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摘要：在我国社会生产力不断提升的背景下，对于矿产资源的需求总量不断提高，尤其是对于金属资源的需求全面增加，因此，近些年来我国金属矿开采规模有所提高。在金属矿开采到一定程度后，需要做好采空区的处理，加强对采空区的探测，明确采空区存在的危险因素，进而对其进行处理，确保采空区的安全性。因此，本文将对金属矿地下采空区探测、处理与安全评判方法等方面进行深入研究与分析，并结合实践经验改进措施。
关键词：金属矿山；地下采空区；探测工作；处理方式；安全评判方法
结合金属矿山的安全事故发生情况来看，引起重大安全事故的因素主要包括瓦斯与采空区。当前我国许多金属矿山经过多年的开采后，存在着大量的采空区，严重影响金属矿山开发工作的安全性。因此必须加强对金属矿山采空区的探测工作，通过探测明确当前采空区的实际情况，经过科学的安全评价后，依据安全评判结果制定相应的措施，确保采空区能够得到妥善处理。这是提升金属矿山开发安全性的关键所在，因此需要加强探测、处理以及安全评判。
1金属矿地下采空区探测、处理与安全评判的重要意义分析
金属矿地下采空区探测是根据地质科学理论进行的地质观察工作。通过探测获取相关的采空区资料，并结合地下金属矿地下采空区的特点以及当地的地理情况，对采空区进行处理，提高金属矿地下采空区的安全性。金属矿地下采空区探测是一项对技术要求较高、复杂的工作，需要具有高度的科学性，并不断进行实践工作。该项工作能促进金属资源开发，并提高金属矿地下采空区的安全性，具有重要意义。金属矿地下采空区探测主要研究对象是地下环境和金属矿产资源。其研究目的是确保采空区作业安全性并找到更多的矿产资源。在此基础上对金属矿地下采空区作出安全评判，并对金属矿地下采空区的变化特征进行有效地掌握，将其运用到金属矿地下采空区处理中，从而提高金属矿地下采空区的生产安全性。在此项工作中，首先需要对金属矿地下采空区进行探测，采用相应的探测技术，获取金属矿地下采空区的信息。之后根据探测信息对其安全性做出评判，并依据评判结果制定相应的应对措施。该项工作是一项系统性工作，对于金属矿山开发工作具有重要的指导意义。需要在开发过程中全面落实，从而推动我国金属矿产资源开发工作质量提高，满足社会生产对金属资源的需求。
2金属矿山地下采空区探测技术分析
2.1高密度电阻率探测技术
高密度电阻率探测技术与常规的电法探测基本相同，在探测过程中应用直流电阻率的原理，需要在被探测区域安装多个电极，通过人工方式向地下传输电流，使得地下空间构成稳定的电流场，之后利用自动控制转化设备对被探测区域进行自动化数据记录。通过对数据记录的分析能够明确采空区的实际情况。是一种高效的探测方法，在金属矿山地下采空区中具有良好的应用效果。高密度电阻率探测技术在应用过程中，具有测点密度较大、获取信息丰富、探测成本较低以及探测效率较高等多项优势，且能够实现自动化、智能化探测，能够获取金属矿山采空区的大部分数据，从而避免人工测量误差问题发生。现阶段，高密度电阻率探测技术的应用已经初步成熟，在许多金属矿山采空区探测中都具有应用。
2.2地震映像探测技术
地震映像探测技术也被称为地震多波探测技术，以发射波技术中最佳偏移距离方法为基础，能够通过不同种类地震波对金属矿山采空区进行探测，还能够根据探测目标灵活选择探测技术。在应用过程中具有效率高、数据采集快以及探测结果直观等优势，且具有良好的适用性，基本不会受到金属矿山采空区环境的影响，在探测结果处理过程中也不需要对其进行校正，从而能够提升整体探测效率。但是由于地震波抗干扰能力较差，在一些深度较大的金属矿山采空区区域中应用效果较差。同时，地震映像探测技术能够对地下水分布情况进行探测，从而满足金属矿山采空区的多样化探测需求，在金属矿山采空区异常地质探测中具有良好的应用效果。
2.3探地雷达探测技术
探地雷达探测技术主要用于确定地下介质分布，以广谱电子技术为核心，通过天线发射高频宽带电磁波的方式，接收来自金属矿山采空区地下介质的反射波。电磁波在介质中的传播路径能够反映出金属矿山采空区的具体情况，按照接收电磁波的双程走时、幅度以及波形等，能够对金属矿山采空区情况进行推测，且探测过程中不需要与金属矿山采空区直接接触，不会对金属矿山采空区造成破坏，具有效率高以及准确性良好等多项技术优势。
2.4激光3D探测技术
