采礦過程中頂板安全管理規(guī)范
一、前言
頂板安全是采礦過程中的重要危險源,如何管理好采礦作業(yè)面的頂板,預(yù)防冒頂事故的發(fā)生是每個采礦工作者義不容辭的職責(zé)。冒頂事故對礦井安全生產(chǎn)危害極大,因此,加強礦山頂板安全管理,科學(xué)預(yù)測、預(yù)防、預(yù)控井下工作面可能存在的頂板安全隱患,及時采取有效的防范措施很有現(xiàn)實意義。
二、頂板事故的表現(xiàn)形式
礦山的頂板巖體冒落事故,依其冒頂片幫的范圍和傷亡人數(shù),一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。本文主要研究局部冒頂和松石冒落,并統(tǒng)稱冒頂事故。
三、冒頂事故產(chǎn)生的原因
這類冒頂事故多發(fā)生在以下幾種情況:在頂板比較破碎的工作面;在巖層層理、節(jié)理、斷層比較發(fā)育易離層的工作面;在深礦井、超深礦井、爆破后頂板安全隱患排除不當(dāng)?shù)墓ぷ髅妗?/p>
冒頂事故的發(fā)生,一般與礦山地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)和組織管理等多方面因素有關(guān)。按事故分類統(tǒng)計資料,屬于生產(chǎn)組織管理方面的原因占45.6%,屬于物質(zhì)技術(shù)方面的原因占44.2%,屬于冒險作業(yè)等因素引起的事故僅占10.2%。
(一)、 生產(chǎn)組織管理方面
1、 采礦方法選擇不合理
采礦方法選擇不合理是引發(fā)冒頂事故的一個主要原因。據(jù)統(tǒng)計,某礦6年*發(fā)生9起采場冒頂事故,其中留下不規(guī)則礦柱空場法采場的事故占55.6%;房柱法采場的事故占33.3%;淺孔留礦法采場的事故占11.1%。
2、頂板支護方法不合理
采場工作面或大斷面掘進,支護方法不合理或支護不及時,是導(dǎo)致冒頂事故的另一個主要原因。當(dāng)工作面附近的頂板巖石比較破碎,構(gòu)造比較發(fā)育時,支護方法不合理或支護不及時,極易造成頂板突然冒頂或片幫,引發(fā)事故。某礦發(fā)生的有人員傷亡的9次冒頂事故中,因支護方法不合理或支護不及時造成的有6次,占66.7%。
3、浮石處理不當(dāng)
巷道內(nèi)松石冒落多半發(fā)生在距工作面10米以內(nèi),采場內(nèi)松石冒落多半發(fā)生在采場頂板并不太高的情況下。浮石處理不當(dāng),撬毛工技術(shù)不熟練,檢查不周,疏忽大意甚至沒有檢查,是造成冒頂傷亡事故的原因之一。浮石處理不當(dāng)所引起的傷亡事故,大多是由于浮石處理前對工作面頂幫缺乏全面細(xì)致的檢查,以及浮石處理時站立的位置不當(dāng)和排除工的技術(shù)不熟練等造成的。神農(nóng)磷礦1991年6月19日頂板冒落事故就是因為當(dāng)事人在處理頂板安全隱患時站立位置不當(dāng),頂板脫落時躲閃不及被砸傷的事故。雖然這幾類頂板存在很大的安全隱患,但是也不是不可避免,頂板發(fā)生變化之前都有一定的預(yù)兆,無論是井下作業(yè)人員還是入井檢查人員要認(rèn)真觀察頂板,進行危險辨識后,對存在隱患的頂板進行行之有效的處理方法,就可以確保安全的情況下進行巷道的掘進及礦石的回采。
4、防護用品使用不當(dāng)
在礦井內(nèi)工作時,由于沒有正確使用防護用品而使冒頂事故擴大化的事例常有發(fā)生。1999年8月,上坑金礦某民工在上山口出碴時,由于安全帽沒系帶,低頭時安全帽落下,正好被上山頂部頂板落下的一塊浮石砸中頭部而死亡。
5、人員管理跟不上
一是井下使用的新工人多,對井下作業(yè)環(huán)境不了解,又缺少安全知識技能的培訓(xùn),新老交替銜接不上,不能及時有效地“敲幫問頂”而引發(fā)事故。宜昌福宜隧道建筑工程公司2007年8月8日的冒頂事故,就是由于新工沒有經(jīng)過安全教育上崗,當(dāng)事人缺乏必要的安全知識,在進行錨桿支護處理頂板險巖時被冒落頂板砸傷,造成死亡事故。
