中国非煤矿山采空区灾害研究
中国非煤矿山采空区灾害研究
马海涛王云海付士根（中国安全生产科学研究院）
摘要：
在中国获得安全生产许可的非煤矿山有91,998座（2006年底）。随着矿石产的不断增加，地下采空区面积也不断扩大，采空区灾害问题日益凸现。本文对我国煤矿山采空区的存在规模、分布规律和灾害发展阶段进行了分析，研究了非煤矿山采空区的分类方法和灾害类型，提出了当前非煤矿山采空区灾害形势的5项技术问题及其研究思路，为我国安全主管部门有效遏制采空区灾害提供参考意见。 关键词：非煤矿山采空区地质灾害安全生产
1.
前言
非煤矿山是指开采金属矿石、放射性矿石以及作为石油化工原料、建筑材料、辅助原料、耐火材料及其他非金属矿物（煤 炭 除 外）的 矿 山
[1]。非煤矿采选业是仅次于煤矿的高风险行业
[2]，是我国安全生产监管工作专项整治的重点领域。中国80%的工业原材料、70%以上的农业生产资料来自于非煤矿产资源
[3]。随着中国经济的飞速发展，对矿产资源的需求日益增大，矿石价格不断攀升，在经济利益的驱动下，一些矿山无视安全生产，无视矿工生命，进行非法、违法开采，造成非煤矿山安全生产形势异常严峻，重特大事故时有发生。其中，采空区事故是中国分布最广、发生最频繁且危害最大的非煤矿山典型灾害[4-6]
2.
中国非煤矿山采空区灾害现状
应用房柱法、全面法、留矿法等空场法进行地下采矿会遗留采空区。我国62.5%的冶金矿山[7] 、89%的有色金属矿山和几乎全部的黄金矿山为地下开采，其中采用空场采矿法的比重约占53.5%[8]。中国自3000年前的商代就开始了地下采矿的活动，按照中国矿石产量从1949年的4000多万吨、1986年的12亿吨到2005年的70亿吨保守算，我国的历史采空体积超过250亿m3，相当于三峡水库的容量，可以使上海市区整体塌陷30多米。
这些采空区有的已经塌陷，有的仍旧存在，并随着矿山的开采，以每年十亿立方米的总数不断扩大。
我国大多数地下矿山都存在大量未处理的采空区。已知的大空区多数为国有大型矿山大规模开采留下的，例如：冬瓜山铜矿452.2万m3采空区；湖南柿竹园铅锌矿260万m3采空区；安徽铜陵狮子山铜矿250万m3采空区；寿王坟铜矿南6号140万m3采空区。而其余大小不详且为数众多的是20世纪80年代以来蜂拥而起、乱采滥挖的民采空区，例如：河南栾川钼矿1017.2万m3采空区[9]；甘肃厂坝铅锌矿470万m2采空区[10]（暴露面积）广西大厂矿区450万m3采空区；广东大宝山铁矿180万m3采空区。这些采空区的长期存在，严重影响了矿山的安全生产。当采空区体积达到一定规模，或在围岩缓慢蠕变破坏下，顶板和矿柱不能支持上部覆岩荷载时，将诱发地表大规模塌陷。目前，我国70%～80%的金属矿山存在采空塌陷灾害[11]，因采矿引起的塌陷面积已达1150km2，发生采矿塌陷灾害的矿业城市有30多个，每年因地面塌陷造成的损失达4亿元以上[12]。采空塌陷区可以划分为东北、华北、华东、中南、西北和西南6个区域，主要灾害区域分布在辽东半岛、鲁中南山地、燕山、太行山和云贵高原，矿种主要是铁、石膏、金、铝土、滑石等[13-15]。 自20世纪50年代起至21世纪初，我国非煤矿山曾先后发生过3个群次的采空地压事故，灾患极其惨重[16]。第1群次以江西钨矿山多中段空场一次性倒塌，导致全矿彻底破坏为代表；第2群次以湖北磷矿区开采导致山体沿断裂大崩塌，掩埋整个村庄的毁灭性灾难为代表；第3群次以湖南花垣锰矿全矿陷落，斗南锰矿、鹤庆锰矿、遵义锰矿、桃江锰矿等地下锰矿相继破坏为代表。2000年后，随着全国地下矿石采出量的飞速增长，采空塌陷以及由采空区引发的各种次生灾害日益凸显。2001年7月广西南丹矿区地下开采打通老空区积水，造成80人死亡的特大透水事故[17]；2004年11月20日，河北邢台沙河铁矿由于采空区相互连通，没有通风设备，导致火灾事故扩大，死亡70人[18]；2005年11月6日，河北邢台石膏矿采空区大规模塌陷，导致33人死亡，直接经济损失744万元[19]（如图1）；2007年11月，山东临淄金岭铁矿15万m3采空区塌陷，造成地表化工厂陷落，直接经济损失上亿元（如图2）。自2001年7月至2008年4月，我国非煤矿山共发生采空区引起的3人以 上重特大事故36起，造成347人死亡（数据来源：国家安全生产监督管理总局网站）。 图1 河北邢台石膏矿采空塌陷事故 图2 山东临淄金岭铁矿采空塌陷事故