金屬礦地下開采安全防護方法探析

林毅斌

（西藏巨龍銅業有限公司，西藏 拉薩 850200）

我國幅員遼闊，礦山資源豐富，且金屬礦種類較多。在社會經濟高速發展的背景下，大部分淺層礦山資源已經開采殆盡，為了有效滿足社會發展的需求，礦山資源開采逐漸向更深層次延伸，金屬礦也不例外。由于深部地下環境復雜，開采深度加深，對開采技術提出了更高的要求，安全是金屬礦開采的第一原則，而傳統的安全防護方法無法滿足更深部開采的需求[1]。因此，針對目前的金屬礦地下開采安全防護分析至關重要，從安全的角度分析出問題所在，并采取有效的安全防護方法進行控制，從而提升金屬礦地下開采安全系數，為金屬礦山帶來豐厚的經濟效益。

1 金屬礦地下開采安全防護存在的主要問題

1.1 機械通風機制不完善

與煤礦礦井開采相比，金屬礦中沒有瓦斯的存在，相對而言比較安全，且安全系數高，導致大部分開采單位都沒有意識到礦井通風的重要性，也沒有完整的機械通風系統。金屬礦山安全系數高，并不代表絕對的安全，畢竟是在地下開采，且地下情況復雜，于是我國相關部門為了進一步保障金屬礦地下開采的安全性，出臺了相關規定，要求開采單位做好礦井機械通風工作，雖然開采單位在一定程度上落實相關規定，但是卻沒有高度重視，也沒有建立完善的機械通風機制[2]。目前主要問題有以下幾個方面：第一，通風檢查缺乏有效性，機械通風設備的性能關系到整個通風系統的有效性，主扇和局扇是非常重要的兩個部分，大部分開采單位都沒有定時、有效檢測主扇和局扇的性能，隨著時間的推移，導致機械通風效果大大降低；第二，缺乏先進的通風設施，比如風門和擋風墻，這些通風設施對提升金屬礦地下開采的安全性發揮著重要作用，但是很少金屬礦地下開采中有這些通風設施，導致井下開采經常性出現風流短路現象，也沒有封閉礦山井下廢棄的巷道，存在巷道漏風現象，大大降低了巷道通風效率。在這種情況下，一定出現意外，比如火災，將會給整個礦井帶來嚴重的破壞和損失；第三，通風系統有效性較低，比較完善的通風系統是全負壓機械通風，但是目前金屬礦山中很少有，從而導致礦井中出現串聯風、短路風和循環風；第四，局部通風缺失，在金屬礦地下開采過程中，局部開采比較常見，但是由于開采范圍小、強度低，現場沒有設置通風機，導致局部開采區域的污風很難進行有效的排放，導致現場掘進效率、安全風險大。

1.2 未做好透水防范工作

無論在何種地下資源開采中，基本上都是遵守先探后掘的原則進行礦山資源開采，金屬礦山也不例外，但實際情況卻是很少有遵守這個原則的，更沒有針對前期開展情況進行系統的分析和研究，確認下一步開采方向，而是直接進行開采、掘進，從而導致正在開采的巷道與已經開采的巷道、采空區出現連通現象，加上地下水比較豐富，在連通區域出現了透水問題[3]。除此之外，部分開采單位在對金屬礦地下開采前，也沒有進行充分的礦山水文地質調研，對礦山地下水文地質信息掌握不夠全面，導致在開采過程中進而發生各種安全事故。

1.3 采空區管理工作缺失

地下開采基本上都是將有資源的區域進行掏空、充分挖掘，隨著開采量的增加，地下的采空區范圍就會擴大，對地表而言，采空區若不做好相應的管理，就會增加地表塌陷的幾率。從目前我國金屬礦山地下開采的采空區狀況來看，采空區塌陷比較常見，也帶來了一定的損失，比如人員安全，地表破壞，開采效率等等。為了確保采空區的安全性，主要在采空區巖石可移動的區域外設置礦井井筒，達到固定巖石的目的，防止巖石移動所帶來的井筒坍塌，但是地下地質活動性較強，一旦井筒不能有效防止巖石移動，也會產生坍塌事故[4]。另外，針對采空區進行詳細的分析，根據分析結果進行開采，確保開采的安全性，但是很少詳細分析礦山地質情況，也沒有根據相關要求進行開采，從而出現各種采空區坍塌問題，影響到金屬礦的開采效益。

1.4 運輸設備以及運輸方式水平較低

目前大部分開采單位所使用的運輸設備都比較傳統，且只適合淺表層的金屬礦開采。而深層次的金屬礦地下開采，對運輸設備以及技術要求較高，傳統的運輸設備以及運輸方式很難滿足其要求。由于先進的運輸設備投入資金高，導致大部分金屬礦地下開采都沒有先進的保護裝置和機械設備，尤其是在傳統提升豎井中，運輸設備比較陳舊，安全防護措施缺失。另外，還存在運輸方式沒有按照相關要求進行，更沒有定時檢測運輸設備，促使在運輸過程中增加安全事故發生率。

1.5 安全出口設置不符合規定

開采安全出口關系到整個金屬礦地下開采的安全性，促使很多開采單位意識到安全出口的重要性，并高度重視安全出口，但是從目前的狀況來看，仍存在安全出口設置不符合規定的問題，比如每個中段有兩個安全出口，每個采場的安全出口數量少、未設安全平臺，人梯設置位置錯誤、人行梯子缺乏安全扶手等等。這些問題的存在，都無法保證人員的安全性，也沒有充分發揮出安全出口的重要性。