二是井下管理人員對頂板管理不重視,沒有行之有效的頂板管理辦法和監(jiān)督約束機制,以致頂板管理松懈,無人員傷亡的小冒頂事故不斷,有人員傷亡的冒頂事故也就不可避免了。
三是冒險作業(yè),受經(jīng)濟利益的驅(qū)動,礦山井下的險、累、臟活都由勞務(wù)工來做,且不少礦山撤消了井下專職排險工,井下排險作業(yè)一般由勞務(wù)工兼職。這些勞務(wù)工經(jīng)常會出現(xiàn)冒險作業(yè)現(xiàn)象,并由此引發(fā)一些冒頂傷亡事故。某礦2000年6月就發(fā)生一次因勞務(wù)工在井下冒險作業(yè),導(dǎo)致2人受輕傷的冒頂事故。
(二)、頂板自身結(jié)構(gòu)差
1、破碎帶頂板:在靠近斷層、裂隙的巖性比較破碎,巖層層理、節(jié)理比較發(fā)育,影響生產(chǎn)的正常進行且容易出現(xiàn)安全事故,而且很容易給回采造成隱患。
2、大面積空頂頂板:由于地質(zhì)條件的影響,造成工作面空頂區(qū)域。
3、伴有滴水頂板:很多切割的頂板伴有滴水,由于滴水的存在,致使頂板層與層之間的摩擦力逐漸變小,存在安全隱患。
4、頁巖頂板:頁巖頂板的顯著特性是層狀分布且脆而薄,層與層之間比較光滑,摩擦力較小,容易脫層。
5、采空區(qū)頂板:房柱法開采后形成了大量采空區(qū),隨時間推移,礦柱的巖體強度下降,采空區(qū)面積增大,造成部分礦柱因應(yīng)力轉(zhuǎn)移而使荷載增加,在外力作用下容易使礦柱發(fā)生連鎖垮塌,并且大面積頂板容易在較短時間內(nèi)冒落,對生產(chǎn)設(shè)施、人員造成很大的隱患。
四、頂板冒落前的預(yù)兆
在正常情況下,頂板冒落前都有預(yù)兆:
1、掉碴:頂板嚴(yán)重破裂時,折梁斷柱就會增加,隨著就出現(xiàn)頂板掉碴現(xiàn)象,掉碴越多,說明頂板壓力越大,在這種情況下就會出現(xiàn)冒落。
2、片幫:冒頂前巷道或采區(qū)幫壁或礦柱所受壓力增加,變得松軟,片幫規(guī)模增大,次數(shù)增多。
3、裂縫:頂板的裂縫,一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙,一種是由于巷道掘進過程中頂板下沉引起的采動裂隙,尤其是采空區(qū)采動裂隙更加明顯。觀察裂縫的經(jīng)驗是:流水的裂縫有危險,因為它深;縫里有黃泥、水銹的不危險,因為它是老縫;茬口新的有危險,因為它是新生的,如果這種裂縫加深加寬,說明頂板繼續(xù)惡化易冒落。
4、脫層:頂板快要冒落的時候,問頂時往往有空音發(fā)出,出現(xiàn)這種現(xiàn)象頂板易脫落。
5、漏頂:破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒項以前,有時因為木支護位置不當(dāng)容易出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象,漏頂如不及時處理,會使頂板巖繼續(xù)冒落,造成沒有聲響的大冒頂。
五、防止頂板冒落事故的措施
1、冒頂危險試探
通過冒頂危險試探,對頂板隱患進行檢查,發(fā)現(xiàn)有冒頂危險的區(qū)域,嚴(yán)禁作業(yè)人員進入作業(yè)。具體方法有:
a、木楔法:在裂縫中打入小木楔,這一段時間,如果出現(xiàn)木楔松動或夾不住了,說明裂縫在擴大,有冒頂危險。
b、敲幫問頂法:用大錘敲擊頂板,聲音清脆響亮的,表明頂板完好;發(fā)出空空或嗡嗡的聲響時,表明頂板巖層已離層,如敲不下來,就用木支護在危險地方支起;如大面積空頂,又敲不下來,應(yīng)把脫離的巖層壓下來。
c、震動法:右手持撬棍,左手指尖扶頂板,用工具敲擊時,如果感到頂板震動,即使聽不到破裂聲,也說明此巖石與整體頂板分離。