激光3D探测技术通过激光的高精准度，对金属矿地下采空区位置、大小等进行探测。探测仪器能够自动记录探测信息，且探测过程中采用的探头韧性较好，能够在水平与竖直方向中进行全角度探测。还能够通过遥控的方式进行控制，之后将探测的信息自动传输到系统中。通过相关软件对探测数据的处理，能够构建金属矿地下采空区的三维模型，实现对金属矿地下采空区的全面分析。
3金属矿地下采空区的处理方法
在明确金属矿地下采空区的基本情况后，如果存在较大危险性，则需要对其进行处理。所以需要采用科学的处理方法。综合来看，针对金属矿地下采空区的有效处理方法包括如下几项：①填充处理方法。填充处理需要通过地表中被剥离的废石或矿尾砂等，构建一个填充系统。之后将在金属矿地下采空区进行钻孔或建设天井，将废石或尾砂通过自流或压力的方式输送到金属矿地下采空区中，实现对金属矿地下采空区的处理。填充处理是一项较为传统的方法，在大部分金属矿地下采空区中都可以应用。具有效果好、速度快以及成本低等多项优势。但是随着金属矿地下采空区规模不断增加，导致填充处理施工难度有所增加。且采空区越深，则填充成本越高。还存在着一定的安全隐患。相比于其他新处理方法存在一定缺陷，但是依然是在许多金属矿地下采空区处理中有所应用。在应用填充处理方法时，需要充分考虑到填充体的配比与强度，确保填充后金属矿地下采空区具有良好的强度，不发生坍塌等问题。②崩落处理方法。按照崩落形式的差异，崩落处理方法主要包括岩石自然崩落处理、地表强制崩落处理以及井下崩落矿柱处理等三种不同形式。首先，岩石自然崩落处理方法是指利用自然崩落的岩石，对金属矿地下采空区进行处理。对于环境要求较为苛刻，只有在特定的条件下才能够使用。其次，地表强制崩落处理方法需要在金属矿地下采空区上方进行凿孔。通过垂直倒漏爆破技术将金属矿地下采空区上部岩石进行崩落，使其填充金属矿地下采空区。最后，井下崩落矿柱处理技术在应用时，需要在既有金属矿地下采空区的矿柱适当位置，对岩石进行开凿，在矿柱中钻凿深孔爆破，从而对采空区进行处理。针对老金属矿地下采空区而言，井下大部分巷道和矿柱都会受到一定破坏，安全条件较差，已经无法进行施工。通过井下崩落矿柱处理技术需要较大风险，虽然具有一定的技术可行性，但是风险性较大。
4金属矿地下采空区的安全评判方法分析
4.1顶板最小安全厚度评判
顶板最小安全厚度的评判方法有多种，比如厚跨比法、荷载传递线交汇法以及结构力学梁板理论法等。不同的方法具有不同适用条件，需要根据金属矿地下采空区的实际情况选择对应方法。由于岩石的抗拉强度通常会高于抗压强度，因此在金属矿地下采空区跨度增加的情况下，顶板中的拉应力也会不断提升。若承载的拉应力超过抗拉强度承受范围，顶板岩层就会出现冒落失去稳定性的问题。因此，可以通过抗拉强度对金属矿地下采空区顶板稳定性进行评价。例如，在评判过程中，假设金属矿地下采空区的长度与宽度比为4，可以将金属矿地下采空区顶板岩体看作是一个两端固定的平板结构，上部岩体自重与作业设备为上覆岩层的荷载，结合梁板受弯条件，以岩层受弯矩作用的抗拉强度作为分析指标，结合材料力学与结构力学数据，就能够推算出金属矿地下采空区顶板最小安全厚度。
我国大部分金属矿地下采空区都是民采而形成，规模存在很大差异，且形状各有不同。部分采空区已经出现了上下叠层的现象，因此最小安全厚度的确定存在许多影响因素。为此，可以通过可靠度理论对其进行分析。本文认为计算金属矿地下采空区顶板最小厚度，对于安全评判具有重要的意义。因此需要加强对顶板最小厚度评判方法的创新，确保评判结果准确性。
4.2微震监测体系评判
岩体在受到破坏出现失稳问题前，常常会出现声发射与微震现象。因此，通过构建微震监测系统，能够对岩体地质异常问题进行分析，有利于识别金属矿地下采空区存在的灾害问题，获取准确的安全评判结果。通过构建微震监测体系，能够为金属矿地下采空区安全评判提供科学依据。以某金属矿山冒顶坍塌事故为例，在该事故中，坍塌在地面中形成了超过1400万m2的塌陷区域。该金属矿山具有微震监测系统，微震信号能够及时传输，使得地面工作人员接收到预警信号，提前组织施工人员撤离，从而避免了人员伤亡问题。这是一种科学的安全评判方法。通过采用微震监测系统，能够获取金属矿地下采空区岩石变化情况，结合监测数据对其安全性进行评判，对于保障金属矿地下采空区安全具有重要的现实意义。
4.3三维仿真计算评判
