司家营铁矿井采顶板安全系统化管控体系的创建与实施

叶会师　李胜辉　刘汝勇　郑文龙

(河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司)



司家营铁矿井采顶板安全系统化管控体系的创建与实施

叶会师李胜辉刘汝勇郑文龙

(河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司)

总结了司家营铁矿井下顶板冒落事故类型，从矿岩结构、采矿生产组织、爆破破坏、支护方式及顶板检查等方面系统分析了引发采场顶板事故的主要原因，将地下矿山顶板安全管理体系划分为班组级、车间级、矿级三级体系，明确各级管理责任。从顶板安全教育、井下开拓设计、采切施工、顶板安全支护、采场生产、安全检查和分析总结等方面进行全过程系统化管理控制，为井下采矿生产提供安全可靠的作业环境，对于采用无底柱分段崩落法的矿山顶板安全管理有一定的借鉴价值。

顶板冒落顶板管理系统化管控无底柱分段崩落法

在井下日常采矿生产作业中极易发生顶板事故，据相关统计,顶板事故占非煤矿山总事故的近30%，且该类事故占重伤以上事故的绝大部分，在矿山轻伤以上事故中也占到了30%以上，给矿山职工的生命健康带来严重威胁，使矿山企业经济效益受到巨大损失。顶板事故除了与矿岩结构有关外，与采矿技术、生产组织、顶板检查管理也有直接关系。因此，有必要对崩落法采矿生产中的顶板事故诱发因素和管理措施进行详细分析。

1　矿山概述

2　矿山顶板安全系统化管控体系

地下矿山顶板安全系统化管控体系如图1所示。该体系将矿山井下顶板的安全管理分为班组级日常管理、车间级专项管理、矿级专业管理等三级顶板管理体系，从顶板安全教育、井下开拓设计、采切施工、顶板安全支护、采场生产作业、安全检查和分析总结等方面进行全过程系统化管理控制，有利于提前预测巷道顶板发展趋势，及早采取必要的安全措施，构建全员参与的顶板管理体系，强化顶板安全教育培训，实现职工培训规范化、制度化；以“分级管理、分线负责、一级对一级负责”为原则，以形成全员、全面、全过程纵横交错的顶板安全管理体系为核心，分工明确、职责到位，充分调动各级管理人员的积极性和主动性；采取逐级安全确认和逐级安全整改落实的顶板闭合管理方式，积极采取不同形式的顶板安全支护方式，以有效控制顶板安全，实现从被动顶板支护向主动顶板管理转变，从根本上为采场生产作业顶板安全提供保障。

图1　顶板安全系统化管控体系

3　井下作业顶板事故产生原因

(1)顶板支护方式选择无针对性。顶板事故大多数为巷道局部冒落及浮石造成的，最直接的原因是岩体裂隙发育，采场顶板支护方式选取不当。

(2)爆破参数不合理。爆破对巷道稳定性的影响主要为：①掘进爆破质量，由于爆破施工操作技术的影响，爆破后超、欠挖严重、轮廓线不平整，甚至出现许多裂缝和裂隙，加大了围岩的不稳定性和支护工作量；②采矿爆破对进路巷道的破坏，装药结构不合理、起爆顺序不当，造成炸药集中，对相邻炮孔、眉线造成冲击破坏，浮石增多形成安全隐患。

(3)顶板检查不规范、处理方式不当。冒顶片帮事故是有预兆的，主观上冒顶事故主要由作业前缺少细致、全面的顶板检查，检查不到位甚至不检查所致。顶板检查操作不当也易引发事故，由于撬毛工站立位置不当、操作技术不熟练造成人员伤亡，或顶板检查与凿岩等与其他作业同时进行造成人员伤亡。

4　顶板管理级别分类

(1)班组级日常顶板管理。巷道顶板出现浮石，体重小，分布也局限于个别部位。顶板管理主要为每班专业排险及现场作业班组日常管理，车间及以上安全技术管理人员行使检查督促班组的职能，即班组开机操作前认真做好“敲帮问顶”工作。

(2)车间级顶板专项管理。安排安全技术管理人员进行专业顶板检查，针对局部顶板破碎地段的顶板进行安全支护，现场采矿技术管理人员应对此进行实时指导、监督。对于已采取安全支护后仍存有隐患或特殊复杂顶板类型时，应及时上报矿级专业管理部门。矿级技术部门应及时制定相应的支护方案及措施并安排相关部门落实执行。

