礦山工程安全設計關鍵技術研究

丁 旭

西部黃金股份有限公司

礦山工程安全設計關鍵技術研究

丁 旭

西部黃金股份有限公司

礦產資源是經濟發展的物質基礎，對礦產資源的開發利用是我國現代化發展的必然要求。隨著礦山工程的建設發展，礦產資源的開發程度逐漸加深，礦山開發工程中的安全事故也越來越多。為提高礦山工程的安全水平，對礦山工程進行安全設計是十分有必要的。基于這種情況，本文從礦山工程的安全設計出發，對其中的關鍵技術進行研究，從而提高礦區安全水平，保障工作人員的生命安全。

礦山工程；安全設計；關鍵技術

一、我國礦山工程現狀

我國礦山在礦床開采過程中，涉及到的各種礦山工程如巷道、礦柱、礦房、邊坡等，其穩定性對礦床的順利回采具有十分重要的意義。礦山工程的不穩定，如巷道的垮落、礦柱的破壞、頂板的冒落、邊坡的滑移，不但擾亂礦山的正常生產，而且嚴重威脅作業人員的人身安全和設備的正常運行，造成地下資源的損失。據國內外相關統計顯示，由于礦山工程的失穩而導致采礦作業人員傷亡的事故，占礦山總傷亡事故的百分之六十以上。由于我國目前采礦科學技術水平還比較低，采礦設備和工藝也比較落后，礦山工程的設計與施工大多處在用已知工程類比法解決問題的階段，許多實踐經驗還沒有推行為普遍方法。

二、礦房安全設計

大多數礦山發生安全事故都是由于巖石失穩造成的。巖石失穩是指巖石在應力作用下穩定性遭到破壞的狀況，在這個受破壞的過程中，還伴隨著能量釋放、變形等一系列現象。分析這種現象，能有效地了解礦山巖石的穩定性。一般來說，礦山巖石質地較硬但也具有一定的脆性，其抗壓能力較強，相反抗拉能力較弱時，當礦山巖石受到應力作用，巖石內部會產生內力，且不同截面產生的內力并不相同。礦山巖石單位面積受到的應力和內部產生的應力是可以通過相關的受力分析計算出來的，礦房的跨度是影響礦房安全的重要因素，對礦房、礦柱的數量有著直接影響。大部分礦房的數量都是憑借經驗來確定的，與測試計算的數據有一定的差異，計算得出的礦房跨度也并不一定都是小于實際經驗的跨度，只是根據不同的礦山巖體的不同情況，通過計算公式可以得出，在礦山巖石可承受的抗拉強度之內的合理跨度，更有效的利用巖石本身的強度使應力合理分布，同時充分發揮礦山巖石的結構潛力，從而增加礦山工程的經濟效益。

三、礦柱的安全規格

礦柱是礦房的重要支柱，也是承受應力的重要載體，與礦山工程的安全有著直接關系，與礦石回采率也有著重要關系。一般來說，不同的狀況下，礦山工程中的礦柱受力情況與巖石的抗壓抗拉能力有很大的區別，而且，目前還沒有統一的計算公式能得出準確結果。但是，當情況具體到某一個礦區時，可以通過調查礦區巖石的儲存狀況或者相關的測試，分析計算得出更合理的礦柱尺寸。一般來說，通過計算得出的礦柱尺寸準確性更強，有相關實驗得出，合理的礦柱尺寸還能增加一定的礦石回采率。雖然目前還沒有準確統一的計算方法，但是通過不同的計算、分析，得出的數據一般相差不大，具有一定的科學性。在實際情況中，由于礦石的自身構造、巖石裂縫、應力作用或者地質狀況等因素的影響，增加了計算難度。可以通過實地調查、檢測試驗來避免這些因素，進而找出其中規律，使結果更具科學性和準確性。

四、采空區的安全設計

經過長時間的礦石開采，礦區會形成采空區。采空區的存在，是礦山工程中的一大安全隱患，對于施工人員和施工機械都有可能造成不同程度的影響。處理礦山采空區的方法有垮落法、充填法、支撐法、緩慢下沉法這四種方法。在我國的礦山工程中運用較多的就是垮落法和充填法，這兩種方法在不同的方面有優有劣，具體哪個更具有優勢還不能片面確定。最理想的狀態是通過一定的技術手段，對于地表允許垮落的礦區，在礦石開采過程中，保證采空區的擋板不會掉落造成安全事故。在礦區開采結束后能較輕易的將擋板取下，避免形成安全隱患。而對于不允許垮落的地表礦石開采區，能夠不進行垮落也不進行填充，通過技術手段維持礦區的巖石穩定，減少安全事故的發生。在采空區安全處理的實際研究中，德國曾經使用將采礦柱用礦尾砂膠結填充支撐礦房的方法來增加礦房的支撐力。這種方法既保證了礦區巖層不易陷落，又保護了地表環境，提高了經濟效益。這種處理方法，有效的減少了礦山工程對地表環境的破壞，這也是新時期礦區安全管理和采空區處理的重要經驗。

五、安全設計的重點

對礦山工程的設計直接關系著礦山工程的安全狀況和經濟利益，它也是礦山采空區處理的重要依據。所以，在進行礦山工程的安全設計之前，要進行充分的試驗研究。對于礦區的地質情況、應力分布狀況等要有充分的了解，只有在準備充分的前提下，才能更好的進行安全設計，進而保證其合理性。從礦區的準備初期到開采過程，再到后期的采空區處理等一系列過程，都要有具體的安全設計線路，

理論是實踐的基礎，那么礦區工程中的巖體力學就是采礦工程的重要理論基礎。它為礦山工程的開采和開展實際工作提供了理論依據。特別是在采空區的治理問題中，巖體力學的運用更是至關重要。對于處理可能陷落的礦山采空區，需要采用垮落或者填充的方法，使用有效的技術手段支撐礦洞，保證礦區巖體的完整性。還可以通過巖體力學的研究確定合適的處理方法，從而保證經濟效益與礦山工程的安全問題都能得到解決。

總而言之，礦山工程的安全設計直接關系著礦區工作人員和施工機械的安全。因此，對礦區工程的安全研究工作才是當下的重點工作，對于礦房的跨度研究、礦柱的安全尺寸確定以及處理采空區的工作，是最主要的安全設計重點。要保證專業的理論知識與實際工作相結合，從而使礦區生產的經濟效益最大化，保證礦山工程的施工安全，促進我國礦山工程持續、健康的發展。

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