金屬礦山冒頂事故常見原因及預(yù)防措施

敬曉晏

摘要:金屬礦山安全問題一直是金屬行業(yè)關(guān)注的重點。隨著礦業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模和開采強度的增大,礦山地表塌陷和采場冒頂對礦井安全生產(chǎn)危害極大,本文就里伍礦山歷年來井下安全事故的發(fā)生與采場冒頂?shù)年P(guān)聯(lián)做解析。

關(guān)鍵詞:冒頂松石冒落錨噴支護

中圖分類號:TD163+.1 文獻標識碼:A 文章編號1672-3791(2012)06(b)-0119-01

1 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)位于江浪背斜南東翼近軸部的傾沒部位。礦體賦存于志留泥盆系江浪石英巖片巖組(SD1)中段( )李伍帶( )沉積變質(zhì)巖系中,呈似層狀、透鏡狀和迭瓦式形態(tài)產(chǎn)出。構(gòu)造簡單,斷裂和次級褶皺有所發(fā)育,但未使單斜構(gòu)造層和礦體遭受嚴重破壞,火成巖不發(fā)育。巖石類型簡單,有石英巖,片狀石英巖,石英片巖,片巖及變粒巖等五大類;其中片狀礦物含量>50%的片狀構(gòu)造發(fā)育的巖石,且片狀礦物中絹云母含量達30-50%,黑云母15%左右。同時,在礦區(qū)分布最廣的是石英片巖類,其韻律層厚度不大,常與片狀石英巖、片巖呈過度關(guān)系。

2 冒頂事故原因分析

據(jù)資料統(tǒng)計,在采礦作業(yè)中,最常見的事故是冒頂片幫,約占采礦作業(yè)事故的40%以上,礦山頂板巖體冒頂事故是礦山最常見的事故,并且對礦山的生產(chǎn)造成了非常重要的影響。冒頂事故根據(jù)冒頂?shù)拿娣e和傷亡的人數(shù),可以分為大冒頂、局部冒頂和松石冒落三種,而由生產(chǎn)組織管理的原因造成的冒頂事故為45.57%,由物質(zhì)技術(shù)的原因造成的冒頂事故為44.19%,由冒險作業(yè)等因素造成的冒頂事故僅占10.16%。在里伍銅礦實際生產(chǎn)過程中,主要是局部松石冒落和片幫,其主要原因有:(1)局部的采礦方法選擇不合理。(2)在生產(chǎn)中遇見比較破碎、巖層層理、節(jié)理、斷層發(fā)育易脫離的工作面,在作業(yè)爆破中縮短了巖層的穩(wěn)定期,導(dǎo)致作業(yè)現(xiàn)場松石冒落的多發(fā)生。(3)對礦房的頂板支護不合理,而在生產(chǎn)過程中,支護不及時和支護方法不合理是造成冒頂事故發(fā)生的主要原因。(4)頂板浮石處理不及時、不恰當,在作業(yè)面內(nèi),“敲幫問頂”是必不可少的工作環(huán)節(jié),松石冒落多發(fā)生在距工作面10米以內(nèi),多發(fā)生在采場頂板不高的情況下,與排險技術(shù)不熟悉、檢查不周、疏忽大意有關(guān);在2680中段D1礦體采礦安全事故中,由于頂板浮石處理不當,在作業(yè)中頂板巖石冒落,導(dǎo)致2人死亡的冒頂事故。(5)人員管理跟不上,一是井下作業(yè)工作人員沒有經(jīng)過正規(guī)的安全知識技能培訓(xùn),并且培訓(xùn)的次數(shù)較少,從而造成了他們安全意識差,經(jīng)常冒險作業(yè),同時不能及時有效的處理浮石或有時站的地方不恰當而造成了安全事故,二是井下的現(xiàn)場安全技術(shù)管理人員對頂板的管理不到位,沒有對井下頂板制定一條行之有效的管理辦法,對頂板的管理松懈而造成事故的發(fā)生。(6)設(shè)備和技術(shù)落后:松石檢測技術(shù)落后,井下采用單一的撬棍檢查處理浮石方法有一定的局限性,而且處理技術(shù)的不完善。(7)地壓活動頻繁和壓應(yīng)力的疊加、開采順序紊亂等:隨著礦山開采年限的增長,井下空場面積隨之增大,壓應(yīng)力重重疊加,對下部礦體的開采頂板影響極大,冒頂事故的頻繁發(fā)生與之有極大的聯(lián)系;部分中段的超前開采對滯后的工作面巖層破壞極大。

3 冒頂事故的預(yù)防措施

3.1 及時調(diào)整采礦方法,保證合理的采場暴露面積,確定合理的回采順序,有效控制地壓

加強井下地質(zhì)工作的研究,對采礦方法不斷的進行改進,找出一種適合本礦山高效而安全的采礦方法,加大回采力度,同時及時處理已采礦房。里伍銅礦為平硐溜井開采,要維護好礦房頂板的穩(wěn)定性,必須遵循自上而下、由遠而近的回采順序;根據(jù)一些礦脈的空間賦存狀態(tài)來合理的布置采切工程;在每個回采礦房中,要嚴格控制礦房的暴露面積,使礦房在地壓比較穩(wěn)定的期間閉坑。