在现代科学技术的推动下，有限元等数值计算方法在地质灾害预测方面得到了广泛应用。通过三维仿真计算，可以对金属矿地下采空区的安全性进行科学评估，并且评估结果相当准确。从上文分析可知，采用理论计算的方式来评估金属矿地下采空区的安全性，由于考虑的因素不够全面，导致评估结果缺乏全面性。而通过采用计算机技术构建三维仿真模型，能够使得安全评估建立在金属矿地下采空区实际情况的基础上。通过对三维仿真模型的分析，采用有限元、离散元等方式进行计算，使得评估结果的可靠性和全面性得到全面提升。能够实现对金属矿地下采空区的整体性评估，帮助相关人员明确金属矿地下采空区的规律变化，得到准确的拉应力发展区、卸载区以及支承压区。但是由于该技术应用不够成熟，加之金属矿地下采空区的环境比较复杂，在计算过程中一般应用较为简单的模型，处理效果还存在着一定的不足。但是从金属矿地下采空区安全评估发展趋势来看，信息化、三维仿真评估是其未来主要发展方向。在相关技术成熟后，能够全面提升金属矿地下采空区安全评估的准确性。
当前，三维仿真技术已经取得了很大的发展。通过采用BIM技术等方式，为金属矿地下采空区安全评估提供了许多新的思路，能够促进评估方法的创新。因此需要积极融合先进的信息技术，构建完善的信息化金属矿地下采空区安全评估体系。将信息技术的优势全面发挥，从而提升金属矿地下采空区评估效率和准确性。
5金属矿地下采空区探测、处理以及安全评判发展建议
通过上文的分析可以明确，针对金属矿地下采空区的探测、处理以及安全评判等工作，具有重要的现实意义，是保障金属矿山开发的关键所在，所以必须加强对相关工作的重视，并促进工作方法与技术创新，从而满足我国现代化金属矿山发展需求。在国家提出“现代金属矿山”建设目标后，金属矿山建设作为我国资源开发重点建设工程，通过将探测、处理以及安全评判技术加入金属矿山建设工程中，能够全面提高金属矿山管理水平，数字化技术、信息化技术以及自动化技术能够有效推动矿山地下采空区的探测工艺进步与处理水平提高，为金属矿山建设提供更加全面的信息资源，在金属矿山建设工程中发挥了重要的作用。金属矿地下采空区相关工作中，通过采用探测技术、处理技术以及安全评判技术，能够拓宽采空区地质灾害监测范围，创新了金属采空区地质灾害防治技术，同时推动了矿山采空区安全问题防治工作向科学化、规范化、标准化、系统化方向不断迈进。现如今，金属矿地下采空区探测、处理以及安全评判技术已经成为矿山安全管理中不可或缺的重要技术手段，是保障金属矿山安全生产、提高矿山生产安全性的必要技术措施。
为了推动金属矿地下采空区相关工作水平提升，本文提出如下几项建议：①加强探测技术创新。探测技术对于金属矿地下采空区相关工作具有重要的作用，需要不断加强对探测技术的创新，结合当前最为先进的勘查技术，比如地球物理勘探技术等，获取更加准确的勘探结果，是推动金属矿山开发工作质量提高的重要举措。②加强处理方法优化。当前金属矿地下采空区采用的处理方法较为单一，基本以填充为主，能够起到的效果较为有限，所以在后续工作过程中，需要结合金属矿地下采空区的实际情况，加强对处理技术的优化，确保金属矿山开发工作可持续发展，对处理方法进行全面优化。例如，可以在采空区进行支护，建设专业的支护体系，取代填充处理方式，通过科学的支护结构设计，能够提升采空区整体稳定性与强度，从而避免塌方等问题发生，具有良好的应用效果。③提升安全评判准确性。在金属矿地下采空区处理中，安全评判结果准确性会产生直接影响，所以为了能够提升处理效果，必须加强对安全评判方法的创新，获取更加全面、客观且准确的评判结果，为处理方案制定提供基础。通过作出准确的安全评判结果，能够提升处理方案科学性，使得采空区存在着各项危险因素更加明确，所以需要对评判方法进行优化，重点加强信息化评判方法的创新，使得评判方法科学性提高，为金属矿山开发工作提供支持。
6结语
综上所述，本文简要阐述了金属矿地下采空区探测、处理以及安全评判的重要意义，并分别对探测技术、处理方法以及安全评判进行分析，最后提出多项建议，希望能够对金属矿山资源开发工作起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升金属矿地下采空区处理工作质量，促进金属资源开发工作安全性提高，满足社会发展对于金属矿产资源的需求。
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