非煤礦山常見事故與預防（上）
——透視冒頂片幫和礦井透水事故

非煤礦山常見事故與預防（上）
——透視冒頂片幫和礦井透水事故

在全國“第十個安全生產月”活動期間，湖南省安全監管局將針對重點行業企業常見的事故隱患，組織開展“專家一堂課”活動，讓非煤礦山、危險化學品、煙花爆竹、冶金等行業企業從業人員普遍接受一次安全教育。本期專家大講堂由湖南第一工業設計研究院礦山專家文際坤為我們講授《非煤礦山常見事故與預防》，這也是“專家一堂課”之一。講堂分上下兩期，本期為大家介紹的是冒頂片幫和礦井透水事故與預防。

改革開放以來，我省礦山企業蓬勃發展，為國民經濟高速增長作出了很大貢獻。但由于礦山工作環境和工作條件的特殊性，礦山企業發生各種自然災害和人身傷亡事故的幾率較高。增強安全意識，掌握安全知識，提高從業人員的安全素質，成為了一項迫切任務。就我省來說，非煤礦山種類繁、分布廣、規模小、戶數多、基礎差，一直是事故多發的領域，每年安全事故死亡人數僅次于交通事故和煤礦事故，在各行業中位居第三位。非煤礦山事故以冒頂片幫、礦井透水、中毒窒息、邊坡事故為常見。

一、冒頂片幫事故

冒頂片幫一直是地下礦山開采中最受關注的礦山安全問題。統計資料表明，冒頂片幫事故發生比例居各種礦山事故之首，死亡人數的比率也最高。

從圖1-1可知，2010年全國非煤礦山生產安全死亡事故中，冒頂片幫事故高居榜首，比例約為25.03%。

圖1-1 2010年全國非煤礦山主要事故類型死亡人數比例圖

什么是冒頂片幫

冒頂、片幫是地壓顯現的結果。巖石在地殼內部是處于應力平衡狀態，礦山開采、切割巖礦導致井巷周圍的應力重新分配，致使巖礦發生變形、開裂、移動和破壞。如果技術措施和組織管理不當，就可能形成頂板巖石的冒落。按照冒落的部位，頂部垮塌稱為“冒頂”，側壁坍塌稱為“片幫”。二者常同時發生，統稱為冒頂片幫。

頂板巖體冒落造成傷害的叫冒頂（落）事故。依其冒頂片幫的范圍，一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。大冒頂通常發生在沉積礦床開采的礦山。例如：2006年8月19日19時10分，湖南省石門縣蒙泉鎮天德石膏礦、澧南石膏礦兩礦井下冒落約2.72萬m2，造成9人死亡，3人受傷的較大事故。局部冒頂和松石冒落，統稱冒頂事故。這類冒頂事故多發生在頂板比較破碎的工作面；巖層層理、節理、斷裂比較發育，易離層的工作面；超深礦井和爆破通風后排除工作不當的工作面。

冒頂片幫事故的誘因

冒頂片幫事故的發生，一般與生產管理、物質技術、冒險作業等多方面因素有關。各自的比例見圖1-2。

圖1-2 冒頂片幫事故分類統計

具體誘因有：

1、采礦方法不合理和頂板管理不善

采礦方法不合理，采掘順序、鑿巖爆破、支架放頂等作業不妥當，是導致此類事故的重要原因。例如，某鐵礦不考慮本礦的礦床地質與開采技術條件，生搬硬套某銻礦護頂層的經驗，發生頂板冒落致使5人死亡的慘痛事故。

2、缺乏有效支護

支護方式不當、不及時支護或缺少支架、支架的支撐力和頂板壓力不相適應等是造成此類事故的另一重要原因。尤其是遇頂板巖石破碎時，缺乏有效支護極易造成頂板突然冒頂或片幫。例如，某礦采場頂板與底盤的走向斷層相交形成了三角巖構造，對此本應選用木垛與支柱聯合支護方案，但礦方只打了40多根立柱，頂板來壓后，立柱大部分被壓壞，發生了冒頂事故。