3.2 要加強頂板的監(jiān)測、處理和維護,增強頂板的穩(wěn)定性

頂板松石冒落往往是礦山生產(chǎn)中造成人員傷亡的主要因素,堅持經(jīng)常對頂板松石的檢查與處理,是一項非常重要而十分艱巨的任務(wù),必須安排固定的現(xiàn)場安全技術(shù)人員來管理這項工作,這樣才能確保礦山安全而高效的生產(chǎn),從而防止松石冒落事故發(fā)生。對于一些存在較大安全隱患的作業(yè)面,在現(xiàn)有的經(jīng)濟技術(shù)條件下,我們應(yīng)盡量采用科學(xué)方法有效的辦法來管理頂板,目前國內(nèi)較簡便而又經(jīng)濟的觀測手段有地音儀、巖移觀測及光應(yīng)力計等。

3.3 合理的布置巷道及作業(yè)面的位置、結(jié)構(gòu)和規(guī)格

由于垂直于地質(zhì)構(gòu)造線方向的壓應(yīng)力最大,是巖體產(chǎn)生變化和破裂的主要因素,因此要避免在地質(zhì)構(gòu)造線附近布置井巷工程;同時防止井巷工程發(fā)生冒頂事故,要避免在層理破碎帶、斷層、泥化夾層、節(jié)理較發(fā)育等地質(zhì)構(gòu)造軟弱面附近布置井巷工程。

3.4 做好頂板管理工作,提高現(xiàn)場技術(shù)人員管理頂板的技術(shù)水平

一是加強對井下現(xiàn)場安全技術(shù)管理人員進行正規(guī)的安全教育和安全技術(shù)知識的培訓(xùn)工作,來提升現(xiàn)場安全技術(shù)管理人員水平,樹立“安全第一,預(yù)防為主”的安全管理理念,遵守安全操作規(guī)程,同時建立規(guī)范而又適合本礦山的安全管理制度。二是根據(jù)礦山的實際情況,總結(jié)歷年來冒頂事故的經(jīng)驗教訓(xùn),從提供的地質(zhì)資料、井巷設(shè)計、井巷維護技術(shù)、施工的安全管理等方面,制定出一套對井巷施工頂板管理的切實有效的方案,為頂板管理提供科學(xué)有效的技術(shù)支持。三是根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料,選用科學(xué)合理的采礦方法,避免采礦作業(yè)人員在大面積的暴露空間下作業(yè),安全而高效的采礦,選擇合理的回采順序,堅持集中作業(yè)、貧富兼采、避免超挖的原則,來保證頂板穩(wěn)定性;為了加大回采力度,我們必須采取快掘、快采、快出的管理辦法,并且提高作業(yè)面的作業(yè)效率,縮短生產(chǎn)周期;避開在地壓顯現(xiàn)的活動期內(nèi)進行采掘作業(yè),以達到安全而高效的生產(chǎn)。

井巷掘進和采場的頂板管理措施主要有(1)合理選擇井巷位置,及合理確定井巷的斷面形狀和規(guī)格,同時巷道布置應(yīng)該避開松軟巖層和裂隙,盡量在堅硬均質(zhì)的巖體中布置巷道,避免在頂板壓應(yīng)力比較集中的區(qū)域內(nèi)布置巷道,盡量使巷道的軸向與巖石軟弱面的走向相交,而采用三心拱巷道可增加其抗剪、抗壓力。(2)在破碎、巖層層理、節(jié)理、斷層發(fā)育的地段正確采用合理的支護形式,在金屬礦山生產(chǎn)過程中,國內(nèi)常用的支護形式有金屬支架、料石砌碹、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支護、木支架、整體澆灌混凝土碹支等護形式,但目前支護效果最好而工作效率較高的支護方法是錨噴支護技術(shù),主要是錨桿支護、錨桿-噴射混凝土-金屬網(wǎng)支護、錨索-噴射混凝土-金屬網(wǎng)支護、以及錨桿錨索混合支護等。

4 結(jié)語

里伍礦山由于巖石比較堅硬、地表移動下沉過程緩慢,但遺留的采空區(qū)面積較大且時間過長,是對目前冒頂事故發(fā)生的主要原因之一,因此在對地壓長期觀測的基礎(chǔ)上,用地質(zhì)力學(xué)的方法,對采空區(qū)情況地進行分析,有計劃、科學(xué)行之有效地對一些采空區(qū)進行充填處理或大區(qū)條帶崩落來阻斷空區(qū)垮塌對采場的影響,做到基本上控制大面積地壓活動所造成的危害,預(yù)測井下工作面可能存在的安全隱患,加強礦山頂板管理,制定出一套行之有效的頂板管理規(guī)范。