摘要：目前矿山工程领域的焦点问题是煤矿采空区的整顿及安全。文章全方位探讨了采空区生成原理、管控措施、安全保障与监测以及优化策略等。通过文章的深入研究表明，采空区的治理正面临技术困境，应着重探讨如何高效整合治理与安全策略，以实现协同效应。文章揭示了持续监控与优化的重要性，矿山安全提升离不开信息共享、智能监测及协同机制的推动。这项全面研究有望促进煤矿工程的进一步发展，探索矿山资源开发与环境保护之间的适度协调。
关键词：煤矿采空区,治理技术,安全管理,监测技术
1研究背景及意义
矿山采空区整治与安全探究，体现了显著的工程与环境价值。随着煤矿资源储量递减和环保要求上升，环境状况相应转变，煤矿采空区治理困境逐渐突显，因此应对这一挑战已成为当务之急。采空区的形成不仅导致地下空间崩溃和地表沉降，还可能引发地质灾害及水文地质问题，从而对周边环境及社会安全状况造成损害。在当前背景下，煤矿采空区治理研究凸显其关键性，探求治理采空区的实效手段与方法［1］。
2煤矿采空区治理技术综述
2.1采空区形成与特点
矿藏开采导致地下开采空间调整，煤矿采空区的形成受到采煤方法、煤体性质及矿层结构等因素的决定性影响。在开采过程中，矿工挖掘煤层，逐步形成地下采空区，通常伴随地层崩溃及煤层变化。采空区的特点表现为空间开阔、地质构造复杂以及地层变动明显，这些独特属性成为煤矿安全管控的核心关注方面。
2.2治理技术的分类与原理
煤矿采空区治理技术涉及多领域知识，根据各种特性和运作原理，可将其划分为不同种类，主要有实施物理、化学和生物治理措施。采空区稳定性的提升依靠结构支护与填充材料的运用，包括支护、充填以及覆岩技术。化学治理的关键方法涵盖注浆与固化剂灌浆等技巧，优化地层岩土特性以提升稳定性。生物治理依托植物根系及微生物功能实现，调整土壤构造以减轻地层下沉。物理调控核心在于增强采空区周边地质构造的稳定性，而针对地下岩土物理化学性质的优化是化学治理的实质，生物调控的本质在于运用生物效应提升土壤力学特性。此外，采空区治理技术选择需全面考虑其独特性质，例如，综合评估深度、规模及邻近地质条件。
2.3不同治理技术的优劣比较
煤矿采空区治理技术在应对地质工程难题方面，各自凸显优点与暴露缺点，取舍应根据实际状况而定。其中，物理治理领域中支护技巧的直接影响使其备受关注，可抑制地层塌陷及表面沉陷现象，然而，其中可能需承受较高成本及施工难题。在填充物质选择上，充填技术表现出较强的弹性，可利用煤矸石、尾矿等废弃物料进行填充处理，但地层稳定性增加速度较缓。实施覆岩处理于采空区上方，生成一层适宜厚度的覆盖层，是分散岩层荷载覆盖的有效手段，然而，在实际运用中首要关注的是岩层材质的挑选及覆盖层的稳固性。
化学治理中的注浆与固化剂灌浆手段具有高效提升地下岩土力学性能的特点，但此类效果随时间流逝可能逐步减弱，因此需持续检测及维护。生物治理科技凸显环保及可持续性特点，但执行周期相对较长，且在实际运用中其发展受到生态环境的制约。
3煤矿采空区安全管理与监测
3.1安全管理制度与政策
针对煤矿采空区的安全管理问题，健全的安全管理体系与政策是确保矿山运营稳定的基石。在矿山规划、采矿过程以及采空区整顿等各方面，安全管理规章制度必须贯彻始终。首先，管理人员、矿工及技术人员需明确安全职责与义务，形成责任链。此外，安全培训制度的显著价值不可忽视，确保员工具备必要的安全意识和操作技能，提升事故防范与应急处置能力。
同时，政策制定层面的关键性不可小觑。在安全管控策略制定环节中，需要全面考虑煤矿采空区的地质特性、治理技术进步、国家安全规定等多方面因素。政策制定应注重技术创新与规范推动，还需关注与其他法规及标准的协同作用，确保各项管理措施执行彻底。此外，政策修订应与煤矿业技术迭代与安全管理实践发展相契合，构建持续优化安全保障体系［2］。
在执行阶段，监管部门必须强化对煤矿产业的监管措施，强调安全管控措施及方针的落实。同时，实时监控采空区安全并解析数据，优化信息化应用方法，及时发现并处理潜在安全风险。此外，部门与企业之间的协同交流与合作至关重要，面对煤矿采空区安全管理涉及的各方，需要共同应对各类挑战。
3.2采空区监测技术与系统
