采空区管理方法及安全技术措施培训

采空区管理方法及安全技术措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01采空区管理概述02采空区调查与评估03采空区监测体系建设04采空区治理技术方法CONTENTS目录05采空区安全管理措施06应急管理与处置07案例分析与经验借鉴01采空区管理概述采空区的定义采空区的定义与形成

采空区是指地下矿产资源（如煤炭、金属矿等）开采后留下的空洞或空腔空间，主要由巷道掘进与分层开采工艺导致，常见于煤层延伸区域并残留部分未完全开采的煤层。采空区的形成原因

在煤矿开采过程中，为将地下煤炭资源开采运出，需打通从地下煤炭位置到煤矿井口间的隧道，随着煤炭和其他矿石不断运出，地下形成采空区；金属矿等其他矿产开采过程类似，矿石被采出后留下地下空腔。采空区的形状和分布特点

因开采工艺和技术不同略有差别，一般以煤矿井口为中心向煤炭资源存储点形成类似过山隧道形状的采煤巷道，在采煤作业面根据煤层分布进行分层开采形成类空腔；其分布与煤炭等资源分布息息相关，资源丰富且易开采处会形成大量地下空洞。采空区的主要危害地表沉降与塌陷采空区长期未处理易引发地面沉降，形成塌陷坑并导致农田积水，如长武县截至2024年8月有2176公顷煤矿采空区面临此类问题。人员安全威胁采空区存在顶板冒落、垮塌风险，未经许可进入可能造成人员伤亡，需设置警示标识和隔离措施防止误入。地下水系破坏采空区可能改变地下水流向，导致水位下降或污染，影响周边水资源安全，需通过水位监测及时发现异常。有害气体积聚采空区易积聚瓦斯、一氧化碳等有害气体，如监测不当可能引发爆炸或中毒事故，需每日进行气体浓度检测。生态环境影响采空区导致土地资源闲置，传统治理模式需等待塌陷稳定后复垦，存在土壤资源浪费和生态修复周期长的问题。

管理的法律法规依据国家法律层面《中华人民共和国安全生产法》明确要求矿山企业对采空区等重大危险源进行管理，保障生产安全；《矿山安全法》规定矿山开采必须采取措施防止采空区事故，保护作业人员安全。

行业标准层面《金属非金属矿山安全规程》《煤矿安全规程》等行业标准，对采空区的调查、监测、治理等具体操作做出详细规定，为采空区管理提供技术依据。

地方及企业制度层面如《山西煤矿采空区管理办法》等地方性规定，结合地区实际对采空区管理提出针对性要求；企业根据国家及行业规定，制定采空区管理制度、应急预案等内部文件，确保合规性。安全第一原则管理基本原则与目标始终将保障人员生命安全放在首位，把采空区安全管理作为煤矿安全生产的重要内容，采取一切必要措施确保采空区管理活动符合安全要求。预防为主原则通过科学的调查、监测和治理手段，及时发现和消除采空区安全隐患，预防事故的发生，强化采空区的监测和预警，提前发现潜在安全隐患。综合治理原则综合运用工程技术、管理手段和安全措施，对采空区进行全面、系统的管理和治理，结合采空区的实际情况，采用多种治理方法相结合的方式。依法依规原则严格遵守国家有关法律法规、行业标准和规范，确保采空区管理工作合法合规，依据《中华人民共和国安全生产法》《矿山安全法》等开展工作。管理核心目标有效预防采空区事故，保障员工生命安全和公司财产安全，确保采空区治理工作有效开展，实现采空区安全管理的规范化、科学化和长效化。02采空区调查与评估

调查内容与方法采空区基础参数调查需全面查明采空区位置、范围、形状、高度、面积、顶板状况、积水情况及周边地质构造，为后续评估提供基础数据。

历史与现状信息收集收集矿区地质勘探报告、开采设计资料，走访历史作业人员，了解采空区形成时间、开采方式、支护情况及以往事故记录。

多技术融合调查方法采用地质勘探、物探（如地震勘探、地质雷达）、钻探、测量等手段，结合人工巡查，确保数据准确，如高密度电阻率法可精准定位采空区范围。稳定性评估指标顶板变形监测指标监测采空区顶板的下沉量和位移速度，不稳定采空区位移量大于10mm/月，稳定采空区近3个月位移量小于5mm。地表变形监测指标监测地表沉降、倾斜、裂缝等，预警阈值为地表位移单日超过3mm，超过120%预警阈值将启动红色预警。有害气体浓度指标重点监测瓦斯、一氧化碳等，瓦斯浓度超过1.0%或一氧化碳浓度超过0.0024%时，需立即停止作业并处理。地下水位变化指标定期监测采空区及周边地下水位，水位下降超过5米或出现突水征兆时，需评估水害风险并采取防控措施。

