金属矿山冒顶事故常见原因及预防措施

敬晓晏

摘要:金属矿山安全问题一直是金属行业关注的重点。随着矿业经济的发展,矿产资源开发规模和开采强度的增大,矿山地表塌陷和采场冒顶对矿井安全生产危害极大,本文就里伍矿山历年来井下安全事故的发生与采场冒顶的关联做解析。

关键词:冒顶松石冒落锚喷支护

中图分类号:TD163+.1 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)06(b)-0119-01

1 地质构造

矿区位于江浪背斜南东翼近轴部的倾没部位。矿体赋存于志留泥盆系江浪石英岩片岩组(SD1)中段( )李伍带( )沉积变质岩系中,呈似层状、透镜状和迭瓦式形态产出。构造简单,断裂和次级褶皱有所发育,但未使单斜构造层和矿体遭受严重破坏,火成岩不发育。岩石类型简单,有石英岩,片状石英岩,石英片岩,片岩及变粒岩等五大类;其中片状矿物含量>50%的片状构造发育的岩石,且片状矿物中绢云母含量达30-50%,黑云母15%左右。同时,在矿区分布最广的是石英片岩类,其韵律层厚度不大,常与片状石英岩、片岩呈过度关系。

2 冒顶事故原因分析

据资料统计,在采矿作业中,最常见的事故是冒顶片帮,约占采矿作业事故的40%以上,矿山顶板岩体冒顶事故是矿山最常见的事故,并且对矿山的生产造成了非常重要的影响。冒顶事故根据冒顶的面积和伤亡的人数,可以分为大冒顶、局部冒顶和松石冒落三种,而由生产组织管理的原因造成的冒顶事故为45.57%,由物质技术的原因造成的冒顶事故为44.19%,由冒险作业等因素造成的冒顶事故仅占10.16%。在里伍铜矿实际生产过程中,主要是局部松石冒落和片帮,其主要原因有:(1)局部的采矿方法选择不合理。(2)在生产中遇见比较破碎、岩层层理、节理、断层发育易脱离的工作面,在作业爆破中缩短了岩层的稳定期,导致作业现场松石冒落的多发生。(3)对矿房的顶板支护不合理,而在生产过程中,支护不及时和支护方法不合理是造成冒顶事故发生的主要原因。(4)顶板浮石处理不及时、不恰当,在作业面内,“敲帮问顶”是必不可少的工作环节,松石冒落多发生在距工作面10米以内,多发生在采场顶板不高的情况下,与排险技术不熟悉、检查不周、疏忽大意有关;在2680中段D1矿体采矿安全事故中,由于顶板浮石处理不当,在作业中顶板岩石冒落,导致2人死亡的冒顶事故。(5)人员管理跟不上,一是井下作业工作人员没有经过正规的安全知识技能培训,并且培训的次数较少,从而造成了他们安全意识差,经常冒险作业,同时不能及时有效的处理浮石或有时站的地方不恰当而造成了安全事故,二是井下的现场安全技术管理人员对顶板的管理不到位,没有对井下顶板制定一条行之有效的管理办法,对顶板的管理松懈而造成事故的发生。(6)设备和技术落后:松石检测技术落后,井下采用单一的撬棍检查处理浮石方法有一定的局限性,而且处理技术的不完善。(7)地压活动频繁和压应力的叠加、开采顺序紊乱等:随着矿山开采年限的增长,井下空场面积随之增大,压应力重重叠加,对下部矿体的开采顶板影响极大,冒顶事故的频繁发生与之有极大的联系;部分中段的超前开采对滞后的工作面岩层破坏极大。