(3)矿级专业管理。对于车间级已采取安全支护后仍存有隐患或特殊的顶板结构类型，即由于采矿方法的要求而出现的或由于爆破质量管理不善而造成的暴露面积较大的顶板，交由矿级以上的采矿专业工程师等组成的专家队伍进行专业管理，实际操作管理上一般交由有研究条件的专业科研院所进行专项课题研究。

5　顶板安全系统化管控措施

5.1全员参与顶板管理

顶板管理应实现全员参与，落实安全生产责任制，明确各自分工职责，确保职工、技管人员、各级领导高度重视顶板安全，进入采场的人员，应及时、主动地排查顶板隐患。从时间上依次进行或从区域上交叉检查共同确认顶板安全，形成全方位、立体的全员顶板检查管理体系，确保采场中的所有人员都关注顶板安全，发现浮石应立即停止作业并进行处理，若无法及时处理或处理效果不佳，应停止相关作业并悬挂警示灯牌(有条件的还可设置防护栏)。

5.2优化开拓设计

在时间和空间上应尽量避开采掘活动对巷道的影响，将巷道优先布置于矿石开采后形成的减压区内。若无法避开采动压力的影响，应尽量避免支撑压力叠加的破坏，尽量缩短支撑压力的影响时间，避免在遗留岩柱下方布置巷道。大断面巷道应布置于稳定坚硬的岩层内，并与其他巷道留有足够的岩柱宽度。为减少构造应力的影响，巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行。

5.3严控采切工程质量

采掘工程质量是顶板管理的基础，从现场管理入手，提高工程质量是防止顶板事故发生的重要措施。因此，工程技术管理人员应经常深入现场，对采掘工程施工的钻凿打孔、装药连钱、起爆、出渣清底等工序进行监督，严格按照采掘质量标准验收，发现问题应及时处理，确保采掘工程质量全部合格，如遇地质构造变化等情况，在保证施工质量的前提下，应重新制定施工方案，通过审查后方可进行施工。

5.4合理采取安全支护

巷道支护差异化管理应秉承“初始设计→现场探查、监测监控→改进完善”的支护设计理念，遵循动态调整流程，实现支护形式和支护参数的动态调整。推进巷道支护设计由“多巷一策、一巷一策”向“一巷多策”转变，根据围岩条件、开采层位、巷道使用要求、采场覆岩移动变化规律，不断优化巷道布置、巷道断面、支护形式和支护参数，促使支护形式更具针对性、有效性，实现巷道支护安全、经济、高效[1]。司家营铁矿地采车间在生产实践中经过技术、管理人员及生产人员的不懈努力，逐步构建了一套完整的顶板管理体系，形成了较完善的顶板安全支护管理实施细则，有效减少了顶板安全事故的发生。

5.5优化采掘技术管理

根据现场实际经验，在无底柱分段崩落法采矿过程中，其脉外运输巷距矿体界限的安全距离保持在10～12 m，避免进路采矿爆破尚未完毕，因爆破振动、上部采区地压的影响，脉外运输巷顶板出现裂缝变形甚至坍塌，给采矿安全生产造成危害。同时在上下分段上也应充分考虑到上下分段爆破振动、应力变化等因素，上下两个分段同时回采时，上分段应超前于下分段，超前距离应使上分段位于下分段回采工作面的错动范围之外，且应不小于20 m[2]。巷道掘进应积极推广光面爆破技术，减少爆破振动对巷道壁的破坏，以不超挖、不产生新裂隙为标准，提高残留炮孔眼痕率。加强现场工作人员的培训指导，提高凿岩精度和装药质量。出矿进路应为矩形巷道，在矿岩软弱面严重的位置可进行微调，改为类三心拱巷道，顶板有一定的弧度使巷道稳定，以减少振动破坏形成浮石[3]。采矿中深孔爆破在装药结构上应采用交错装药结构，避免扇形炮孔空口炸药过于集中破坏进路眉线，不宜仅为控制块度而提高炸药用量，起爆顺序应采用孔间微差爆破进一步减少爆破振动，通过采用合理的爆破参数和现场操作减轻对相邻进路顶板(或炮孔)的破坏。

5.6强化顶板安全检查制度

(1)采场爆破后专业顶板检查。敲帮问顶是避免顶板事故发生最简单、最有效的方法。每天爆破后须进行专业排险工作，专业排险工应经过安全技术培训，严格按操作规程处理顶板浮石，撬毛工至少由2人组成，严禁单人作业，撬毛顺序须由人行道开始，一人排险，一人监督，须使用长柄工具。排险人员站于安全地点，由轻而重、由后向前进行[4]。未处理前严禁人员在附近停留或作业，应及时通知相关人员撤离至安全地点，直至排险完成，在确保顶板作业安全的前提下方可进行其他作业，认真填写《司家营铁矿顶板安全检查表》，并做好相关记录。