风险等级划分标准低风险采空区近3个月位移量小于5mm，对周边作业无影响，采用封闭管理并定期监测，如稳定的小型采空区。

中风险采空区位移量5-10mm，影响局部作业，需采用充填或支护处理，如中等规模且存在潜在变形的采空区。

高风险采空区位移量大于10mm，严重影响作业安全，优先采用充填或强制崩落处理，如大型不稳定采空区。

预警阈值设定地表位移单日超过3mm、井下位移单日超过5mm时触发预警，红色预警为超过阈值120%或出现坍塌征兆。

评估报告编制要求报告核心内容框架应包含评估目的、依据、方法、采空区基本情况（位置、范围、地质条件）、稳定性分析、风险等级评估、治理建议及结论等关键模块，确保逻辑完整。

数据与图表规范性需附采空区现状图、监测数据变化曲线（如顶板位移-时间曲线）、评估指标计算过程等，数据来源需标注（如2024年准能集团采空区治理项目物探数据），图表需清晰可追溯。

风险评估标准明确需参照《矿山采空区危害防治技术规范》，明确稳定性等级（稳定/较稳定/不稳定）及风险等级（低/中/高）划分标准，如地表位移单日超过5mm判定为高风险。

治理方案可行性论证针对不同风险等级提出具体治理措施（如充填法/注浆法/封闭法），需论证技术可行性（如充填体抗压强度不低于3MPa）、经济合理性及施工安全保障措施。

报告审核与备案要求报告需经企业技术负责人审核、专家评审通过，并报当地矿山安全监管部门备案，保存期限不少于采空区处理完成后3年，作为后续管理依据。03采空区监测体系建设

监测系统组成与设备选型监测方法选择原则根据采空区规模、埋深及地质条件选择监测方法。中小型采空区（体积小于1000m³）采用人工监测，大型采空区（体积大于1000m³）采用自动化监测，重点采空区（靠近作业面、埋深小于50m）采用“人工+自动化”双重监测。

核心监测设备技术参数位移监测设备精度不低于±2mm，应力监测设备量程满足采空区周边岩体应力范围，微震监测系统采样频率不低于1000Hz，数据传输采用有线+无线双备份，确保监测数据实时、准确上传至地面监控中心。

监测点布设规范采空区周边岩体按“均匀分布、重点覆盖”原则布设监测点。地表监测点间距不超过50米，井下监测点沿采空区边界每20米布设1个，靠近作业面的监测点间距缩小至10米；监测点需设置明显标识，采用混凝土固定。

设备校准与维护要求人工监测工具（全站仪、测绳）需定期校准，每年至少1次，校准合格后方可使用。自动化监测设备应每月检查运行状态，每季度进行一次精度校验，确保数据采集准确性。监测内容与技术方法

顶板位移监测采用全站仪、收敛仪等设备监测采空区顶板的下沉、位移及裂缝发展情况，不稳定采空区每日监测，稳定采空区每月监测，数据精度要求不低于±2mm。

地表变形监测通过水准测量、GPS测量等方法监测地表沉降、倾斜、裂缝，重点区域监测点间距不超过50米，不稳定采空区每周至少1次全面监测，绘制变形曲线分析趋势。

地下水位监测在采空区及周边布置水位观测孔，采用水位仪定期测量，每半月监测1次，掌握积水深度和范围变化，防止水害事故发生。

有害气体监测在采空区及回风巷设置监测点，采用气体检测仪每日检测一氧化碳、瓦斯等浓度，确保有害气体浓度符合安全标准，异常时立即预警。

自动化与人工结合监测技术大型采空区采用GNSS位移监测、微震监测系统（采样频率≥1000Hz）实现24小时连续监测，中小型采空区采用人工全站仪测量，重点区域实施“人工+自动化”双重监测。01监测频率与数据处理分级监测频率标准不稳定采空区每日监测1次，潜在不稳定采空区每周1次，稳定采空区每月1次；特殊天气或异常情况时加密监测频次，如暴雨期间地表变形监测改为每日2次。02数据采集与记录规范监测人员需填写《采空区监测记录表》，详细记录位移量、应力值、气体浓度等数据，每日报送地质测量科；自动化监测系统每小时采样1次，异常时自动加密至10分钟/次。03数据分析与趋势研判每周绘制位移-时间曲线，分析采空区稳定性；当监测数据超预警阈值（如地表位移单日超过3mm），立即出具预警报告并启动响应措施。04监测档案管理要求建立采空区监测档案，包含地质资料、监测方案、数据记录及分析报告，保存期限不少于采空区处理完成后3年，确保可追溯性与连续性。