3、檢查不周和疏忽大意

冒頂事故一般多發生于爆破后1～2小時內，這段時間往往又正好是工人在頂板下作業的時間。如果事先缺乏認真、全面的檢查，疏忽大意，檢查走過場，馬虎了事，甚至沒有檢查，就會造成局部冒落及浮石砸人事故。

4．浮石處理操作不當

處理浮石時，撬前落后，撬左落右，撬小落大等。還有處理浮石時站立的位置不當，撬毛工的操作技術不熟練和安全意識不強等。有礦山就曾發生落下浮石砸死撬毛工的事故。

5、受外力震動，浮石突然脫落

大多數礦采用爆破方式進行采礦，由于炸藥爆炸產生的沖擊波和地震效應，使一些浮石受震動突然落下，導致傷亡事故發生。

6、頂板巖石因物理性質變化而冒落

某礦的二長斑巖吸水后膨脹，強度降低，在無任何征兆的情況下突然脫落砸死2人。

7、地質構造等自然條件影響

如果礦巖節理、層理、裂縫發育，或為地質構造所破壞，形成壓碎帶，或由于地下水的作用，改變了工作面正常壓力狀況，容易發生冒頂片幫事故。對于回采工作面的地質構造不清楚，頂板的性質不清楚（有的有偽頂，有的無偽頂，還有的無直接頂只有老頂），容易造成冒頂事故。

8、地壓活動

有些礦山開采深度不斷加深，沒有對采空區及時進行處理，受到地壓活動的危害，頻繁引發冒頂事故。

9、違規生產，亂采濫挖。

具體表現在不按計劃組織生產或根本就不具備生產條件，見礦采礦，采富棄貧，殺雞取卵，亂采濫挖，采到哪算哪。

10、防護用品使用不當

由于沒有正確使用防護用品，遇到冒頂事故造成工人傷亡的現象常有發生。如：有的由于安全帽帶沒按要求佩戴，冒落浮石砸落安全帽，使人員受傷；有的工人安全帽沒按規定系帶，低頭時安全帽落下，正好被頂板冒落的浮石擊中，造成傷亡事故。

冒頂前的預兆

大多數情況下，在冒頂之前，由于壓力的增大，頂板巖石下沉，使支架開始發出斷裂聲，而后逐漸折斷。同時，還能聽到頂板巖石發出“啪、啪”的破裂聲。隨著頂板巖石進一步破碎，頂板會掉落小碎石，爾后便開始冒落。

頂板冒落之前，巖石被破壞的初期，其破碎的響聲和頻率都很低，常常在井下工作人員還沒有聽到之前，老鼠在洞里已經聽到了。所以在井下巖層大破壞或大冒落之前，有時會看到老鼠“搬家”，甚至可以看到老鼠像受驚的野馬到處亂竄。

當聽到或者看到上述冒頂預兆時，井下工作的人員必須立即停止工作，從危險區撤到安全地點。必須注意的是，一些節理發育、裂縫較多的頂板，有可能發生突然冒落，且在冒落前沒有任何預兆。

