若遇采空区，采空区垮落坍塌则可能引起道路塌陷中断或边坡失稳。由于采空区煤层发生自燃后往往严重风氧化，造成煤炭资源损失，采空区回采率进一步降低。采空区内遗留的锚杆和铁轨等铁器杂物一旦进入洗煤厂会造成选煤胶带等设施的损坏。
2 采空区危险等级划分及警戒范围
根据实际生产经验及相关科研成果，参照前期物探及收集的小窑采空范围，依据实际地质勘探钻孔或生产探测钻孔并经扫描验证存在采空腔的空间形态划分采空区危险等级，将采空区分为警戒区、危
区、严重危险区。
1)警戒区。①采空区上部覆盖层厚度 50 m 以上;②覆盖层厚度 35 m 以上，且采空高度小于 3 m、采空跨度小于 6 m。
2)危险区。①覆盖层厚度 50 ~ 35 m 且采空高度大于 3 m、采空跨度 6 ~ 10 m;②覆盖层厚度 35~ 25 m 且采空高度小于 3 m、采空跨度小于 6 m。
3)严重危险区。①覆盖层厚度 50 m 以下，采空高度大于 3 m、采空跨度大于 10 m;②覆盖层厚度35 m 以下且采空高度大于 3 m、采空跨度 6 ~ 10m;③覆盖层厚度 25 m 以下且采空高度大于 3 m、采空跨度小于 6 m。
3 采空区探测
3.1 采空区资料的收集和整理
1)要积极与原地方矿井相关技术人员加强了解，最大限度获取井工开采时的相关详细资料。
2)及时将收集到的采空区资料填绘在相关图纸上进行汇总分析。
3)技术部门将作业过程中收集到的采空区资料和生产钻机探到的资料上图，并对照已有资料运用三维采矿软件进行不断综合分析。随着采剥工程的进行，技术部门及时将采空区的变化情况反馈到生产部门和安监部。
4)应建立采空区调查台帐。其中从地方调查的采空区内容主要包括开采范围、巷道布置、开采层位、采煤高度、采空区范围、已探测到的采空孔参数、塌陷区坐标、采空高度、作业人员、钻孔日期等。
5)在《采剥工程平面图》相关图件上圈定采空区范围，将采空孔参数在图上标注清楚，并存档备案。
3.2 采空区探测计划及验收
1)依据勘探成果以及前期收集的采空区资料，从宏观上控制采空区的分布，初步划定日常勘探重点区域。同时随着勘探以及采剥揭露情况，做好采空区的更新工作。
2)根据采掘计划及范围制定采空区探测及治理计划，并形成探测计划平面图，由总工程师审核后下发至相关部门。
3)探测计划需确定探测平盘工程位置、探测区范围、探测孔深度、孔网参数，并标明已知采空区范围、巷道布置、已有探测孔位置及高程、采空高度、距煤层深度及已揭露的采空区、火区、巷道等平面位置及高程。
4)结合相关科研机构已有的物探成果和地方小窑资料，对于采空区上部覆盖厚度超过 35 m 且现有钻孔资料较少的采空及疑似区域，需要地质钻进行探测验证并将结果提交矿地测部门。对于覆盖厚度小于 35 m 的采空区域，由本矿钻机进行打钻探测、验证。所有探测孔均要求探测至疑似采空层位。
5)炮区内探测孔密度级别以地表距疑似空区最近距离确定，若无特殊情况炮区内探测孔密度级别由地测部在月计划中规定，炮区内探测孔由穿爆班依据上述密度自行布置。
6)钻机探测计划区域需标明正常探测区、验证探测区及重点探测区[4]。上述 3 个探测区域在特定情况下可互相转化。根据已掌握的采空信息选择适宜的探测孔密度及深度，准确地确定采空腔高度及分布范围。对采掘过程中出现的塌陷坑、空洞、巷道周围区域，及根据已揭露情况(如巷道走向)推断可能存在采空区的区域，以及正常探测过程中探明采空的钻孔所圈定的大致区域重点探测。
7)根据探测计划标明的区域进行探测，探测参数为：①正常探测区：如果穿孔参数孔距和行距 8 m× 8 m，按等腰三角形方式布置探测孔，底长 32 m，腰长 22.6 m，深度为 35 m，若穿孔中发现采空区，具备条件扫描条件，需用三维激光扫描确定控制采空区空腔边界[5];②危险区：按等腰三角形方式布置探测孔，底长 2 倍孔距 16 m，腰长 11.3 m，深度为 35m 或见煤层顶板;③验证探测区：地测部根据已有资料，现场放样布孔;④重点探测区：在已发现采空的钻孔周围按正方形方式布置探测孔，孔距和行距为4 m × 4 m，深度为 35 m 或见煤层底板。
8)对于验证孔由地测部在现场标出具体打钻工程位置，穿爆班按要求进行钻孔验证。
9)已探明采空的钻孔或出现的采空塌陷，穿爆部门按技术要求在周围加大探测密度，确定采空区范围。
10)由于爆破及卡车震动等因素影响，采空区可能逐渐向上垮落，在电铲等设备进入安全警戒区作业时，需在设备活动周边增加跟踪探测孔。
11)相关部门须严格按照采空区探测计划要求进行作业。探测孔深度应达 35 m 或至煤层顶、底板。在小窑采空区疑似分布区域进行探测时，要在炮区的后排孔外 6 m 处布置 1 排探测孔。
12)自营探测孔日常验收均由穿爆部门采空区负责人配合，会同地测、安监人员进行现场验收。
