採空區

由於地下采空區具有隱伏性強、空間分佈特徵規律性差、採空區頂板冒落塌陷情況難以預測等特點，因此，如何對地下采空區的分佈範圍、空間形態特徵和採空區的冒落狀況等進行量化評判，一直是困擾工程技術人員進行採空區潛在危害性評價及合理確定採空區處治對策的關鍵技術難題。

採煤技術、採煤方法的不同所形成的採空區也不同，目前可能有如下幾種採空區形態。

用崩落圍巖充填空區或形成緩衝保護岩石墊層， 防止上部大量岩石突然崩落時， 衝擊巷道、設備和人員；緩和應力集中，減少岩石的支撐壓力。

崩落圍巖分為自然和強制崩落兩種。從理論上講，任何一種岩石， 當它達到極限暴露面積時，應能自然崩落。但是由於巖體並非理想彈性體，往往還未達到極限暴露面積以前， 由於地質構造等原因，圍巖某部位就可能發生破壞，形成自然崩落。當圍巖無構造破壞、整體性好、非常穩固時，需要在其中佈置工程，進行強制崩落處理採空區。爆破的部位根據礦體的厚度和傾角確定，厚度一般以滿足緩衝保護墊層的需要，15～20 m以上為宜。崩落方法一般採用深孔或藥室爆破（崩落露天邊坡或極堅硬岩石）。在崩落圍巖時，為減少衝擊氣浪的危害，對離地表較近的採空區或己與地表相通的相鄰採空區，應提前與地表或與上述採空區崩透，形成“天窗”。強制放頂工作一般與礦柱回採同時進行，且要求礦柱超前爆破。如不進行回採礦柱，則必須崩落所有支撐礦(巖)柱， 以保證強制崩落圍巖的效果。

對於那些在其上部存在露天採場或有建築物的採空區，地表絕對不允許大面積塌陷。因此，不能採用崩落法處理採空區，而對採空區用錨索或錨杆加固， 只是一種臨時措施，要徹底根除採空區帶來的安全隱患， 比較可行的方法就是“充填”。該法是利用地表露天剝離的廢石、井下開採廢石或選礦尾砂作為主要充填骨料， 通過採空區的鑽孔、天井或充填管道將充填料自流(或加壓)充填至井下采空區。用充填料支撐圍巖可減緩或阻止圍巖的變形， 以保持其相對穩定。常用的充填法有：幹石充填、尾砂充填、膠結充填及絮凝材料充填法等。

隨着採空區體積不斷擴大， 巖體應力的集中，有一個從量變到質變的發展過程。當應力集中尚未達到極限值時，礦石與圍巖處於相對穩定狀態。如果在此之前結束整個礦體的回採工作，而採空區既使冒落也不會帶來災難， 可將採空區封閉，任其存在或冒落。這是一種最經濟又簡便的處理方法，但其使用條件比較嚴格，可用於：1)礦石與圍巖極穩固，礦體厚與延深不大，埋藏不深，地表允許崩落；2)埋藏較深的分散孤立的盲採空區，離主要礦體或生產區較遠，上部無作業區。 ^[2] 

斷層對地表移動與變形產生影響的原因在於斷層帶處岩層的力學強度大大低於周圍岩層的力學強度。由於應力的集中作用，故使該處成為岩層變形集中的有利位置；地下煤層開採後，在上覆岩層發生移動與變形的同時，岩層還沿着斷層面發生滑動，於是在斷層基岩露頭處的地表就出現台階狀的破壞。在斷層露頭處的地表變形加劇，大大地超過了正常值，而位於斷層露頭兩側附近的地表變形變得緩和，小於正常值。故在建築物平面佈置時，重要建築物應儘量避開斷層基岩露頭帶。

煤層回採後凡是斷裂帶波及到的基岩含水層（砂岩、頁岩、石灰岩） ，含水層的水體要潰入工作面。砂岩、頁岩含水層水體屬於孔隙裂隙水，如果不具備補給條件，經過長期流失會造成含水層被疏幹。因含水層水體流失而形成的空洞也是殘餘變形影響的一個重要因素，不容忽視。

殘留煤柱基本特徵是：工作面區段隔離煤柱傾斜長一般10m，不回收；薄煤帶屬於未開採區；斷裂構造煤柱不回收。上山煤柱一般在採區結束前收，只能回收大部分；採區邊界煤柱不回收，寬20m左右；沖積層防水煤柱永久不回收；礦井邊界煤柱寬50 ～ 60m，永久不回收；大巷煤柱、工業廣場煤柱一般在礦井閉坑前回收。

一個礦井或採區報廢后，採空區殘留人工工程主要有上山及聯絡巷、採區車場、井底車場、水倉及各種硐室大巷、轉載硐室等。一般地，礦井的這些工程所涉及的面積和體積都是十分巨大的。這些殘留工程因礦井報廢失去維護，時間長以後逐漸垮塌。如果這些巷道集中在某段時間垮塌，遠比回採2m厚的煤層所帶來的地表沉降要嚴重。因此，在選擇建築地基時應避開殘留人工工程區。 ^[3]