冒頂片幫事故的預防

要防止冒頂片幫事故的發生，必須嚴格遵守安全技術規程，從多方面采取綜合預防措施。

1、選用合理的采礦方法

選擇合理、安全的采礦方法，制定具體的安全技術操作規程，建立正常的生產秩序，堅持正規循環作業，是防止冒頂片幫事故的重要措施。

2、搞好地質調查工作

對于工作面推進地帶的地質構造要調查清楚，通過危險地帶時要采取可靠的安全措施。

3、加強工作面頂板的管理與支護的維護

在不穩固的巖層中掘進井巷，應及時支護。在松軟或流砂巖層中掘進，永久性支護至掘進工作面之間，應架設臨時支護或特殊支護。

要選擇合理的支護方式，支架要有足夠的強度。采用錨桿、噴射混凝土支護、錨噴聯合支護等方法維護采場和巷道的頂板時，支護要及時。

必須加強工作面頂板的管理，對所有井巷均要定期檢查，發現有彎曲、歪斜、腐朽、折斷、破損的支架，必須及時進行更換或維修。

4、及時處理采空區

礦山開采應處理好采礦與采空區處理的關系。采用正確的開采順序，減少暴露空區，縮短空區暴露時間，及時充填、支護或崩落采空區。

5、加強對頂板和浮石的檢查與處理

“敲幫問頂”是一項靈活有效的松石檢測方法，目前仍在井下礦山廣泛使用。但撬棍檢查處理松石時，有一定的局限性。資料表明，當松石厚度大于0.4米，面積大于1.5平方米時，“敲幫問頂”就無濟于事。一些先進礦山企業在使用傳統的方式進行“敲幫問頂”時，還同時使用超聲探測、紅外線輻射檢測等先進檢測方法。

冒頂事故的自救措施

迅速撤退到安全地點。當發現工作地點有即將發生冒頂的征兆，而當時又難以采取措施防止頂板冒落時，最好的避災措施是迅速離開危險區，撤退到安全地點。

遇險時要靠幫貼身站立或到木垛處避災。從發生冒頂事故的實際情況來看，頂板沿巖壁冒落是很少見的。因此，當發生冒頂來不及撤退到安全地點時，遇險者應靠巖幫貼身站立避災，但要注意片幫傷人。另外，冒頂時可能將支柱壓斷或摧倒，但在一般情況下不可能壓垮或推倒質量合格的木垛。

遇險后立即發出呼救信號。冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩定后，遇險者應立即采用電話匯報、呼叫、敲擊鋼軌、管道和巖石（注意：巖塊可能造成新的冒落時，則不能敲打，只能呼叫）等方法，發出有規律、不間斷的呼救信號，以便救護人員進行搶救。

遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被埋壓的人員不要驚慌失措，在條件不允許時切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險，造成事故擴大。被隔堵受困的人員，應維護好自身安全，配合外部的營救工作，為提前脫險創造良好條件。

保持良好的心態避災自救：① 要正視已發生的災害，切忌驚慌失措，堅信領導和工友一定會積極進行搶救。盡量減少體力和氧氣消耗，有計劃地使用飲水、食物和照明等，做好較長時間避災的準備。② 力所能及地維護加固冒落地點和躲避處的支架，以防止冒頂進一步擴大。 ③ 如被困地點有壓風管，供水管，應打開壓風管輸送新鮮空氣，但要注意保暖；開放水管，適時飲水。

二．礦井透水事故

礦山采掘活動總會直接或間接破壞含水層，引起地下水涌入礦坑。從此種意義上講，礦坑充水難以避免。據統計，我國2001～2009年發生礦山透水事故511起，死亡3245人。如圖2-1所示。

圖2-1 2001～2009年透水事故統計

但是，防止礦坑透水，保證礦井安全生產不僅可能也是必須做到的。

發生礦井水災的原因

總結過去發生的礦井水災，其主要原因有：

1、地面防洪、防水措施不完善，或有措施執行不力，地表水（多為雨季降水）大量灌入井下。

2、水文地質條件不清，井巷接近強含水層、導水斷層、老空積水、陷落柱、封堵不良鉆孔，未事先探放水，盲目施工。

3、井巷位置設計不當，過分接近強含水層等水源，或留設的防水礦巖柱厚度偏小，施工后，因地壓和水壓共同作用而發生頂、底板透水。

4、亂采亂掘，破壞了防水礦巖柱；井巷施工質量偽劣，致使礦井井巷嚴重塌落、冒頂、跑砂導致透水；或工程鉆孔在固井止水前誤穿巷道，導致頂板含水透水。

▲某非煤礦山發生透水事故后，救援人員在礦硐內搜救被困人員

5、積水巷道測量錯誤，導致新掘巷道穿透積水區；巷道掘進方向偏離了探水鉆孔方向，與積水區掘透。

6、排水設備能力不足或設備不完好。井下水倉未按期清泥，容量減??；排水能力不足，涌水量長時間大于排水量，且采取措施也無法補救；井下未構筑防水門或雖有而透水時無法順利及時關閉。