构建煤矿采空区监测技术与体系对于矿山运营的安全稳定至关重要。首先，在选择监测技术时，需要全方位考虑地质构造、治理手段、地下水迁移等多方面因素，进行平衡决策。传感器技术在此领域发挥着重要作用，如地面位移、地下水位及地震等相关监测传感器的运用。这些传感器具有高实时性和精确性，能够捕获采空区各项参数信息，确保监测系统的高品质输入。
其次，监测系统必须实现多参数、多层次信息融合。数据采集涉及地质参数等，同时还需兼顾温度、湿度、气压等环境条件，全面了解采空区运作状态。监测数据系统还需要具备实时的数据传输与存储能力，以确保监测数据的高效性与全面性。
地面位移监测技术在观测领域占据关键地位，是地表变形与采空区稳定性评估的重要因素。通过激光距离测量仪、卫星遥感等方法，可以进行采空区地表高精度位移监测，监控地表沉降与裂缝生成现象。此外，地下水位监测技术在系统中也具有核心作用，通过井下水位计及水质传感器等仪器进行检测，实时监控地下水状况，为采空区水文地质分析提供所需数据保障。
在构建监测系统的过程中，自动化与智能化变得尤为关键。通过运用智能科技、大数据解析等方式，使监测系统具备自发辨识异常并执行预测分析的能力。这种智能监测系统有助于增强识别隐性风险的能力，强化采空区安全管理的全局性与深度。煤矿地表岩移监测站，如图1所示。
3.3安全预警与应急措施
在处理煤矿采空区的安全管理问题时，关键在于实际执行安全预警及应急方案，以应对可能的紧急事件。全面考虑监测技术、数据反馈、地质特性及治理技术等多方面因素，建立安全预警机制。首先，通过监控手段获取实时数据，利用智能化算法整合位移及地下水位等数据。在此过程中，需要全面审视各参数的异常状况，重视多个因素之间的相互关联，以更精准地识别潜在的安全隐患。此外，安全预警系统需结合地质构造特性进行优化，针对不同地质灾害风险进行区分与评估，以提高预警精确性和效率。
应急措施需具备多元性与适应性两方面特质，针对各类紧急状况实施妥善应对策略。例如，通过运用自动化器械及遥感手段，可以实现地质灾害风险的远程应急防控部署；对于突发水患，需要配置紧急排水设备及制定防护工程预案。应急策略必须与安全预警机制紧密结合，实现信息的实时传递与回应。这包括搭建紧急通信网络、设立应急指挥中心等措施，以确保在紧急情况下能够快速、有序地执行应急预案。
应急措施还需要定期进行模拟实战演练，以验证应急预案的操作性与应用效果，提升从业者应对突发状况的技能素质。此外，培训有助于提升从业者的安全素养，使其具备迅速、冷静作出正确决策的能力。
安全预警与应急措施在煤矿采空区的安全管理中具有重要地位。通过结合先进的监测技术、科学的地质分析、多元化的应急预案和定期的培训演练，可以有效地提高对潜在风险的感知和应对能力，保障矿山安全稳定运营。
4治理与安全的综合策略
4.1治理与安全的协同作业
在矿区空洞整治及安全协同施工过程中，应深入研究治理与安全的密切关联及相互影响。解决地质问题不仅是治理的手段之一，也是矿山安全的至关重要环节。在制定管控策略时，需全方位考量其对矿山安全的贡献。例如，在采空区填充时，需要密切关注填充物下沉对地表及地下结构带来的效应，以确保矿山整体安全。
其次，协同作业的本质在于管理策略与安全策略的有机结合。采空区特性与煤矿性质不仅会主导治理策略的选择，还与安全、管理策略紧密融合，综合上述因素，可以打造协同作业的最优方案。例如，在支护技术选用时，稳定性是核心评估指标，还需依托监测系统，对支护结构及附近地层变动进行实时监控，以应对潜在的安全风险［3］。
协同作业中的信息共享环节具有关键性作用。涵盖多个专业领域的治理与安全管理，专业智慧和实践经验至关重要。搭建覆盖监测、治理、安全管理数据共享于一体的信息平台，有助于塑造更完备的决策基础。这种信息共享在日常运营中有助于实时决策的作出，在紧急状况下，实现了反应速度的显著提升。
此外，协同作业的可持续性需纳入评估。治理与安全并非短暂工程及措施，在全矿生命周期中持续优化调整必不可少。因此，构建持续监控与优化体系为协同作业的核心，确保矿山安全稳定运行。