预警机制与响应流程01预警分级标准采空区预警分为三级：蓝色预警（位移量接近预警阈值80%）、黄色预警（位移量达到预警阈值）、红色预警（位移量超过预警阈值120%或出现明显坍塌征兆）。

02蓝色预警响应措施蓝色预警时，加密监测频次（人工监测改为每5天1次，自动化监测采样间隔缩短至30分钟），地质测量科每日分析数据。

03黄色预警响应措施黄色预警时，停止采空区周边50米范围内作业，撤离人员与设备，安全环保科设置警戒区域，地质测量科24小时跟踪监测。

04红色预警响应措施红色预警时，立即启动应急预案，撤离井下所有人员，关闭相关区域通风、供电系统，矿长组织专家制定应急处置方案。04采空区治理技术方法

充填法治理技术充填法治理原理与适用场景充填法通过向采空区注入充填材料（如矸石、尾砂、膏体等）支撑顶板，减少顶板冒落和地表塌陷风险，适用于中小型采空区、顶板稳定性较差或周边有重要设施的区域。

主要充填材料及技术参数矸石充填需分层压实，压实度不低于85%；膏体充填浓度控制在75%-85%，养护后抗压强度不低于3MPa；胶结材料可选用硅酸盐水泥，充填体强度需满足设计要求。

施工流程与质量控制要点施工流程包括材料制备、管道输送、分层充填、压实养护；需设置观测孔监测充填效果，施工中严格控制充填速度与压力，防止管路堵塞或充填不实。

工程案例与应用效果2024年国能准能集团哈尔乌素露天煤矿采空区治理项目累计充填约9万吨骨料，采用物探先行、钻探验证的分区管控原则，治理后采空区稳定性显著提升，地表沉降控制在预警值内。崩落法治理技术崩落法治理原理通过爆破或自然垮落方式，使采空区周边矿体或岩石崩落，充填采空区空间，利用崩落岩体支撑顶板，控制地表沉降和塌陷风险。强制崩落法适用条件适用于顶板稳定性差、采空区体积较大且无法采用充填法的场景，如高风险采空区（不稳定、严重影响作业）治理，需提前编制专项爆破方案并经专家评审。自然崩落法技术要点依赖矿岩自身物理力学性质及地质构造，通过诱导顶板自然垮落充填采空区，需持续监测顶板位移速率，垮落带高度需覆盖采空区高度的1.5-2倍。爆破作业安全控制爆破前需设置50米警戒范围，由持证爆破员操作，装药量根据采空区体积计算（通常1000m³采空区用药量200-300kg），爆破后等待30分钟检查崩落效果，确认无悬浮岩体后方可解除警戒。崩落效果监测指标治理后3个月内，地表沉降速率需小于3mm/月，采空区顶板位移量不超过预警阈值120%，岩体碎胀系数控制在1.1-1.3之间，确保充填密实度。封闭隔离技术封闭时机选择采空区开采结束后30日内应及时封闭；存在较大安全隐患的采空区，采取安全措施后提前封闭，防止有害气体泄漏和风流紊乱。封闭材料标准采用不燃性材料，如红砖、防火泥、密闭板等；永久性密闭墙厚度不小于0.5m，墙体中间充填黄土与生石灰混合物（比例9:1）并夯实。封闭工艺要求煤巷密闭必须掏槽，帮槽深度见实煤后0.5m，顶槽0.3m，底槽0.2m；墙体需设置直径不小于25mm的检测孔（离底板2/3高度）和直径500mm的反水管（离底板300mm）。封闭验收规范验收内容包括材料质量、工艺合规性、观测孔设置；要求墙面抹面厚度大于20mm，1m内凸凹不大于10mm，达到耳听无声音、眼看无光亮、手摸无感觉。警示与管护措施封闭后设置栅栏、警示牌板及检查牌板，墙体刷白；密闭设施周围5米内严禁堆放杂物，定期检查密闭完整性和有害气体浓度。

