全尾砂充填采矿法的特点安全评价要点

2013-08-15张洪泽刘福江于华军

科技传播 2013年9期

张洪泽，刘福江，于华军

沈阳万益安全科技有限公司，辽宁沈阳 110015

0 引言

2012 年，国家安全生产监督管理总局根据安全生产的实际需要，对我国新建的非煤矿山，提出原则上需采用充填法开采的要求，根据这一要求，在非煤矿山新建及改扩建项目中，很多企业采用了充填法开采。其中，全尾砂充填采矿法是应用非常广泛的一种。与之相关，在进行非煤矿山“三同时”安全评价过程中，全尾砂充填采矿法及其系统，成为需要重点关注的评价对象。

1 全尾砂充填采矿法的基本特点

1.1 充填系统的基本构成

全尾砂采矿法开采的矿山，其充填系统基本上由地表充填站、充填物输送管路、以及采场充填系统3 个主要部分构成。

1.2 全尾砂充填采矿法的基本分类

目前，我国非煤矿山普遍采用的全尾砂充填采矿法分及时充填和嗣后充填两种（学术上也有把全尾砂嗣后充填的采矿方法归为空场采矿法一类，本文不引用这种提法），主要是针对采空区处理的时限来界定的。

1.3 全尾砂充填采矿法应用的基本目的

从近几年我国应用全尾砂采矿法的矿山的实际情况来看，使用这种采矿方法最主要的目的主要有两个：

1）控制地表沉降，一则对地表现存的建构筑物是一种有效保护，二则可大幅减少征地费用，此外，也为一些保护对象下的矿床开发提供了可能。

2）减少尾矿库的库存

大部分尾砂经加工后充填到了井下，地表尾矿库的库存大大减少，即减少了征地，又对环境保护做出了贡献。

2 全尾砂充填采矿法的评价要点

对全尾砂充填的矿山进行安全评价，需要从系统工艺的特点及危险有害因素的分析入手。

2.1 全尾砂充填系统工艺的特点

1）采场地压管理的重点仍为顶板，采场侧壁受充填体保护，冒顶片帮发生的风险降低；

2）地表充填站年处理量大，存在众多大型设备；

3）充填倍线较容易控制，但近些年新兴的铁矿等大型矿山存在输送管路长、倍线较大、充填系统复杂的问题，给设计和管理带来很大难度；

4）控制地表沉降的效果需要针对保护对象的保护要求慎重论证。

2.2 系统主要危险有害因素的评价要点

使用充填采矿法回采矿石的矿山，存在的主要危险有害因素与其他矿山相类似，主要有冒顶片帮、火药爆炸、中毒窒息、高处坠落与物体打击、机械伤害、车辆伤害、透水、空压机及压力容器爆炸、触电与雷击、火灾、淹溺、粉尘、噪声等，本文对此不展开分析，而是结合本文2.1 节提出的几个主要特点，分析充填采矿法矿山关于充填系统（含采场）的评价要点。

（1）关于采场地压管理的评价

建议采用专家评议法进行评价。

以水平分层充填法为代表的及时充填采场，采场地压控制得到明显加强，不仅采场上、下盘的地压显现明显减小，而且采场作业空间小，压力二次分配控制效果明显好于其它类采场。

但采场顶板的地压与其它类型采场区别不大，评价过程中，仍需重点关注顶板暴露面积，要重点论述设计顶板暴露面积与岩石稳固性的匹配关系。

以VCR 法为代表的嗣后充填法的采场，除上述特征基本相同外，还需关注以下两个评价要点：一是此类采场在回采结束后充填采空区，要充分保证充填前及充填时采场的稳固；二是采场回采时，虽然采场上下盘岩石的稳固性得到了控制，但近几年新兴的大型铁矿往往存在采场高度大、开采深度大等问题，对“一房一柱”布置的采场的侧壁充填体（凝固后）的强度提出了更高的要求，需要充分论证可靠性。

（2）关于地表充填站的评价

地表充填站需要重点关注漏浆跑浆、高处坠落、机械伤害、淹溺等风险。

其中，设备故障、闸阀磨损；充填材料质量或浓度不合格；充填工艺、充填路线设计不合理；充填管接头密封不严等因素易引起浆体跑冒。

平台、梯子不稳固或未按要求进行设置；接充填管过程中未进行安全防护，砂仓、水泥仓、沉淀池、浓缩池顶部及周边未设防护栏或防护栏破损等因素易引起高处坠落。

搅拌机、空压机、清水泵、渣浆泵、加压泵等采取防护措施不当、未及时检修、违章操作等因素易引起机械伤害。

充填砂仓、水泥仓、沉淀池、浓缩池、水池未采取防护措施、未设置警示标志等因素易引淹溺。

（3）关于充填体泄露的评价

单独提出此类风险是因为充填管路及采场一旦发生充填体泄露，后果极其严重，尤其是在井下部分。充填系统本身具有导致淹没矿井或中段的风险。因此，井下充填管路及采场的防泄露措施是评价重点。

①充填管道泄漏

从地表充填站到采场，充填体通过管道输送，充填线路一般很长，如充填管道因磨损或外力，导致破损，则充填体会在瞬间泄露，堵塞巷道并凝固，造成井下出口堵塞，严重危及作业人员的安全。

②充填出口控制

新兴大型铁矿一般深度较大，井下充填作业点（采场）多，如充填倍线过大，或采场充填出口控制不当，也易造成充填体泄漏事故。