金屬礦山冒頂事故常見原因及預防措施

敬曉晏

摘要:金屬礦山安全問題一直是金屬行業關注的重點。隨著礦業經濟的發展,礦產資源開發規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危害極大,本文就里伍礦山歷年來井下安全事故的發生與采場冒頂的關聯做解析。

關鍵詞: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 地質構造

礦區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( )沉積變質巖系中,呈似層狀、透鏡狀和迭瓦式形態產出。構造簡單,斷裂和次級褶皺有所發育,但未使單斜構造層和礦體遭受嚴重破壞,火成巖不發育。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%的片狀構造發育的巖石,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、片巖呈過度關系。

2 冒頂事故原因分析

據資料統計,在采礦作業中,最常見的事故是冒頂片幫,約占采礦作業事故的40%以上,礦山頂板巖體冒頂事故是礦山最常見的事故,并且對礦山的生產造成了非常重要的影響。冒頂事故根據冒頂的面積和傷亡的人數,可以分為大冒頂、局部冒頂和松石冒落三種,而由生產組織管理的原因造成的冒頂事故為45.57%,由物質技術的原因造成的冒頂事故為44.19%,由冒險作業等因素造成的冒頂事故僅占10.16%。在里伍銅礦實際生產過程中,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)在生產中遇見比較破碎、巖層層理、節理、斷層發育易脫離的工作面,在作業爆破中縮短了巖層的穩定期,導致作業現場松石冒落的多發生。(3)對礦房的頂板支護不合理,而在生產過程中,支護不及時和支護方法不合理是造成冒頂事故發生的主要原因。(4)頂板浮石處理不及時、不恰當,在作業面內,“敲幫問頂”是必不可少的工作環節,松石冒落多發生在距工作面10米以內,多發生在采場頂板不高的情況下,與排險技術不熟悉、檢查不周、疏忽大意有關;在2680中段D1礦體采礦安全事故中,由于頂板浮石處理不當,在作業中頂板巖石冒落,導致2人死亡的冒頂事故。(5)人員管理跟不上,一是井下作業工作人員沒有經過正規的安全知識技能培訓,并且培訓的次數較少,從而造成了他們安全意識差,經常冒險作業,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,二是井下的現場安全技術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生。(6)設備和技術落后:松石檢測技術落后,井下采用單一的撬棍檢查處理浮石方法有一定的局限性,而且處理技術的不完善。(7)地壓活動頻繁和壓應力的疊加、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,冒頂事故的頻繁發生與之有極大的聯系;部分中段的超前開采對滯后的工作面巖層破壞極大。

3 冒頂事故的預防措施

3.1 及時調整采礦方法,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定性,必須遵循自上而下、由遠而近的回采順序;根據一些礦脈的空間賦存狀態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定的期間閉坑。

3.2 要加強頂板的監測、處理和維護,增強頂板的穩定性

頂板松石冒落往往是礦山生產中造成人員傷亡的主要因素,堅持經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,必須安排固定的現場安全技術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,從而防止松石冒落事故發生。對于一些存在較大安全隱患的作業面,在現有的經濟技術條件下,我們應盡量采用科學方法有效的辦法來管理頂板,目前國內較簡便而又經濟的觀測手段有地音儀、巖移觀測及光應力計等。

3.3 合理的布置巷道及作業面的位置、結構和規格

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

3.4 做好頂板管理工作,提高現場技術人員管理頂板的技術水平

一是加強對井下現場安全技術管理人員進行正規的安全教育和安全技術知識的培訓工作,來提升現場安全技術管理人員水平,樹立“安全第一,預防為主”的安全管理理念,遵守安全操作規程,同時建立規范而又適合本礦山的安全管理制度。二是根據礦山的實際情況,總結歷年來冒頂事故的經驗教訓,從提供的地質資料、井巷設計、井巷維護技術、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有效的技術支持。三是根據現有地質資料,選用科學合理的采礦方法,避免采礦作業人員在大面積的暴露空間下作業,安全而高效的采礦,選擇合理的回采順序,堅持集中作業、貧富兼采、避免超挖的原則,來保證頂板穩定性;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,并且提高作業面的作業效率,縮短生產周期;避開在地壓顯現的活動期內進行采掘作業,以達到安全而高效的生產。

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格,同時巷道布置應該避開松軟巖層和裂隙,盡量在堅硬均質的巖體中布置巷道,避免在頂板壓應力比較集中的區域內布置巷道,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、節理、斷層發育的地段正確采用合理的支護形式,在金屬礦山生產過程中,國內常用的支護形式有金屬支架、料石砌碹、預應力鋼筋混凝土支護、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,主要是錨桿支護、錨桿-噴射混凝土-金屬網支護、錨索-噴射混凝土-金屬網支護、以及錨桿錨索混合支護等。

4 結語

里伍礦山由于巖石比較堅硬、地表移動下沉過程緩慢,但遺留的采空區面積較大且時間過長,是對目前冒頂事故發生的主要原因之一,因此在對地壓長期觀測的基礎上,用地質力學的方法,對采空區情況地進行分析,有計劃、科學行之有效地對一些采空區進行充填處理或大區條帶崩落來阻斷空區垮塌對采場的影響,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范。