摘要：采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，其存在使得矿山生产面临较大的安全问题。为提高矿山采空区治理效果，文章选取清流县金山萤石矿黄东坑为研究对象，深入分析矿山采空区灾害成因，最后并从“充填法+封闭法”联合治理、废弃矿井（井筒）治理以及日常管理三方面，提出采空区综合治理措施，助力矿区安全生产。
关键词：萤石矿,采空区,灾害成因
矿山开采中通常伴随着采空区的形成，此类人工洞穴在缺乏合适治理的情况下，极易引发地表塌陷等一系列地质灾害，严重威胁矿区及其周边环境的安全。特别是在地质结构复杂、矿体分布不均的地区，采空区问题更为凸显，成为制约矿山安全生产的关键因素［1］。同时，采空区的存在不仅影响矿山的结构安全，还可能对地下水系统和周边环境造成长远的负面效应。因此，开展采空区的灾害成因及其综合治理研究，有助于提高矿山安全生产的可持续性，也是促进区域环境保护与生态平衡的重要措施［2］。文章选取清流县金山萤石矿黄东坑萤石矿作为案例，通过系统性分析采空区灾害成因并提出综合治理措施，为该矿区以及其他同类型的矿区提供可行的安全生产解决方案。
1矿区基本情况
清流县金山萤石矿矿区位于清流县县城方位92。，直距约25.7km处，矿山采用竖井开拓，有轨矿车运输，采用无底柱浅孔留矿采矿法，生产能力6万吨/年萤石矿。矿区属构造侵蚀的低山丘陵地貌类型，地貌形态主要有山地、沟谷、山间盆地等形态。山脉走向多呈北西向，地形切割较强烈，沟谷呈“U”字形树枝状展布。地势总体北西高东低，地势较缓，自然坡度约为25。～35。，最高标高为+640m（矿区北西部山顶），最低标高为+360m（矿区南东部溪沟）。且区域内水系较发育，属闽江支流沙溪上游的九龙溪次一级支流，平面上呈树枝状展布。自规模化以来矿区历年累计开采动用矿石量约94.8万吨，动用CaF2矿物量45.2万吨，累计损失矿石量16.8万吨，损失CaF2矿物量10.1万吨。
2采空区灾害成因分析
2.1采空区概况
矿区经多年开采，目前已形成+402m、+377m、+339m、+316m、+285m、+239m、+190m、+140m等中段，且采空区主要分布在+402m、+377m、+339m、+316m、+285m、+239m、+190m中段；其中+285m及以上中段均为早期开采，由于采空区顶底板围岩主要为构造角砾岩，稳固性较差，采空区均已压顶充填或自然坍塌，巷道已经封堵，所以本次未能调查。本次主要调查+239m、+190m、+140m三个中段，采空区数据均源于矿山的台账数据。经数据汇总，目前矿区内采空区纵向上从标高+454~+190m，纵深达264m，横向上从L3~L0线，横向跨度超1000m，+316m及以上中段采矿区均已压顶及自然塌落充填，采空区数据不详；+190m中段~+285m中段共形成了44个采空区，形成了采空区23.08万m3。
2.2采空区灾害成因
井下采空区属于在日常采矿过程中形成的，即矿房回采过程中还未进行治理的采空区。结合清流县金山萤石矿的实际情况，采空区灾害成因可概括为以下三个方面。
第一，岩石力学特性和围岩稳定性。清流县金山萤石矿矿区的围岩主要由构造角砾岩组成，该岩石因历史上的构造活动具有较多的微裂隙，其力学强度低下，抗剪强度不足，易在外力（如开采震动、水动力压力）作用下发生破裂［3］。此外，由于角砾岩的颗粒间粘结力较弱，开采过程中的震动及应力重新分布容易诱发岩层分离与松动，导致顶板松动或崩落。第二，开采方式的影响。该矿区开采采用的无底柱浅孔留矿采矿法中，留矿柱的存在本应提供一定的支撑作用，然而，在矿区多次开采和残余矿体的影响下，留矿柱可能由于过度负荷而发生破坏，导致顶板塌落或侧壁崩塌，进而形成采空区。第三，水文地质条件的影响。矿区的水文地质条件复杂，多年的采矿活动使地下水流向和流量发生变化，此类变化极易导致采空区周边岩体的水化作用或软化，尤其是在角砾岩这种透水性较好的材料中，水的侵入可以减少岩石的内聚力，从而增加了采空区塌陷的风险。
2.3废气矿井（井筒）风险分析与评估
该矿山经二十多年开采，除现有的44个采空区外，还保有SJ1、SJ2（见图1）、SJ3（见图2）、SJ4、SJ5共5个竖井。SJ1、SJ5为提升竖井，SJ4现为回风井。废弃井筒有SJ2、SJ3；其中SJ2井口标高为+433.99m，已经掘进到+239m水平，分别与+316m、+285m中段贯通，现已封闭；SJ3井口标高为+416.16m，已经掘进到+285m水平，分别与+347m、+316m、+285m三个中段贯通，现已封闭，虽对后期掘采活动并不影响，但为保障人员安全，仍需对废弃矿井（井筒）加以治理。
3采空区综合治理措施
3.1充填法+封闭法