7、水泵房沒有敷設備用的獨立電源，原有供電電源故障且長時間不能修復。

8、疏忽：出現透水預兆未覺察或未被重視或處理不當造成透水。

各種透水的特征

礦井透水有大有小，情況各異。一旦遇有透水現象，應注意它的特征，以便判斷水源，有針對性采取措施。

1、老窿水透水

一般由上而下；瞬時水量很大，來勢兇猛，其后水量迅速減小；由于水在地下封閉積存時間長，水有色有味。

2、地表水滲入

其顏色隨地表水的顏色而定，雨季洪水滲入井下一般混黃，有時帶有泥沙或地表雜物；洪水來臨時（有滯后時間）水量變大，雨水過后水質變清，水量變小。

3、含水層透水

由于水文地質條件千差萬別，透水情況多種多樣?？紫读严端话銖膸r層裂縫里流出，水質清澈透明，無味，水量達到一定數值后開始穩定，如果不進行封堵，會成為常年流水。

4、強含水層透水

一般有水量由小變大的過程，水從裂縫或溶洞中涌出，有壓力、翻水，初始水色呈灰白色，以后變清，無色無味，清涼可口，隨著透水通道加大，水量急劇上升，隨高壓水的大量噴出會再次造成巖層破裂，并伴有巖層與水交雜的巨響。

發生礦井透水的預兆

1、發潮。采掘工作面的礦巖變得發暗潮濕。

2、出現霧氣。井下空氣中含有大量水蒸汽，濕度較大，當采掘工作面接近積水區時，水蒸氣變成霧氣。

3、礦巖壁掛汗。當工作面接近積水區時，因受水壓作用，水透過礦巖壁并聚成水珠現象，看起來就像人出汗一樣。

4、滴水或流水。這種現象是發汗進一步發展的結果。證明工作地點與積水區的距離越來越近，礦巖隔水性越來越差，抗壓能力越來越低，總的情況越來越嚴重。

5、掛紅。這種現象往往是流水出現后產生的。表明水內含有鐵的氧化物，或硫鐵礦物等，出現“掛紅”一般認為是接近老窿積水的象征。

6、空氣變冷。工作面接近大量積水區以后，氣溫降低，感到發涼。

7、巖層發出嘶嘶水叫。這種聲音，很像低沉的雷鳴聲或不開鍋的聲音，這是因為水位有了變動或受滾動巖石撞擊影響的結果。

8、頂板來壓，產生裂縫，出現淋水。地板鼓起，有時出現壓力射流。

9．鉆孔底發軟或出水。用探水鉆探水時，如發現鉆孔底發軟，鉆屑發潮，就說明鉆桿已接近積水區，如繼續鉆就有出水可能。

發現透水預兆的緊急處理

掘進工作面或其他地點不管發現上述何種透水預兆，都必須立即停止工作，并報告調度室或主管礦長，采取安全措施。

若是水情緊急，透水即將發生，必須立即發出警報，迅速采取果斷措施（啟動備用水泵等）進行處理，防止淹井，并及時撤出所有受水害威脅的人員。

如果透水已經發生，各工作地點人員必須迅速向高標高的巷道往上撤離。

探水作業注意的安全事項

礦井水害的防治措施概括起來主要有：防治地表水涌入礦井、探放水、疏放排水、留設防水礦（巖）柱、設置水閘門或水閘墻、注漿堵水、截流地下水；建立防治水保障制度、加強水文地質工作，做好礦井涌水、積水預報等。各礦山的自然情況各不相同，可以有針對性地選擇相應防治水措施。就井下礦工來講，重點是注意探水作業安全。