注浆加固技术

技术原理与作用通过向采空区或围岩裂隙注入浆液，填充空洞、加固岩体，提高采空区稳定性，减少地表沉降和塌陷风险。

常用注浆材料包括水泥浆、水泥砂浆、粉煤灰浆、化学浆液等，根据采空区地质条件和治理要求选择合适材料。

施工工艺要点需先进行钻孔设计，确定注浆孔位置、深度和间距；注浆过程中控制压力和流量，确保浆液均匀扩散，充填密实。

技术优势与适用场景适用于采空区存在空洞、裂隙等情况，能有效提高围岩整体性和承载能力，尤其适用于对地表沉降控制要求较高的区域。联合治理方案设计

多方法协同治理策略针对复杂采空区条件，采用充填法（如矸石充填压实度≥85%）+注浆法（抗压强度≥3MPa）+支撑法（锚杆锚固力≥80kN）的联合治理模式，实现稳定性提升。

分阶段施工组织设计按勘察评估→方案评审→工程施工→监测验收四阶段推进，参考准能集团哈尔乌素项目经验，采用“物探先行、钻探验证”原则，单项目周期控制在6-12个月。

跨部门协同管理机制建立由地质测量、生产技术、安全环保部门组成的专项小组，明确施工单位资质审核（需具备矿山工程施工总承包二级及以上）、监理验收流程及责任追溯制度。

动态监测与方案优化结合自动化监测系统（采样间隔≤1小时）与人工巡查（不稳定区每日1次），当位移量超过预警阈值（地表单日＞3mm）时，立即启动方案调整程序，确保治理效果。05采空区安全管理措施作业前安全准备现场安全检查采空区作业单位应在作业前对作业现场进行全面安全检查，重点检查顶板完整性、支护状况、有害气体浓度（瓦斯浓度小于1.0%、CO小于0.0024%）及积水情况，确保作业环境安全。人员安全培训教育组织作业人员进行专项安全培训，使其熟悉采空区作业流程、安全操作规程及应急处置措施，提高安全意识和操作技能，培训合格后方可上岗。安全防护用品与应急设备配备配备必要的安全防护用品，如安全帽、安全带、空气呼吸器等；同时储备应急救援设备，包括灭火器、通讯设备、急救药品等，确保突发情况时能及时应对。作业方案与安全技术措施确认作业前需确认采空区治理方案及安全技术措施已审批通过，明确施工参数、风险点及控制措施，确保作业人员了解并严格执行。作业过程安全控制

严格执行操作规程采空区作业必须严格按照安全操作规程进行，严禁违章作业，确保所有操作符合预先制定的安全技术标准。设置安全警示标志作业现场应设置明显的安全警示标志，清晰标识采空区边界及危险区域，严禁无关人员进入作业区域。强化现场安全监督加强对作业现场的安全监督检查，及时发现和消除安全隐患，确保各项安全措施落实到位。紧急情况应急处置如遇恶劣天气或其他紧急情况，应立即停止作业，撤离人员和设备，并采取相应的防范措施，防止事故发生。

现场安全防护要求作业区域隔离与警示采空区周边50米范围设置硬质隔离栏及醒目的安全警示标志，标明"禁止入内""注意塌陷"等警示语，严禁无关人员进入。

个体防护装备配备作业人员必须佩戴安全帽、安全带、防尘口罩等个人防护用品，进入高风险采空区作业时需额外配备空气呼吸器和便携式气体检测仪。

通风与气体监测要求采空区作业面需保持持续通风，确保氧气浓度不低于19.5%，瓦斯浓度控制在0.5%以下；每班至少进行3次有害气体检测并记录数据。

顶板与支护安全管理作业前检查采空区顶板完整性，对破碎区域采取锚杆+喷浆支护，支护强度不低于80kN，支护间距不超过1.5米，严禁在未支护区域作业。

设备与人员管理规定01监测设备管理位移监测设备精度不低于±2mm，应力监测设备量程需满足采空区周边岩体应力范围，微震监测系统采样频率不低于1000Hz。设备需定期校准，每年至少1次，确保数据准确。

02施工设备管理充填设备（如充填泵、装载机）、支护设备（锚杆机、喷浆机）等需具备相应资质，建立设备台账，定期维护保养，确保施工期间设备性能稳定。

03人员资质与培训采空区作业人员需经专项安全培训，熟悉操作规程和应急处置措施，考核合格后方可上岗。监测人员需掌握仪器操作与数据分析技能，每年至少参加1次专业技术培训。

