金属矿山顶板安全管理规范
金属矿山地质赋存条件复杂,采矿方法多种多样,有些矿山采用不适当的采矿方法,加上不按正规作业,生产管理不善等原因,自50年代以来,冒顶片帮重大伤亡事故不断发生,根据概略的统计,我国金属矿山的冒顶片帮事故一般占井下各类事故总数的20~30%左右,居井下矿山伤亡事故的第一位。从井下冒顶片帮伤亡事故的分类统计结果来看,属于生产管理方面的原因占45.6%,属于物质技术方面的原因占44.2%。但在实际工作中,所谓物质技术方面的原因,往往与人的因素有关,比如设计和工艺的缺陷、设备设计和维修的缺陷等。从金属矿山发生冒顶片帮伤亡事故的地点来看,巷道发生的事故较采场多。冒顶片帮事故中,大多数是由于局部冒落或浮石冒落所引起。
加强顶板管理安全的重要途径是:根据不同的地质条件,选用合理的采矿方法,尽量减少采矿作业人员暴露在大面积的顶板条件下作业,安全、高效的采矿方法,对降低采矿重大伤亡事故非常重要,坚持合理的开采顺序,即自上而下、由顶到底(上盘到下盘),由远而近的开采顺序,集中作业,贫富兼采;避免到处挖富矿造成作业分散,导致破坏顶板平衡,提高回采强度。采取快掘、快采、快出的办法,提高采场单位面积矿石产量,缩短生产周期,不仅可以提高采矿的劳动生产率,而且可以避开地压显现的活动期,在地压相对稳定的状态下进行采掘作业,达到安全生产。
对于暴露面积较大的采场(例如空场法、留矿法,充填法等)必须实行顶板分级管理法,按照不同的地质条件和不同的采矿方法,将顶板分为一级、二级、三级,按照不同的级别,分别提出不同的顶板管理要求。为了避免浮石冒落引起的伤亡事故,矿山实行的顶板三次检查制(斑前、班中,斑后)。检查顶板松石的方法,过去主要靠锤击听声,处理顶板松石主要依靠撬棍,这种方法不仅工效低。劳动强度大,而且处理松石时如果站立位置不当,操作不慎,还可能使自己本身受到伤害。美国,加拿大等国已在井下采场成功地使用浮石处理机,可有效地防止松石冒落伤人事故,并提高工效。70年代以来还曾不断进行利用红外探测仪检查顶板松石的试验,已经取得了很大的进展。我国研制成功的无线电地音仪,可作出危险顶板冒落的预报。
对巷道型掘进工作面和采场的顶板管理措施主要有以下几方面:
(1)合理选择井巷(洞室)位置、断面形状和大小,包括,巷道布置应避开松软岩层,尽量在坚硬均质的岩体内通过,避免在应力集中区布置巷道,尽量使巷道、洞室的轴向与岩石弱面的走向直交或斜交(大于45~65º)。
(2)正确采用支护形式在金属矿山,岩石条件较稳定,但仍有相当部分的井巷需要支护,金属矿山过去常用的支护结构形式有木支架、金属支架、预应力钢筋混凝土支护、料石砌碹,整体浇灌混凝土碹等支护形式,但目前支护效果最好,工效较高的支护方法是锚喷支护。锚喷支护是一种新的支护技术,主要包括锚杆支护、喷射混凝土支护、锚杆——喷射混凝土支护或喷射混凝土——金属网相结合的锚喷支护等。
(3)减少爆破对巷道稳定性的影响。主要措施包括:①采用空隙间隔装药,减少爆破裂隙;②形成减震带,减少爆破震动。在生产实践中,往往在巷道或边坡一侧的爆区边缘,凿一排较密而不装药的空孔,利用孔空减弱爆炸应力波的传播;③减少炸药用量,采用毫秒电雷管起爆,由于各炮孔所产生的爆破震动相互抵消,使总的爆破震动有所降低;④控制爆破作用方向。迎向最小抵抗线的爆破震动,要比背向间最小抵抗线方向的爆破震动小0.8~2倍;⑤减少大爆破所产生的冲击力,减少爆破对采场底部结构的破坏等。
可用地质力学的方法来分析矿区地质构造的类型和历史,结合矿区的开采情况和地压观测的结果,从地质力学的角度划定矿区和地压活动危险区,从而使地压观测的选点和设计比较合理,可提高地压观测的效果。在地压观测的仪器方面,矿山可使用一种、两种或多种仪器同时进行观测,使用得比较普遍的有地音仪、声波仪、光应力计、地震仪等,其中地音仪的推广使用更为普遍。
金属矿山由于岩石比较坚硬,地表移动下沉过程缓慢,遗留的采空区多数未予处理。应在对地压长期观测的基础上,用地质力学的方法,对采空区情况进行分析,有计划地对一些采空区进行充填,做到基本上控制大面积地压活动所造成的危害,保证矿山安全生产。