1.6 爆破安全防范工作安全系數低

在金屬礦地下開采中，爆破作業是一個非常重要的環節，且安全風險高。風險管理對于金屬礦而言，可以有效預防安全故事的發生，確保金屬礦地下開采工作安全順利進行。從爆破事故的教訓來看，安全知識和安全管理特別重要，一些違章作業、不按照規定作業、忽視安全生產、缺乏安全知識和安全技術等爆破作業都可能引發一起爆破事故，并帶來嚴重的經濟損失。

2 金屬礦地下開采安全防護方法

2.1 優化井下通風體系

在開采深度持續增加、開采范圍持續擴大的情況下，傳統通風體系很難滿足金屬礦地下開采需求，且會降低安全系數。首先，從國家的角度，采取強制性措施，要求開采企業全面做好機械通風工作，為了確保金屬礦山開采行業健康持久發展，根據實際情況，為金屬礦山企業制定有效的安全制度，只有具備完整的安全制度，才有資格進行金屬礦山開采工作，且在開采過程中實施強制性機械通風[5]。重視并加強金屬礦地下局部通風工作，根據礦井需求，包括掘進頭的長短、風量的大小，選擇合適的風筒及局扇型號，并科學合理規劃局扇安裝位置、設計通風線路，促使局部通風更加科學合理，防止漏風現象發生，減少風阻。最后，加強井下有效風量測量工作，并高度重視井下總進風和回風量，做好定時測量。相關安全生產部門應高度重視，并充分發揮自身的作用和價值，對各金屬礦開采企業進行有效的監督。

2.2 加強水患的安全管理

第一，全面調查礦山地區的環境水文地質條件，且具有完整的相關資料，然后對其進行全面的分析，做好充分的準備工作后才能進行地下開采。第二，在開采過程中，必須要堅持對應的原則：預測預報、有疑必探，先探后采，先治后采。第三，根據地區降水情況加固和加高防洪構筑物，尤其是在水文比較復雜的區域。第四，針對老井、小礦井、老采空區做好全面的調查工作，對老巷積水要及時地進行處理，做好水患治理與安全防范工作，避免透水事故發生。

2.3 解決提升運輸設備問題

對于金屬礦開采而言，安全問題至關重要，針對一些老化的設備要及時進行報廢處理，包括一些淘汰的礦山設備和已經失效的豎井井架設備。針對目前現有的運輸設備，需[6]全面分析其設備的有效性、規范性，針對不符合標準要求的設備進行及時地處理。設備管理部門應根據設備管理要求和規范，定期對各種運輸設備進行全面的安全檢測，發生問題要及時處理，必要情況下停止作業，以最大化的目標確保金屬礦山地下開采的安全性。

2.4 全面落實好金屬礦山井下出口設置

第一，絕對安全出口必須要具備兩個以上，且獨立存在，可直達地面，并與其他安全出口相通。第二，如果金屬礦的規模較大，且屬于較大型礦井，礦床地質條件比較復雜，在這種情況下必須要在礦體端部的下盤位置設置對應的安全出口，尤其是在走向長度超過1km的金屬礦山。第三，金屬礦井的安全出口之間的相對距離要控制在30m以內，確保在意外情況下，可以有效疏散作業人員。第四，在豎井礦山每一個安全出口中，都需要設置獨立的罐籠設備，且安裝2部，具備高效的疏散能力[7]。另外，豎井中的提升機構以雙回路供電為主，且不需要設置單獨的梯子間，而其它豎井中的安全出口，則需要對應的梯子間。在金屬礦山井下出口設置中，既要考慮到生產水平問題，又要考慮到安全出口的數量，且與地面安全出口相通，數量保持一致性。

2.5 科學合理的進行采空區管理

有效的采空區管理，可以大大提升金屬礦地下開采的安全性。第一，加強采空區的監測工作，可借助設備的方式進行有效、實時的監測，對采空區狀況有著全面的了解。第二，使用充填等有效方式對采空區進行回填。在金屬礦開采中，充填方法比較常見，且目前已經具備完善的充填采礦法，比如塊石膠結充填技術、全尾砂膠結充填技術，可有效避免采空區塌陷問題發生，基本上消除了地表陷落問題。第三，根據采礦的設計原則，對采空區進行科學合理的管理，定期定時檢查采空區的礦柱，確認是否符合安全生產的需求。如果發現問題及時停止生產并對其進行修復，最大化確保采空區的安全性。

2.6 做好爆破安全管理，優化采掘工藝降低爆破工藝使用范圍

在執行爆破工作時，必需要加強安全管理，嚴格執行安全爆破的相關規定，做好防范措施，爆破人員必須由專業人員進行操作。同時落實“三人連鎖”爆破制度和“一炮三檢”等爆破安全制度，規范爆破人員的操作行為，加強管理，從而確保爆破的安全性。

根據礦山圍巖情況優化采掘工藝，利用先進的懸臂式掘進機或TBM（盾構機）等設備代替普通的鉆爆法施工工藝，降低爆破工藝使用范圍，從本質上確保采掘現場作業安全。

3 結語

綜述所述，在金屬礦地下開采過程中存在各種各樣的安全問題，在一定程度上影響到金屬礦開采行業的健康持續發展，因此，必須要做好全面有效的安全防護措施，尤其是機械通風、防水、采空區、運輸設備、安全出口等方面，只有做好安全防護工作，提升、優化采掘技術工藝，才能推動金屬礦山行業有效持久發展。