3 冒顶事故的预防措施

3.1 及时调整采矿方法,保证合理的采场暴露面积,确定合理的回采顺序,有效控制地压

加强井下地质工作的研究,对采矿方法不断的进行改进,找出一种适合本矿山高效而安全的采矿方法,加大回采力度,同時及时处理已采矿房。里伍铜矿为平硐溜井开采,要维护好矿房顶板的稳定性,必须遵循自上而下、由远而近的回采顺序;根据一些矿脉的空间赋存状态来合理的布置采切工程;在每个回采矿房中,要严格控制矿房的暴露面积,使矿房在地压比较稳定的期间闭坑。

3.2 要加强顶板的监测、处理和维护,增强顶板的稳定性

顶板松石冒落往往是矿山生产中造成人员伤亡的主要因素,坚持经常对顶板松石的检查与处理,是一项非常重要而十分艰巨的任务,必须安排固定的现场安全技术人员来管理这项工作,这样才能确保矿山安全而高效的生产,从而防止松石冒落事故发生。对于一些存在较大安全隐患的作业面,在现有的经济技术条件下,我们应尽量采用科学方法有效的办法来管理顶板,目前国内较简便而又经济的观测手段有地音仪、岩移观测及光应力计等。

3.3 合理的布置巷道及作业面的位置、结构和规格

由于垂直于地质构造线方向的压应力最大,是岩体产生变化和破裂的主要因素,因此要避免在地质构造线附近布置井巷工程;同时防止井巷工程发生冒顶事故,要避免在层理破碎带、断层、泥化夹层、节理较发育等地质构造软弱面附近布置井巷工程。

3.4 做好顶板管理工作,提高现场技术人员管理顶板的技术水平

一是加强对井下现场安全技术管理人员进行正规的安全教育和安全技术知识的培训工作,来提升现场安全技术管理人员水平,树立“安全第一,预防为主”的安全管理理念,遵守安全操作规程,同时建立规范而又适合本矿山的安全管理制度。二是根据矿山的实际情况,总结历年来冒顶事故的经验教训,从提供的地质资料、井巷设计、井巷维护技术、施工的安全管理等方面,制定出一套对井巷施工顶板管理的切实有效的方案,为顶板管理提供科学有效的技术支持。三是根据现有地质资料,选用科学合理的采矿方法,避免采矿作业人员在大面积的暴露空间下作业,安全而高效的采矿,选择合理的回采顺序,坚持集中作业、贫富兼采、避免超挖的原则,来保证顶板稳定性;为了加大回采力度,我们必须采取快掘、快采、快出的管理办法,并且提高作业面的作业效率,缩短生产周期;避开在地压显现的活动期内进行采掘作业,以达到安全而高效的生产。

井巷掘进和采场的顶板管理措施主要有(1)合理选择井巷位置,及合理确定井巷的断面形状和规格,同时巷道布置应该避开松软岩层和裂隙,尽量在坚硬均质的岩体中布置巷道,避免在顶板压应力比较集中的区域内布置巷道,尽量使巷道的轴向与岩石软弱面的走向相交,而采用三心拱巷道可增加其抗剪、抗压力。(2)在破碎、岩层层理、节理、断层发育的地段正确采用合理的支护形式,在金属矿山生产过程中,国内常用的支护形式有金属支架、料石砌碹、预应力钢筋混凝土支护、木支架、整体浇灌混凝土碹支等护形式,但目前支护效果最好而工作效率较高的支护方法是锚喷支护技术,主要是锚杆支护、锚杆-喷射混凝土-金属网支护、锚索-喷射混凝土-金属网支护、以及锚杆锚索混合支护等。

4 结语

里伍矿山由于岩石比较坚硬、地表移动下沉过程缓慢,但遗留的采空区面积较大且时间过长,是对目前冒顶事故发生的主要原因之一,因此在对地压长期观测的基础上,用地质力学的方法,对采空区情况地进行分析,有计划、科学行之有效地对一些采空区进行充填处理或大区条带崩落来阻断空区垮塌对采场的影响,做到基本上控制大面积地压活动所造成的危害,预测井下工作面可能存在的安全隐患,加强矿山顶板管理,制定出一套行之有效的顶板管理规范。