13)若检查探测孔数不足、深度不够、相关信息记录不全，须重新进行探测，在探测过程中如因出现回填层等特殊原因导致无法穿至要求层位，应在原探测孔周边重新补孔穿至目标层位。
14)对于揭露采空空洞的钻孔，要进行三维空洞扫描，根据三维空腔扫描成果，要及时优化勘探方案。若由于现场作业或孔内条件等情况不能进行扫描时，需要向四周辐射进行探测，直到找到采空空洞边界。根据探测结果分析、计算采空范围和体积。
15)每月末分别制定采空区探测下月计划，其内容需包括对本月采空区探测及治理情况的总结、分析，并根据分析结果及时制定和安排下月采空区探测计划。探测计划一定要周密，探测结果要清晰准确，不留死角和隐患，为下一步确定科学合理的治理方案提供坚实可靠的依据。
3.3 技术保障措施
1)须确定 1 台柴油钻机专门负责采空区机动探测工作，若出现故障，及时更换其他钻机，保证满足探测进度要求。
2)探测过程中，现场穿孔人员要对发现的采空钻孔进行素描，以班为单位报调度室，调度室负责在作业会上通报。若发现钻孔有火、冒烟，穿爆人员及时进行堵孔。
3)现场作业人员若发现空洞或采空塌陷，应一时间报调度，由调度通知安监员负责设置警示标志、安全警戒范围。
4)对于已探明采空区的地质钻孔，由地测部人员进行现场标定，并与穿爆现场负责人进行对接，发放采空区标定通知单，其内容应包括现有标定位置高程、采空区高度、距煤顶板深度、预测范围及巷道走向等相关信息。安监部门按采空区标定情况和采空区相关信息及时设立警戒区域和明显警戒标志，并通知相关部门，无关人员和设备严禁进入。
5)对于疑似或未探明验证的采空区域，由测量人员确定探测范围并进行标定，安监部根据范围及危险程度设立警戒。危险区，设立采空区警示标志;严重危险区，根据探测范围设立警戒带。
6)对于危险区域的端帮干道及平盘半干线，由地测部制定具体探测计划和治理措施，未进行探测和治理的严禁通车。
7)将地质钻孔资料、勘探钻孔资料、已发现空区资料问题以及问题钻孔、空区处理情况汇总并简要分析后形成《采空区治理月报》，发送矿领导及相关部门。
8)意外塌落空洞应及时回填，严重危险区立即标记警示，及时爆破震塌(小范围爆破)。
9)应对每个采空区的探测、治理情况进行实时跟踪，直至采空区安全渡过。若发现采空区有空间变化等情况，及时通知现场生产部门及时制定对策。
4 采空区及火区治理
在前期对计划开采的采空区全部探明的基础上，需要结合采剥计划尽快进行治理，采空区作业人员要佩戴好气体监测仪和自救器等防护用品。采场内采空区一般采用爆破崩落法彻底放塌，端帮边坡下采空区如跨度较小且满足设备运行的安全厚度，一般用注浆法填实，以减少端帮运输道路的中断时间，对于采空区跨度大而上部道路又不满足安全厚度的条件时，应重新规划端帮车流，必要时停产，采用爆破法充填后重新修筑端帮道路。随着矿坑采剥平盘的推进，结合平盘与采空区顶板之间的距离、空腔高度和岩土特性等资料，根据采空区顶板坍塌自堵塞理论和相关软件计算，来判断是否满足设备作业安全需求，决定是否需要立即爆破。采空区爆破后，安监部需及时在爆区周边布置警戒，并设置警示牌。采空爆破效果评估小组进行评估，爆破效果一般通过现场爆破塌陷深度衡量[6]，评估认为安全，则进行作业，如无法确定轰塌，需要制定安全技术措施后进行二次穿孔爆破。根据多年的采空区治理经验，由于采空区裂隙和钻孔进入新鲜氧气后，采空区内煤层会迅速产生高温甚至自燃，采空区上部地表温度升高，并产生大量有毒有害气体，上覆岩体进一步跨落，安全性变差。生产过程中应避免采空区大面积裸露，尽量采用即露即按条带开采的方式，另外目前矿山迫于安全和环保的双重压力，治理采空区必须成立专门领导组，结合矿山所遗留得采空区实际，灵活选择快速隔离、洒水降温、灌浆封堵、三相泡沫灭火等最有效的方法进行预处理、以最快的速度减少烟雾产生，将采空区的腔彻底放塌或填实，采空区域要快穿快放快采[7]，坚决避免有害气体中毒、早爆及人员设备陷入等安全事故的发生。对坑下零星明火调用水车灭火，对大范围的明火要铺设管路进行注水灭火，必要时采用三相泡沫灭火[8]，待火区治理结束后，人员、设备方可进入。对矿坑端帮下的火区要进行灌浆处理，确保边坡的稳定。对内排土场冒烟、着火区域采用黄土覆盖，确保无有毒有害气体逸出。对高温火区进行爆破作业时，必须经降温处理合格以后，方可快速装药爆破。在有毒有害气体疑似区域作业时，每班进行 2 次有毒有害气体浓度监测，并做好记录报调度备案。有害气体浓度按照规程有关规定严格执行，超过即撤离人员。
5 结 语
在安太堡矿日常生产中，采空区、火区存在安全隐患，给安全生产带来一定的危害。采空区、火区探测治理按照“有疑必探、有空必治、先治后采”的管理原则，根据露天矿各平盘的采掘情况，适时进行采空区探测和及时的有效治理，将隐患提前消灭在萌芽之中，且现场人员严格遵循采空区安全措施作业，才能有效实现露天矿过采空区、火区的安全生产。
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