矿山工程安全设计关键技术研究

丁 旭

西部黄金股份有限公司

矿山工程安全设计关键技术研究

丁 旭

西部黄金股份有限公司

矿产资源是经济发展的物质基础，对矿产资源的开发利用是我国现代化发展的必然要求。随着矿山工程的建设发展，矿产资源的开发程度逐渐加深，矿山开发工程中的安全事故也越来越多。为提高矿山工程的安全水平，对矿山工程进行安全设计是十分有必要的。基于这种情况，本文从矿山工程的安全设计出发，对其中的关键技术进行研究，从而提高矿区安全水平，保障工作人员的生命安全。

矿山工程；安全设计；关键技术

一、我国矿山工程现状

我国矿山在矿床开采过程中，涉及到的各种矿山工程如巷道、矿柱、矿房、边坡等，其稳定性对矿床的顺利回采具有十分重要的意义。矿山工程的不稳定，如巷道的垮落、矿柱的破坏、顶板的冒落、边坡的滑移，不但扰乱矿山的正常生产，而且严重威胁作业人员的人身安全和设备的正常运行，造成地下资源的损失。据国内外相关统计显示，由于矿山工程的失稳而导致采矿作业人员伤亡的事故，占矿山总伤亡事故的百分之六十以上。由于我国目前采矿科学技术水平还比较低，采矿设备和工艺也比较落后，矿山工程的设计与施工大多处在用已知工程类比法解决问题的阶段，许多实践经验还没有推行为普遍方法。

二、矿房安全设计

大多数矿山发生安全事故都是由于岩石失稳造成的。岩石失稳是指岩石在应力作用下稳定性遭到破坏的状况，在这个受破坏的过程中，还伴随着能量释放、变形等一系列现象。分析这种现象，能有效地了解矿山岩石的稳定性。一般来说，矿山岩石质地较硬但也具有一定的脆性，其抗压能力较强，相反抗拉能力较弱时，当矿山岩石受到应力作用，岩石内部会产生内力，且不同截面产生的内力并不相同。矿山岩石单位面积受到的应力和内部产生的应力是可以通过相关的受力分析计算出来的，矿房的跨度是影响矿房安全的重要因素，对矿房、矿柱的数量有着直接影响。大部分矿房的数量都是凭借经验来确定的，与测试计算的数据有一定的差异，计算得出的矿房跨度也并不一定都是小于实际经验的跨度，只是根据不同的矿山岩体的不同情况，通过计算公式可以得出，在矿山岩石可承受的抗拉强度之内的合理跨度，更有效的利用岩石本身的强度使应力合理分布，同时充分发挥矿山岩石的结构潜力，从而增加矿山工程的经济效益。

三、矿柱的安全规格

矿柱是矿房的重要支柱，也是承受应力的重要载体，与矿山工程的安全有着直接关系，与矿石回采率也有着重要关系。一般来说，不同的状况下，矿山工程中的矿柱受力情况与岩石的抗压抗拉能力有很大的区别，而且，目前还没有统一的计算公式能得出准确结果。但是，当情况具体到某一个矿区时，可以通过调查矿区岩石的储存状况或者相关的测试，分析计算得出更合理的矿柱尺寸。一般来说，通过计算得出的矿柱尺寸准确性更强，有相关实验得出，合理的矿柱尺寸还能增加一定的矿石回采率。虽然目前还没有准确统一的计算方法，但是通过不同的计算、分析，得出的数据一般相差不大，具有一定的科学性。在实际情况中，由于矿石的自身构造、岩石裂缝、应力作用或者地质状况等因素的影响，增加了计算难度。可以通过实地调查、检测试验来避免这些因素，进而找出其中规律，使结果更具科学性和准确性。

四、采空区的安全设计

经过长时间的矿石开采，矿区会形成采空区。采空区的存在，是矿山工程中的一大安全隐患，对于施工人员和施工机械都有可能造成不同程度的影响。处理矿山采空区的方法有垮落法、充填法、支撑法、缓慢下沉法这四种方法。在我国的矿山工程中运用较多的就是垮落法和充填法，这两种方法在不同的方面有优有劣，具体哪个更具有优势还不能片面确定。最理想的状态是通过一定的技术手段，对于地表允许垮落的矿区，在矿石开采过程中，保证采空区的挡板不会掉落造成安全事故。在矿区开采结束后能较轻易的将挡板取下，避免形成安全隐患。而对于不允许垮落的地表矿石开采区，能够不进行垮落也不进行填充，通过技术手段维持矿区的岩石稳定，减少安全事故的发生。在采空区安全处理的实际研究中，德国曾经使用将采矿柱用矿尾砂胶结填充支撑矿房的方法来增加矿房的支撑力。这种方法既保证了矿区岩层不易陷落，又保护了地表环境，提高了经济效益。这种处理方法，有效的减少了矿山工程对地表环境的破坏，这也是新时期矿区安全管理和采空区处理的重要经验。

五、安全设计的重点

对矿山工程的设计直接关系着矿山工程的安全状况和经济利益，它也是矿山采空区处理的重要依据。所以，在进行矿山工程的安全设计之前，要进行充分的试验研究。对于矿区的地质情况、应力分布状况等要有充分的了解，只有在准备充分的前提下，才能更好的进行安全设计，进而保证其合理性。从矿区的准备初期到开采过程，再到后期的采空区处理等一系列过程，都要有具体的安全设计线路，

理论是实践的基础，那么矿区工程中的岩体力学就是采矿工程的重要理论基础。它为矿山工程的开采和开展实际工作提供了理论依据。特别是在采空区的治理问题中，岩体力学的运用更是至关重要。对于处理可能陷落的矿山采空区，需要采用垮落或者填充的方法，使用有效的技术手段支撑矿洞，保证矿区岩体的完整性。还可以通过岩体力学的研究确定合适的处理方法，从而保证经济效益与矿山工程的安全问题都能得到解决。

总而言之，矿山工程的安全设计直接关系着矿区工作人员和施工机械的安全。因此，对矿区工程的安全研究工作才是当下的重点工作，对于矿房的跨度研究、矿柱的安全尺寸确定以及处理采空区的工作，是最主要的安全设计重点。要保证专业的理论知识与实际工作相结合，从而使矿区生产的经济效益最大化，保证矿山工程的施工安全，促进我国矿山工程持续、健康的发展。

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