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邱振华，林秀云
(广东省大宝山矿业有限公司， 广东 韶关市 512128)
大宝山矿为多金属大型露天矿山，年采矿能力为330万t，主要开采矿石为黄铜矿、磁铁矿型黄铜矿、辉铜矿、硫铁矿，副产矿有铅锌矿、高硫原矿、低品位褐铁矿、石料等，经选矿回收铜、硫精矿及伴生金、银等，尾矿回收钨资源。矿区呈南北走向，开采勘探线由南部18线至北部63线，长约为2.5公里，宽约为1公里，台阶高度为12 m，目前开采最高台阶标高为+721 m，最低为+625 m。
由于历史上地下采矿原因，大宝山露天采场下部遗留了大量民采及公司早期地下开采形成的采空区，赋存标高为+400 m至+757 m，采空区分布覆盖整个露天开采区域。随着开采层面的下降，暴露的采空区越来越多，仅2021年度探明的采空区就多达56个，扫描采空区面积达18 946.08 m2。采空区的存在，一是引起层面塌陷、下沉，二是引起边坡失稳带来塌方、滑坡等地质灾害，给矿山安全开采带来了严重的安全隐患。
采空区的治理方法主要有：爆破崩落围岩处理采空区、用充填料充填采空区、隔离封闭采空区等。目前，大宝山矿露天采场对开采作业层面下方的采空区的治理方式主要为采用强制爆破崩落顶板处理，即开采层面降至采空区安全保安层厚度时，通过穿孔爆破顶板处理采空区。例如在685 m平台对17-656采空区进行爆破处理，该空区面积为1008.04 m2，最大高度为15.4 m，采空区内设计钻孔50个，孔径为155 mm，设计钻孔布置如图1所示。
图1 17-650采空区崩落炮孔布置
终了边坡内的采空区治理方法上可选择爆破、充填、封闭三种方法单一实施或相结合实施，应根据具体工程条件制定适宜方案并实施。其在治理技术、施工工艺上要求较高，治理效果要求消除采空区安全隐患，保证终了边坡稳定。
终了边坡内采空区治理关键：一是治理方法技术可靠，施工工艺简单并易于操作；
二是采空区安全隐患要求彻底消除；
三是保证终了边坡按设计施工；
四是确保终了边坡质量及稳定；
五是确保治理过程中不带来二次隐患。治理流程如下：
（1）探测采空区，三维激光扫描获取真实采空区资料；
（2）采空区安全稳定性分析；
（3）针对采空区、现场情况及终了边坡设计提出治理方案；
（4）治理方案实施与过程监督；
（5）治理效果评估。
2.1 采空区情况
102线673采空区位于当前南部边坡709 m层面下方，该采空区于2017年7月18日探测发现并三维激光扫描获取扫描点云数据最低点坐标为685.0 m，根据采空区最低点命名原则确定为102线685采空区，平面位置如图2红色线条所示。后于2021年10月28日对该采空区再次探测三维激光扫描，获取扫描点云数据确定为102线673采空区，平面位置如图2青色粗线条所示。综合两次扫描点云数据分析为同一空区，命名为102线673采空区。经查找原井下采矿资料未发现该采空区情况，推断该采空区系民采盲采空区，采空区空间参数见表1。
表1 采空区空间参数
图2 采空区探测结果
2.2 采空区稳定性分析
运用迪迈软件建立采空区三维实体模型，根据模型显示，该采空区为倾斜产状，由北往南向下倾斜，倾角为40°。根据钻探岩芯显示采空区顶板岩性完整，岩石类型为次英安岩，运用保安层厚度公式h=0.71b-1.02计算得h=13.34 m，确定该采空区在709 m层面处于安全状态。
根据终了边坡设计，台阶降到697 m标高时，空区局部顶板将小于保安层厚度，处于危险状态。102线673采空区与设计终了边坡模型如图3所示。
图3 采空区模型
经分析扫描点云数据获得采空区至设计697终了平台最薄顶板厚度为5.95 m。经保安层分析圈定采空区在697 m平台危险区域如图2所示。
2.3 治理方案及分析
根据采空区空间参数资料及现场实际条件，提出3种治理方案：方案一为在709 m层面爆破崩落顶板处理该空区；
方案二为对709 m层面钻孔采空区进行充填；
方案三为按终了边坡设计施工，降到697 m平台后对顶板较薄区域爆破充填处理。
2.3.1 方案分析
方案一：在709 m层面爆破崩落顶板处理采空区。采空区经爆破顶板处理后内部充满破碎松渣，安全隐患得以解除，但在下一步终了边坡施工时存在以下两种情况：一是按原来终了边坡设计修筑709～697 m终了边坡，则处理空区段终了边坡为松石，稳定性差，存在边坡滑坡、滚石隐患，需要对终了边坡进行加固，额外增加工程费用。二是需要更改终了边坡设计，为避开处理后的空区破碎层，终了边坡需要往北移，则增加剥离方量和工程费用，如图4所示。
方案二：在709层面钻孔充填该采空区，如图5所示。对采空区进行充填后可确保终了边坡稳定、安全可靠，但是存在以下问题：一是充填钻孔数量多、孔径要求大，充填过程易卡孔；
二是充填料块度要求小，需要用机械破碎增加工程费用；
三是充填工期较长，可行性不高。
方案三：按终了边坡设计施工，降到697 m平台后对顶板较薄区域爆破充填处理。其具体方案实施及措施：一为保证空区上方作业安全，将空区上部697 m平台标高抬高到699 m，增加空区顶板厚度以增强空区稳定性；
二在空区上方作业时安排专人做好现场监督，测量机台位置，避免挖机在危险区域内作业；
三是清理松渣后封闭采空区危险区域；
四是在697 m平台避开危险区域外侧开辟一条约5 m的临时单行道，以便西侧709～697 m平台剥离松渣运输（见图2）；
五是709～697 m 终了边坡施工完成后，在697平台对空区顶板较薄位置穿孔爆破崩落处理，再对空区进行充填，如图6所示。
图4 采空区治理方案一
图5 采空区治理方案二
图6 采空区治理方案三
2.3.2 方案选择
根据以上三个方案比较分析，最终选择方案三比较合适，即：按正常设计施工，降到697 m平台后对顶板较薄区域爆破充填处理。这样即保证了终了边坡按原有设计施工，又保证了边坡稳定，还保障了施工工期。
2.3.3 治理效果评估
经过治理后，采空区隐患消除，终了边坡按原设计施工并达到了技术要求，经过对该区段边坡定期监测确认较为稳定。
（1）南部终了边坡102-673采空区经过治理后达到了预期效果，即保证原有终了边坡设计可行，又保证了采空区隐患消除、终了边坡稳定，为今后终了边坡采空区治理奠定了基础，并提供了技术指导。
（2）终了边坡下方采空区的治理方式要根据采空区具体空间参数、形态、赋存位置及顶板保安厚度等进行研究分析，并通过方案提出及对方案进行可行性、经济合理性比较分析，方可得出最佳治理方案。
（3）采用爆破崩落顶板处理终了边坡采空区，爆破技术要求较高，要做到爆破不影响终了边坡稳定性并保证爆破块度小且均匀，以确保充填效果。
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