1、探水工作面要加強支護，以防高壓水沖垮巷壁及支架。

2、探水工作地點掛牌，明確探水眼位置、方向、眼數、鉆孔深度。打鉆前要清理好巷道，準備好水溝或其他水路。

3.、在工作地點或附近安裝電話。

4、應有良好照明和暢通的人行道；巷道的一側懸掛繩子（或利用管道）作扶手。

5.、水壓大的探水眼要裝套管，裝水閘閥，便于調節水量。

6、探水鉆機后面、前面給進手把活動范圍內不得站人，以防高壓水將鉆桿頂出傷人；或者手把翻轉打人。

7、鉆鑿探水孔時，若發現巖石變軟，或沿鉆桿向外流水超過正常鑿巖供水量等現象，應立即停止鑿巖，固定鉆桿，嚴禁移動鉆機和拔鉆，并立即報告主管礦長采取安全措施。

這方面的教訓是刻骨銘心的：2010年7月20日上午10點，花垣縣振興錳礦（文華礦硐）3人在打探水鉆，鉆孔涌水大，便拔出鉆桿堵水；由于水壓大，堵水失敗。于是，又叫來3人。6人共同用木棍包布將鉆孔堵住。水堵住7～8小時后透水，致10名礦工遇難。

8、防中毒。對老采空區、硫化礦床氧化帶的溶洞、與深大斷裂有關的含水構造以及被淹井巷探放水作業時，為預防被水封住的、或水中溶解的有害氣體，應事先采取通風安全措施，并使用防爆照明燈具。發現有害氣體、易燃氣體泄出，應及時采取處置措施。

透水時的避災方法

1、礦井一旦發生透水事故，在場工作人員應將災情向礦領導匯報，作業人員應聽從班組長指揮，迅速撤離。

2、熟悉避災線路。俗話說“水往低處流，人往高處走”。透水時，應根據應急救援預案中規定的避災路線，撤離到上一個中段或地面。

3、行進中，應靠近巷道一側，抓牢支架或其他固定物體（壓風管等），盡量避開壓力水頭和泄水主流，并注意防止被水中滾動廢石和木料撞傷。

4、如透水后破壞了巷道中的照明和路標，迷失行進方向時，遇險人員應朝著有風流通過的上山巷道方向撤退。

5、在撤退沿途和所經過的巷道交叉口，應留設指示行進方向的明顯標志，以提示救護人員的注意。

6、人員撤退到井底車場，需從梯子間上去時，應遵守秩序，禁止慌亂和爭搶。行動中手要抓牢，腳要蹬穩，切實注意自己和他人的安全。

7、如果唯一的出口被水封堵無法撤退時，應有組織的在獨頭工作面躲避，等待救護人員的營救。嚴禁盲目潛水逃生等冒險行為。獨頭巷道，如不漏氣，即使低于外部最高水位時也不會全部被淹沒，仍有空氣存在。務必要心情平靜、適量喝水、躺臥待救是可能生還的。2010年7月20日花垣縣振興錳礦透水，有4人進入一上山檔頭面。其中一人為逃生強行進入水淹大巷潛出被淹死；其他3人于9天后獲救。

本期專家 / 文際坤

國家注冊咨詢工程師、 國家注冊采礦工程師、高級地質工程師、高級職業經理人、湖南省安全生產專家委員會專家、湖南省國土資源廳礦山環評專家。現任職于湖南第一工業設計研究院(原煤炭工業部長沙設計研究院)，長期從事礦山水文地質、“三下一上”開采、開采沉陷與損害的科研和設計工作。曾榮獲全國煤炭協會（部級）工程咨詢成果二等獎一次，湖南省工程咨詢成果一等獎兩次。

■責任編輯 林 潔