露天矿空区处理过程中的安全管理

程建勇

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南洛阳市 471500)

露天矿空区处理过程中的安全管理

程建勇

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南洛阳市 471500)

三道庄矿区经过30多年的地下开采,形成大量地下采空区。该矿自2002年露天矿建设开始,与科研院校合作,对空区探测、监测、地压预报和空区处理进行了大量试验研究。空区处理过程中加强安全管理,强化安全责任,制定实施空区处理的各种施工规范。至2010年底,共处理空区245次,面积68.7万m2,体积约880万m3,未发生一起重大伤亡事故,为公司的生产经营提供了坚实的安全保障。

空区处理;安全管理;三道庄露天矿

洛阳栾川钼业集团公司三道庄露天矿位于河南省栾川县三道庄,1968年开始进行地下开采,至2002年地下开采规模约25000 t/d,经过30多年的地下开采,矿区内形成面积约120万m2,体积约1800万m3的采空区。2002年30000 t/d露天矿开始建设至今,如何安全有效地处理空区,一直是露天矿安全工作的重点。

1 制定安全合理的空区处理方案

自三道庄露天矿基建开始,便对井下采空区资料进行收集、整理,安排专业地质队伍对井下空区进行实测,取得了可靠的空区资料。多年来,矿山与国内知名科研院校进行合作,开展空区处理及矿柱资源回收、复杂空区精确探测、空区地压监测等方面的研究,取得了大量的研究成果,为空区处理提供了理论依据。

三道庄露天矿空区探测、监测、处理和残矿回收等工艺技术处于国际先进、国内领先的水平,多项成果取得了国家级的成果奖励。至2010年底,共处理空区245次,面积68.7万m2,体积约880万m3,成功率100%,空区条件下矿柱开采事故率为零。实践证明,所采用的空区处理方案是合理的,技术是成熟可行的,安全措施是切实可靠的。

2 加强空区探测

随着台阶的下降,空区的安全层厚度、受力状态不断变化,空区随着时间的推移坍塌,形态更加复杂。准确了解空区的位置及形态,是空区处理中安全工作的关键,在这方面主要做了以下几个方面的工作。

(1)利用物探的方法探测空区。矿山与长沙矿山研究院合作,利用地震法对矿区进行全面探测,标定空区的大概范围,为详细探测及重点探测提供建议数据。

(2)利用深孔钻机及地质钻,探测空区范围及形态。根据现有空区资料及物探提供的空区范围,本着“有矿石就有空区”的指导思想,采用生产地质探矿与空区探测相结合,爆破穿孔与空区探测相结合的方针,提前摸清各台阶空区的安全厚度、范围及形态,保证大型施工设备不在小于安全厚度的空区上方施工,为安全生产提供保障。

(3)引进先进设备,揭示空区的详细形态。投资300多万元,引进2台英国的三维激光扫描设备,利用钻孔对空区进行三维扫描,为空区处理设计提供高精度的空区形态参数,大大提高了空区处理的安全性和准确性。

3 强化空区的稳定性监测与预报

随着时间的推移,空区不断在重复着稳定-坍塌的变化过程,使空区形态不断变化,对安全生产造成巨大威胁。为了掌握岩体的移动破坏情况,与武汉环保院合作,在危险区域埋置岩体声发射检测仪监测点,人工逐点监测,收集了大量地压活动数据,为地压活动规律的研究,空区、边坡安全评价,空区、边坡的工程处理,空区塌陷预报提供了丰富的资料。但在实践中发现,利用岩体声发射检测仪人工逐点监测的方法,虽然起到了良好效果,但由于岩体的移动破坏是一个由渐变到突变的过程。由于各种原因,人工逐点监测不能实时掌握矿岩的移动破坏情况,也影响了空区塌陷预报的准确性。为了解决这一问题,与武汉环保院合作,利用现有岩体声发射检测设备,研究开发了无线实时监测系统,变分时段监测为不间断连续监测,为岩体移动破坏规律的研究、空区塌陷预报提供了准确数据。2005年5月7日,在1474采场公路口监测到地压活动的频度及强度超出了安全预定值,经研究判断,5月11日发出撤离警报。5月16日该地空区塌陷,塌陷面积约6万m2。

4 建立健全空区处理组织机构和规章制度

(1)成立专门的空区处理管理机构。公司专门成立了空区处理领导小组,公司主要领导任组长,全面协调地压检测、空区探测、空区处理工作。把空区处理工作纳入安全序列,由安全地压科负责空区的探测、监测工作,并协助技术科对空区进行处理。根据生产进度,编制月、季、年度空区处理计划。

(2)空区处理设计保障。根据空区的危险程度,将空区划分为A、B、C、D、E 5个级别,明确设计审核权限,在进行施工设计的同时,设计安全施工专篇,实行安全一票否决,从源头封堵安全漏洞。

5 空区处理施工组织保障措施

施工组织是空区安全处理的重要环节。在进行空区处理施工时,因大部分是在空区上部施工,存在较大的安全风险,所以施工组织是安全管理的关键。

(1)划定明确的安全境界。根据施工设计,在地表明确标定空区范围,根据危险程度将施工区域划分为安全区、警戒区和危险区,使施工人员对施工区域内的安全环境一目了然。

(2)编制实施严格的施工顺序、控制施工时间。由于空区的破坏与时间有关,所以必须严格控制在空区上部的施工时间,在施工设计的同时,对施工周期进行计算,使人员、设备在危险区域上部的施工时间最短。合理安排施工顺序,是安全施工的关键,经过长期实践,总结出了先难后易、先里后外的施工顺序,这样就有效降低了施工过程中岩体破坏给安全施工带来的影响。

(3)标定警戒范围、控制施工人数。施工开始前,在施工区域用警戒带标定警戒范围,划定安全区域。根据施工需要严格控制施工人数,对进入警戒范围的人员实行签到制,把事故的危害控制到最小。

(4)加强地压活动监测,制定安全撤离预案。在施工区域建立地压监测网络,根据空区大小、岩石结构标定预警参数。制定安全撤离预案,明确安全撤离信号,对施工人员进行安全交底,熟悉安全撤离线路,为空区处理施工组织提供了可靠的安全保障。

由于措施得力、技术可靠、预报准确,自30000 t/d露天基建开始以来的近10 a,三道庄露天矿共处理空区245次,面积68.7万m2,体积约880万m3,未发生一起重大伤亡事故。

[1]宋嘉栋,王 坚.地下采空区顶板矿体露天开采工艺[J].有色金属,2000(5):14-18.

[2]《采矿手册》编辑委员会.采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,1991:270-275.

[3]仪 琳,程建勇.洛钼集团露天矿重大安全事故预防的探索[J].经济策论(上),2011:18-20.

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2012-04-27)

程建勇(1959-),男,河南洛阳人,采矿工程师,主要从事于矿山安全管理及采空区处理,Email:617196411 @qq.com