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| 采空区 |
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中文名;采空区 特点;隐伏性强 规律;规律性差 难点;难以预测 |
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”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。[1]
介绍
由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。
形态
采煤技术、采煤方法的不同所形成的采空区也不同，目前可能有如下几种采空区形态。
长壁工作面全部垮落法所形成的采空区（倾斜或缓倾斜煤层） ，其特征是采空区上覆岩层的破坏具有明显的垮落带、断裂带和弯曲带。
回采工作面全部充填或局部充填法所形成的采空区，工作面顶板只是有部分下沉。
短壁半垮落条带回采工作面所形成的采空区，其特征是回采时顶板不垮落，过一段时间，顶板形成不充分垮落。
短壁非垮落条带回采工作面所形成的采空区，其特征是顶板相当完整，煤层坚硬，采宽小，采留比小，煤柱能形成长久性支撑。
影响
目前，地下空区已经成为制约矿山发展及采空区上部城市化发展的一个重要难题 ，随着矿山向深部开采，容易发生坍塌事故，而且受到采空区的影响，很多建筑物无法进行建设，给人们的生活生产带来不便；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。
自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一 。山西、广西、甘肃等省的许多矿山都存在大量的采空区，致使矿山开采条件恶化，引起矿柱变形、相邻作业区采场和巷道维护困难、井下大面积冒落、岩移及地表塌陷等，更为严重的是空区突然垮塌的高速气流和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏，这些都给矿山安全生产构成严重威胁，并造成环境恶化、矿产资源严重浪费。
用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层， 防止上部大量岩石突然崩落时， 冲击巷道、设备和人员；缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。
崩落围岩分为自然和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石， 当它达到极限暴露面积时，应能自然崩落。但是由于岩体并非理想弹性体，往往还未达到极限暴露面积以前， 由于地质构造等原因，围岩某部位就可能发生破坏，形成自然崩落。当围岩无构造破坏、整体性好、非常稳固时，需要在其中布置工程，进行强制崩落处理采空区。爆破的部位根据矿体的厚度和倾角确定，厚度一般以满足缓冲保护垫层的需要，15～20 m以上为宜。崩落方法一般采用深孔或药室爆破（崩落露天边坡或极坚硬岩石）。在崩落围岩时，为减少冲击气浪的危害，对离地表较近的采空区或己与地表相通的相邻采空区，应提前与地表或与上述采空区崩透，形成“天窗”。强制放顶工作一般与矿柱回采同时进行，且要求矿柱超前爆破。如不进行回采矿柱，则必须崩落所有支撑矿(岩)柱， 以保证强制崩落围岩的效果。
充填法处理采空区
对于那些在其上部存在露天采场或有建筑物的采空区，地表绝对不允许大面积塌陷。因此，不能采用崩落法处理采空区，而对采空区用锚索或锚杆加固， 只是一种临时措施，要彻底根除采空区带来的安全隐患， 比较可行的方法就是“充填”。该法是利用地表露天剥离的废石、井下开采废石或选矿尾砂作为主要充填骨料， 通过采空区的钻孔、天井或充填管道将充填料自流(或加压)充填至井下采空区。用充填料支撑围岩可减缓或阻止围岩的变形， 以保持其相对稳定。常用的充填法有：干石充填、尾砂充填、胶结充填及絮凝材料充填法等。
封闭处理采空区
随着采空区体积不断扩大， 岩体应力的集中，有一个从量变到质变的发展过程。当应力集中尚未达到极限值时，矿石与围岩处于相对稳定状态。如果在此之前结束整个矿体的回采工作，而采空区既使冒落也不会带来灾难， 可将采空区封闭，任其存在或冒落。这是一种最经济又简便的处理方法，但其使用条件比较严格，可用于：1)矿石与围岩极稳固，矿体厚与延深不大，埋藏不深，地表允许崩落；2)埋藏较深的分散孤立的盲采空区，离主要矿体或生产区较远，上部无作业区。
断层对地表移动与变形产生影响的原因在于断层带处岩层的力学强度大大低于周围岩层的力学强度。由于应力的集中作用，故使该处成为岩层变形集中的有利位置；地下煤层开采后，在上覆岩层发生移动与变形的同时，岩层还沿着断层面发生滑动，于是在断层基岩露头处的地表就出现台阶状的破坏。在断层露头处的地表变形加剧，大大地超过了正常值，而位于断层露头两侧附近的地表变形变得缓和，小于正常值。故在建筑物平面布置时，重要建筑物应尽量避开断层基岩露头带。
地下水大量流失对建筑物的影响
煤层回采后凡是断裂带波及到的基岩含水层（砂岩、页岩、石灰岩） ，含水层的水体要溃入工作面。砂岩、页岩含水层水体属于孔隙裂隙水，如果不具备补给条件，经过长期流失会造成含水层被疏干。因含水层水体流失而形成的空洞也是残余变形影响的一个重要因素，不容忽视。
采空区残留煤柱
残留煤柱基本特征是：工作面区段隔离煤柱倾斜长一般10m，不回收；薄煤带属于未开采区；断裂构造煤柱不回收。上山煤柱一般在采区结束前收，只能回收大部分；采区边界煤柱不回收，宽20m左右；冲积层防水煤柱永久不回收；矿井边界煤柱宽50 ～ 60m，永久不回收；大巷煤柱、工业广场煤柱一般在矿井闭坑前回收。
采空区残留人工工程
一个矿井或采区报废后，采空区残留人工工程主要有上山及联络巷、采区车场、井底车场、水仓及各种硐室大巷、转载硐室等。一般地，矿井的这些工程所涉及的面积和体积都是十分巨大的。这些残留工程因矿井报废失去维护，时间长以后逐渐垮塌。如果这些巷道集中在某段时间垮塌，远比回采2m厚的煤层所带来的地表沉降要严重。因此，在选择建筑地基时应避开残留人工工程区。
参考来源