治理与安全的协同作业需要深刻理解二者的相互关系，确保治理措施不仅解决地质问题，同时兼顾矿山的整体安全。通过有机结合、信息共享和持续优化，形成一个协同作业的整体框架，有助于提高煤矿采空区的安全水平，确保矿山的可持续发展。
4.2综合策略的制定与实施
综合策略的制定与实施对煤矿采空区的治理及安全管控环节至关重要。首先，构建全面策略需平衡众多要素，包括采空区地质特性、规模、治理策略、煤层特质及矿山全局规划等。这一要求意味着团队需具备跨领域的专业能力，全面兼顾地质、工程、安全等多方面因素，以确保综合策略的高效与务实［4］。
其次，在拟定全面策略时，应充分参照煤矿的现实状况，实现一体化协同治理与安全管理。例如，采空区治理采用充填策略的最佳时机，除关注实际应用与成本之外，还需综合考虑其他因素，对填充物对地下水位及地表稳定性的影响进行全面评估，确保全过程治理中无新增安全风险。协同制定过程需克服各领域障碍，实现跨领域专业深度融合的目标。
务必达成多元化资源融合，构建协同互动网络，涵盖政府、相关部门、科研机构及企业之间的协同沟通。特别是在大型矿山运营方面搭建协同治理机制，整合多方建议，完善治理措施。在执行阶段，注重信息交流与公开透明至关重要，确保全体参与者对矿山信息及改进进度具备全面了解，以确保及时调整与整合策略，必须迅速展开行动。
4.3持续监测与改进
矿区空洞持续监测与优化策略的核心在于搭建全面且合理的观测网络与调节机制。首先，持续监测的实现依赖于高端传感器、遥感及自动化数据采集技术的整合，实时跟踪采空区的地质、水文及地表变形等多方面状况。涵盖地表移动观测、地下水位监测、温湿度测量等多方面综合检测，以实时了解采空区的演化状况［5］。
其次，数据处理与分析是保障监测工作连续进行的关键要素。运用大数据分析、人工智能等先进科技方法，能够更精确地识别异常状况及隐匿风险，提升煤矿采空区安全认知水平。高度智能监测系统助力提前辨识地质灾害隐患，潜在风险的敏锐识别及相应改进措施的依据实现［6］。
煤矿生命周期内务必实现持续改进机制。另一方面，构建持续性的评估审查机制，生成周期性报表以随时了解采空区的动态。煤矿治理与安全管理应与数据监测反馈紧密结合，打造一个持续优化的闭合流程。根据监测数据的反馈，对治理方案及安全管理策略实施相应调整与优化，在整个煤矿采空区运营过程中，必须实施多种策略，以持续优化其安全性与稳定性。
此外，合作联动相关单位和专业组织，对监测优化事务举足轻重。交流监控信息和总结经验以参与各种合作研究项目，有助于形成更完善且合理的煤矿采空区安全性能监测与优化体系。
持续监测与改进是一个不断迭代、不断优化的过程，需要借助先进的技术手段，形成紧密结合的监测与改进机制，以确保煤矿采空区的长期安全运营。
5结束语
通过对煤矿采空区治理及安全进行研究，深刻认识到这一领域的繁琐及重要性。全面剖析采空区生成原理、治理方法、安全风险防控及整合策略，已破解矿山工程的关键挑战与难题。这项研究为煤矿采空区的合理管控提供了坚实的理论支撑，矿山可持续发展及环境保护实现技术性突破。然而，在此领域的研究须持续推进，未来核心关注科技创新、实证检验及跨国协作，协同促进煤矿工程领域绿色繁荣。本研究结果意在为相关领域决策者和从业人员提供实际指导，为保证矿山安全、提升资源运用效率及实现环境协调发展贡献力量。
参考文献
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［2］陈益民，吴洪楼.贾汪城区多层煤矿采空区治理探讨［J］.地质灾害与环境保护，2022，33（2）：108-112.
［3］张继伟.煤矿采空区场地的注浆治理工艺研究［J］.价值工程，2021，40（35）：101-103.
［4］白喜梅.煤矿采空区地质灾害类型分析及治理措施［J］.西部探矿工程，2023，35（6）：88-90.
［5］高支付，刘海波，付仕江，等.煤矿采空区场地的注浆治理工艺研究［J］.科学技术创新，2021（29）：119-121.
［6］叶小华.煤矿采空区综合治理技术研究［J］.区域治理，2018（3）：55.
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