地下金属矿开采采掘顺序规划、采空区填充处置与井下通风防尘安全作业体系

张寅

230405198206170316

摘要：地下金属矿开采作业空间密闭、地质条件复杂、工序衔接密集，开采安全性与生产规范性直接决定矿山整体生产效益与作业安全水平。当前多数地下金属矿山存在采掘时序安排不合理、采空区处置不规范、通风防尘管控不到位等共性问题，易引发围岩失稳、地压灾害、粉尘超标等安全隐患，制约矿山绿色安全高效生产。本文从采掘顺序科学规划、采空区分场景填充处置、井下通风防尘一体化作业体系三个维度，构建适配地下金属矿开采的全流程安全管控体系，梳理各环节标准化实操路径，可为地下金属矿山优化开采布局、化解地质风险、规范安全作业提供理论支撑与实践参考。

关键词：地下金属矿；采掘规划；采空区处置；通风防尘；安全作业体系

引言

地下金属矿开采属于高风险地下工程作业，矿体赋存条件多变、井下空间受限、地压变化复杂，对开采时序、空区治理、通风除尘有着严苛的管控要求。现阶段国内部分金属矿山开采存在采掘衔接无序、中段接替混乱、采空区遗留处置滞后、通风布局适配性差、防尘措施单一等问题，不仅降低矿石资源开采利用率，还极易诱发顶板垮落、围岩变形、粉尘超标等安全事故。为系统性解决矿山开采安全与生产衔接痛点，本文聚焦采掘规划、空区处置、通风防尘三大核心环节，搭建一体化安全作业管控体系，助力矿山实现安全、规范、高效、绿色开采。

一 地下金属矿采掘顺序科学规划路径

1.1 矿体赋存条件与开采参数研判

采掘顺序科学规划的核心前提是精准掌握矿体地质赋存特征，规划工作需依托详实的地质勘查数据，全面研判矿体分布形态、围岩稳定性能、地质构造分布与矿体倾角变化规律，明确区域地质风险分布情况。结合矿山设计产能、开采技术条件与设备配置水平，梳理适配本矿区的开采技术参数，规避地质薄弱区域盲目开采引发的地压失衡问题。通过全方位地质与生产条件研判，为采掘时序排布、中段接替规划提供精准的数据支撑，保障开采方案贴合矿区实际工况。

1.2 上下盘开采时序分层规划

针对地下金属矿上下盘矿体结构差异，建立分层分时序的开采规划机制，遵循安全优先、循序渐进的开采原则，合理排布上下盘采掘作业时序。优先完成地质条件稳定区域的矿体开采，规避超前开采、无序开采破坏围岩整体稳定性，减少地压集中与岩层扰动问题。结合上下盘矿体厚度、矿岩稳固性差异，匹配差异化开采节奏，平衡开采作业效率与围岩安全稳定性，杜绝上下盘交叉无序开采引发的岩层形变、空区叠加等隐患，实现单区域开采有序可控[1]。

1.3 中段接替动态规划模型构建

为解决多中段开采衔接混乱、产能波动大的问题，构建适配矿山长期生产的中段接替动态规划模型，统筹不同中段的开采进度、采准工程推进节奏与回采作业布局。摒弃固定化开采排布模式，结合现场开采进度、围岩状态变化动态调整中段接替时序，保障各中段采掘作业平稳衔接，避免生产断层与无序赶工现象。模型兼顾资源回收率、生产连续性与开采安全性，实现多中段协同有序开采，有效提升矿山整体开采效率与资源利用水平。

二 采空区多场景适配填充处置方案设计

2.1 采空区工况分类与风险定级

地下金属矿开采会形成大量形态、规模、围岩稳定性各不相同的采空区，不同空区的地压风险、塌陷隐患存在显著差异，统一处置模式无法适配复杂空区治理需求。需结合采空区空间规模、岩层稳固程度、周边开采布局、埋深条件开展分类定级，区分高危空区、常规空区与平缓空区，精准识别各类空区的核心风险类型，为差异化填充技术选型提供依据，杜绝盲目填充造成的成本浪费或治理不彻底问题。