04人员出入管理建立采空区人员出入登记制度，记录出入人员姓名、时间、事由。设置人脸识别和闸机控制，严禁无关人员进入。作业人员必须佩戴安全帽、安全带等个人防护用品。06应急管理与处置

应急预案编制要点应急组织机构及职责明确应急救援领导小组、现场指挥组、抢险救援组、医疗救护组等机构设置，规定各组职责分工，如矿长任组长全面指挥，安全副矿长负责现场救援协调。

应急响应程序划分预警响应级别（蓝色、黄色、红色），明确各级别启动条件及处置流程，如红色预警时立即撤离井下所有人员，关闭相关区域通风、供电系统。

应急救援措施制定采空区坍塌、有害气体泄漏等事故的具体救援措施，包括人员搜救、现场支护、通风排烟、医疗急救等，配备空气呼吸器、担架等救援设备。

应急物资保障建立应急物资储备库，储备抢险设备（如液压支架、注浆机）、防护用品（安全帽、安全带）、通讯器材（对讲机、应急电话）等，定期检查维护确保完好。

应急演练要求规定每年至少组织1次实战演练，每半年1次桌面演练，演练内容涵盖事故报警、人员撤离、救援处置等环节，演练后评估并修订预案。

应急救援组织与职责应急救援领导小组由矿长担任组长，生产副矿长、总工程师、安全副矿长等为副组长，成员包括各相关部门负责人，负责采空区事故应急救援的统一指挥和决策。

应急救援工作小组下设抢险救援组、技术支持组、医疗救护组、后勤保障组和信息联络组，明确各组职责，协同开展应急救援工作。

主要负责人职责矿长作为应急救援第一责任人，负责审定应急预案、组织应急演练、协调重大资源调配，在事故发生时启动应急响应并指挥救援。

各部门应急职责安全管理部门负责现场安全监督和隐患排查；生产技术部门提供技术支持和方案制定；医疗部门负责伤员救治；物资供应部门保障救援物资及时到位。应急演练计划制定应急演练与培训

采空区管理单位应根据采空区风险等级和可能发生的事故类型，制定年度应急演练计划，明确演练频次、类型（如桌面演练、实战演练）、参与人员及考核标准。应急演练组织实施

演练前需编制详细方案，明确应急组织机构职责、响应程序和处置措施；演练过程中模拟采空区坍塌、有害气体泄漏等场景，检验预案可行性和人员协同能力，每年至少组织1次实战演练。演练评估与预案优化

演练结束后，组织专家对演练效果进行评估，分析存在问题并提出改进建议，根据评估结果修订应急预案，确保预案的科学性和可操作性。管理人员专项培训

定期对采空区管理、技术和安全监督人员开展专项培训，内容包括采空区监测技术、风险评估方法、应急处置流程等，每年培训不少于4学时。作业人员安全技能培训

对采空区勘查、监测、治理作业人员进行岗前和在岗安全技能培训，重点培训操作规程、安全防护用品使用、险情识别与报告等，考核合格后方可上岗，每半年复训1次。

事故处置流程与措施现场应急响应启动采空区事故发生后，现场人员应立即停止作业，报告当班班组长并采取自救互救措施；班组长需第一时间向矿调度室汇报，启动应急预案，撤离受威胁区域人员与设备。

应急救援队伍调度应急救援队伍接到指令后，须携带抢险救援工具（如液压支架、气体检测仪）30分钟内赶赴现场，按照预案分工开展顶板支护、有害气体排放等救援工作，2024年准能集团采空区治理项目中该响应时间控制在25分钟内。

事故现场安全管控设置警戒区域，严禁无关人员进入；监测组每10分钟检测瓦斯浓度（阈值≤1.0%）、顶板位移（预警值≥5mm/日），发现红色预警立即扩大撤离范围，关闭相关区域通风、供电系统。

事故调查与整改闭环事故处理后，由安全管理部门组织成立调查组，分析事故原因（如监测数据异常未处理、施工违规等），编制调查报告并提出整改措施，整改完成后需经专家验收方可恢复作业，2025年山西煤矿采空区事故调查平均整改周期为14天。07案例分析与经验借鉴

典型采空区事故案例

顶板垮落事故案例2024年某金属矿采空区因未及时治理，顶板突然垮落导致3人死亡。该采空区面积约800㎡，顶板厚度不足5m，未采取充填或支护措施，监测数据显示垮落前3天顶板位移速率达15mm/天，未及时预警。

地表塌