2、及時調(diào)整采礦工藝,保證合理的暴露空間和回采順序,有效控制地壓要加強礦井地質(zhì)工作和采礦方法的實驗研究,對原設(shè)計的采礦方法不斷進行改進,找出適合本礦山不同地質(zhì)條件下的高效安全的采礦方法,加大采礦強度,及時處理采空區(qū)。要控制好采場頂板的穩(wěn)定性,必須要有一個合理的開采順序,因此要合理確定相鄰兩組礦脈的回采順序;要根據(jù)不同的地質(zhì)條件和采礦方法,嚴(yán)格控制采場暴露面積和采空區(qū)高度等技術(shù)指標(biāo),使采場在地壓穩(wěn)定期間采完。
3、要加強頂板的檢查、觀測和處理,提高頂板的穩(wěn)定性。頂板松石冒落往往是造成人員受傷的重要原因。對頂板松石的檢查與處理,是一項經(jīng)常性而又十分重要的工作,必須固定專人按規(guī)定的制度工作,才能確保頂板安全生產(chǎn),防止松石冒落頂板事故發(fā)生。對一些危險性較大的采場,在技術(shù)、經(jīng)濟允許的條件下,應(yīng)盡量采用科學(xué)方法觀測頂板。目前國內(nèi)較經(jīng)濟簡便的觀測手段有光應(yīng)力計、地音儀及巖移觀測等。要觀測摸索不同巖石巖移的規(guī)律,科學(xué)地掌握頂板情況。對已發(fā)現(xiàn)的不穩(wěn)定工作面頂板,要及時進行處理,并盡可能采用科學(xué)有效的措施(如噴錨支護等)防止冒頂事故發(fā)生。
4、科學(xué)合理地布置巷道及采場的位置、規(guī)格、形狀和結(jié)構(gòu) 要避免在地質(zhì)構(gòu)造線附近布置井巷工程,因為垂直于地質(zhì)構(gòu)造線方向的壓應(yīng)力最大,是巖體產(chǎn)生變化和破裂的主要因素。要避免在斷層、節(jié)理、層里破碎帶、泥化夾層等地質(zhì)構(gòu)造軟弱面附近布置井巷工程。因為在這些地方布置的工程更易產(chǎn)生冒頂。如井巷工程必須通過這些地帶,也應(yīng)采取相應(yīng)的支護措施或特殊的施工方案。井巷、采場的形狀和結(jié)構(gòu)要盡量符合圍巖應(yīng)力分布要求。因此,井巷和采場的頂板應(yīng)盡量采用拱形。因為圍巖的次生應(yīng)力不僅與原巖應(yīng)力和側(cè)壓系數(shù)有關(guān),而且還與巷道形狀有關(guān)。采用拱形形狀時,施工難度不大且頂板壓力不會太集中,頂板穩(wěn)定性較好。
5、加強頂板管理,提高頂板管理的技術(shù)水平一是加強安全教育和安全技術(shù)知識的培訓(xùn)工作,提高各級安全管理人員的技術(shù)水平,樹立“安全第一”的思想,遵章守紀(jì),建立群查、群防、群治的頂板管理制度。在各工作面?zhèn)溆星斯鳌⒋箦N、木支護材料,設(shè)立專人或兼管人員具體負(fù)責(zé)各工作面的排險工作,設(shè)立警告標(biāo)志,做好交接班制度等。二是結(jié)合礦山實際,總結(jié)頂板管理的經(jīng)驗教訓(xùn),從地質(zhì)資料的提供、井巷設(shè)計、井巷維護技術(shù)、施工管理,制訂出一套完整的井巷施工頂板管理標(biāo)準(zhǔn),為科學(xué)有效地管理頂板提供技術(shù)支持。
6、掌握正確的頂板隱患處理方法。作業(yè)人員要遵守正確的敲幫問頂程序,通過看、問、聽、撬、支、壓、撤等一系列的檢查手段,了解和處理頂板安全隱患。例如:“一人照明、一人敲”、“先外后里,先兩幫后中間”等等,對作業(yè)面頂板進行認(rèn)真清理,打炮輔助人員在作業(yè)過程中認(rèn)真注意觀察頂板變化情況,發(fā)現(xiàn)隱患及時進行處理。大面積空頂區(qū)域,要認(rèn)真敲頂,如撬不下來,就采用支護材料將危險區(qū)域支撐;如確實存在安全隱患,就要進行壓頂處理或者停止作業(yè)。針對采空區(qū)采場,要對危險區(qū)域使用木滑尺,對其進行觀察記錄;對特危險采空區(qū)采場,要采用“三強”進行采礦;已經(jīng)采完的空區(qū)要拉警戒線或者封閉。