结合矿区实际情况，本次矿山采空区治理采用“充填法+封闭法”联合治理措施，采用混凝土进行支护（厚度为0.3m），设置充填封堵墙，以完成对于采空区的高效治理。具体施工过程如下：
3.1.1施工前准备和评估
施工人员先使用激光扫描或地质雷达对采空区进行精确测量，以获取采空区的精确体积和形态数据。再采用声波或电阻率成像技术评估围岩的稳定性，以确定支撑需求和充填材料的特性要求。
3.1.2充填材料制备和配比
本次充填材料选择与制备要求见下表1。
3.1.3充填材料的输送与填充
采用混凝土泵和管线将充填浆料从地面混合站输送至地下采空区。同时使用事后充填技术，从+190m中段以下采空区，各中段之间充填采用自上而下的方法进行事（嗣）后充填，同一中段各采场采用回采完成一个采场就充填好一个采场，充填时确保每一层均匀分布并充分填充，避免形成空隙，待充填物胶结后再回采采场顶柱和间柱，有效提高萤石回采率。
3.1.4充填后质量检测
为保证充填质量，本次施工选用固化监测与充填完整性检测两种形式。其中固化监测是指使用嵌入式应变片和压力传感器监控充填体的硬化过程和应力变化，以评估充填效果和围岩稳定性。充填完整性检测则是通过超声波检测技术定期检查充填体的完整性和密实度，确保没有未充填的空隙。
3.1.5采空区封闭和隔离
该举措是保证采空区长期稳定性和安全性的必要措施。在采空区的主要入口处采用浆砌砖石封堵墙，顶宽0.5m（参照煤矿井下永久性密闭墙厚度）、内墙直立、外墙坡比1：0.1、M7.5水泥砂浆砌筑，墙体与岩壁采用Φ30锚杆锚固，墙脚设置Φ100排水管。封堵位置一般在各通往采空区的通道内围岩稳固处，封堵墙距离外部通道的距离不小于3m，以隔离人员和设备，防止未授权的进入。同时对现有的封堵挡墙墙脚增设排水管(Φ100），浆砌封堵墙如图3。
3.2废弃矿井（井筒）治理措施
对于该矿山废弃矿井（井筒）SJ2和SJ3的治理，可采取以下措施以确保其结构的长期稳定性和安全性。首先，在SJ2和SJ3井口及其与中段贯通的开口处，施行物理封堵。采用C30级高强度混凝土构建封堵墙，每处封堵墙的厚度设计为1.5m以上，确保足够的物理隔离和承载能力。井筒内壁将附加φ12mm的钢筋网，形成加固层，钢筋网以200×200mm的方格形式布置，以提升封堵结构的整体抗剪和抗弯强度。其次，进一步增强封堵墙的防水性能，外涂聚合物水泥基防水涂料，该涂料具备优异的抗渗和耐环境侵蚀能力，可防止地下水对混凝土结构的侵蚀和渗透。并在井筒周围设立安全警示标识，并建立安全栅栏，禁止非授权人员接近，以避免意外事故的发生。最后，安装地表沉降监测设备，如倾斜仪和地表沉降标，对井筒封堵效果及其周边地面稳定性进行长期监控。此类设备在后续矿山开采中，将实时上传数据至监控中心，以便施工人员及时调整和应对可能的地质变化。
3.3日常管理措施
为确保老采空区综合治理工作的顺利进行，提高矿山安全生产保障程度和安全管理水平，消除重大事故隐患，实现矿山安全生产的空区治理。在后续工作中，一要完善采空区管理制度。制定和完善《顶板分级管理制度》等制度，完善采空区管理台账，从制度上保障采空区安全管理。二要加强采空区专业检查。为充分利用专业技术人员的专业知识和管理能力加强对采空区的管理，集中力量、突出重点，重点部位、主要生产环节和主要生产系统深入持久开展事故隐患专业检查，不断加大采空区治理力度，坚决防范和遏制事故的发生。三要开展顶板管理专项整治活动。顶板管理是事故易发环节，因此必须不断提升矿井顶板管理水平，要进一步完善顶板管理制度，加强顶板运动规律的监测监控、分析和预报，及时制定安全防范措施，坚持并认真做好敲帮问顶工作，最大限度地遏制采掘工作面片帮、冒顶事故的发生。
4结语
综上所述，文章深入探讨了清流县金山萤石矿采空区的灾害成因，并系统评估了采空区的风险等级，为采空区的综合治理提供了科学依据。通过对采空区的成因分析与风险评估，明确了地质条件、采矿方法以及水文地质情况等因素对采空区稳定性的影响。基于分析结果，进而提出了“充填法+封闭法”联合治理策略和废弃矿井（井筒）的具体治理措施，以及必要的日常管理操作，以确保矿区的安全生产。旨在通过以上治理措施，减少采空区所带来的安全隐患，提升矿区的环境稳定性和生产效率，并对同类矿区采空区治理提供参考借鉴。
参考文献
［1］陈绍民，皇甫风成，严鹏.露天坑堆排工况下采空区稳定性研究［J］.采矿技术，2024，24（2）：129-136.
［2］刘浩东.高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究［J］.西部探矿工程，2024，36（3）：53-55.
［3］谷蓬禹，姚玉增，贾三石，等.基于高精度磁测方法的采空区平面边界探测研究［J］.金属矿山，2024（2）：247-254.
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