2.2 多类型填充技术场景化适配应用

依据采空区风险等级与现场工况，匹配胶结填充、干式填充、膏体填充等差异化处置技术路径，实现空区治理精准适配。对于围岩稳定性差、地压风险高的重点采空区，采用胶结填充技术，依托固化填充体强化岩层支撑能力，有效控制地压形变；对于规模适中、风险较低的常规空区，采用经济性更强的干式填充方式，实现空区回填压实；对于密闭性要求高、需要整体固化的空区，选用膏体填充技术，保障填充体密实均匀、衔接紧密[2]。

2.3 填充施工管控与治理效果核验

为保障采空区填充治理长效达标，建立填充施工全流程质量管控与竣工核验标准。规范填充物料配比、输送工艺、分层填充、静置固化等核心工序操作要求，杜绝填充不实、局部空洞、固化不达标等施工缺陷。填充作业完成后，通过现场探测、围岩监测、应力核验等方式，全面检测空区填充密实度、结构稳定性与地压控制效果，确保空区隐患彻底消除，实现采空区治理施工标准化、管控闭环化、效果可核验。

三 井下通风防尘一体化安全作业体系搭建

3.1 井下通风网络优化布局设计

结合井下采掘作业面分布、采空区治理进度、巷道布局与人员作业动线，优化全域通风网络布局，打破传统固定通风模式的局限性。依据采掘作业动态推进节奏，动态调整通风风路、风量分配与通风设备布设位置，保障采掘作业面、填充施工区域、巷道通行区域通风流畅，有效稀释井下有害气体与悬浮粉尘，解决局部通风死角、风量不足、气流紊乱等问题，构建全覆盖、无死角、可动态适配的井下通风系统[3]。

3.2 多手段组合式防尘技术适配应用

针对井下采掘、爆破、装运、填充全作业流程的产尘特征，搭建湿式作业、密闭除尘、局部抑尘相结合的组合防尘体系。采掘与装运作业全程落实湿式除尘措施，从源头抑制粉尘产生；对产尘集中区域开展密闭围挡处理，阻断粉尘扩散路径；配套局部除尘设备强化重点区域粉尘净化，全方位降低井下悬浮粉尘浓度，改变单一防尘手段效果有限的短板，实现全作业环节粉尘可控。

3.3 全时段防尘安全管控机制落地

依托通风与除尘技术体系，建立常态化、全时段的防尘安全管控机制，贴合井下动态作业需求制定标准化运维与作业规范。明确各作业环节防尘操作要求、设备运维频次与现场管控责任，实时监测井下粉尘浓度与空气质量状态，及时调整通风与除尘运行策略。通过技术适配与制度管控结合，实现井下通风防尘常态化、精细化、闭环化管理，持续保障井下作业环境达标，规避粉尘危害与通风安全隐患。

结语

地下金属矿开采安全与生产效率的提升，依托科学的采掘规划、规范的空区治理、完善的通风防尘体系协同支撑。本文通过构建动态采掘顺序规划模型，实现开采时序与中段接替的科学管控，依托多场景填充技术完成差异化采空区隐患治理，结合通风网络优化与组合防尘措施搭建一体化安全作业体系，有效解决矿山采掘混乱、空区风险突出、防尘管控薄弱等行业共性问题。整套体系贴合地下金属矿复杂开采工况，可全面提升矿山开采规范性、安全稳定性与绿色生产水平，为地下金属矿山安全高效、长效可持续开采提供坚实的技术与管理支撑。

参考文献

[1]罗光超. 地质勘查数据在金属矿资源评价与开采规划中的应用 [J]. 冶金与材料, 2025, 45 (09): 157-159.

[2]王英军. 尾砂胶结充填在某金属矿采空区处理中的应用 [J]. 世界有色金属, 2017, (18): 15-16.

[3]吴国珉. 典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究[D]. 导师：吴超. 中南大学, 2008.

...