(2)各岗位生产作业前的顶板检查。现场作业人员应具有施工前自觉检查顶板安全的良好习惯，每班作业人员应对作业范围内的顶板安全情况进行检查，发现问题，及时处理，若无法处理需及时通知上级领导及专业排险人员处理时，应在顶板危险位置设置警戒线，禁止其他无关人员进入。

(3)安全管理人员日常顶板检查。每天车间安全管理人员应对井下采场进行一次全面的顶板隐患排查，若发现隐患，应明确责任人，并及时制定整改措施，规定整改期限，明确复查人员，对检查出的隐患和专业排险人员的排险情况进行复查，落实隐患整改情况，考核相关责任人，建立顶板隐患整改记录，整改完毕后安全管理人员应进行验收签字，形成日常、专业循环交叉检查—检查、整改落实—复查确认的闭环管理模式。

(4)专业技术人员专项顶板检查。专业技术人员进行顶板安全支护工作时，须全程监督管理，尤其涉及到隐蔽工程的工作，须经过验收合格后方可进行下道工艺施工，保证安全支护质量合格，同时应定期对已采取安全支护的部位进行安全检查(检查锚杆是否脱落、工字架、钢筋是否变形，喷浆是否凸起脱落等)，若发现异常应及时采取措施处理并向上级部门汇报。

(5)矿级安全技术管理人员专业检查。由矿级安全、技术、生产地测部门牵头，定期开展一次顶板专业检查，针对井下采场存在较大顶板安全隐患的部位，应进行现场勘查了解实际情况，通过矿级安全技术专业人员及时制定支护方案，如矿级的顶板专业管理力量无法完成，则可委托给有资质的科研院所进行专题研究。

5.7总结提高顶板安全管理水平

矿山应每月召开一次安全生产会议，对井下各地点的顶板管理情况进行重点分析总结，总结经验，查找不足，落实质量提高方案和措施，不断提高顶板全程系统化管理水平。

6　结　语

为保证司家营铁矿井采生产作业过程中顶板安全，建立了有效的顶板管理机制，根据顶板矿岩的地质结构、稳固程度因素，将井下顶板的安全管理划分为班组级日常管理、车间级专项管理、矿级专业管理三级体系，以形成班组日常检查、车间定期联查、矿级专业检查平行交叉检查为主线，以“分级管理、分线负责、一级对一级负责”为原则，形成全员、全面、全过程纵横交错的顶板安全管理体系为核心，以过程控制为主，对顶板进行专业性的分级管理，有利于提前预测巷道顶板发展趋势，以便及时采取必要的安全措施，充分调动各级管理人员的积极性和主动性，全面提高工作人员的技术能力，切实提高地下矿山顶板管理的技术水平。

[1]中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中华人民共和国标准化委员会.GB 16423—2006金属非金属矿山安全规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

[2]谢火明，阳雨平，任建平，等.凤凰山银矿中厚破碎矿体采矿方案改进[J].现代矿业，2011(6)：13-15.

[3]徐国华.新驿煤矿复合顶板安全管理探索与实践[J].山东煤炭科技，2015(7)：52-53.

[4]孔祥利.加强巷道顶板管理 减少顶板事故发生[J].河北煤炭，2009(4)：27-28.

Establishing and Implement of the Systematic Safety Control System of Underground Roof of Sijiaying Iron Mine

Ye HuishiLi ShenghuiLiu RuyongZheng Wenglong

(Sijiaying Iron Mine Co.,Ltd.,Hebei Iron and Steel Group)

The accident types of underground roof caving of Sijiaying iron mine are summarized,the main factors of underground roof caving accident are analyzed from the aspects of ore-rock structure,mining production organization,blasting damage,supporting pattern and roof examination,the management system of roof safety of underground mine is divided into three sub-systems,they are team level,workshop level and mining level respectively.The whole process of systematic management and control are conducted from the aspects of roof safety education,underground development design,mining cutting construction,roof safety supporting,mining production,security check and analysis summary,to provide the safe and reliable working environment for underground mining.The above analysis results in the paper have some reference for roof safety management of the mines that are adopting the non-pillar sublevel caving mining method.

Roof caving,Roof management,Systematic management and control,Non-pillar sublevel caving mining method

2016-05-27)

叶会师(1985—)，男，工程师，063701 河北省唐山市滦县响堂镇。