采礦過(guò)程中頂板安全管理規(guī)范

一、前言

頂板安全是采礦過(guò)程中的重要危險(xiǎn)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(gè)采礦工作者義不容辭的職責(zé)。冒頂事故對(duì)礦井安全生產(chǎn)危害極大,因此,加強(qiáng)礦山頂板安全管理,科學(xué)預(yù)測(cè)、預(yù)防、預(yù)控井下工作面可能存在的頂板安全隱患,及時(shí)采取有效的防范措施很有現(xiàn)實(shí)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(jì)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(xiǎn)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(gè)主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),某礦6年*發(fā)生9起采場(chǎng)冒頂事故,其中留下不規(guī)則礦柱空?qǐng)龇ú蓤?chǎng)的事故占55.6%;房柱法采場(chǎng)的事故占33.3%;淺孔留礦法采場(chǎng)的事故占11.1%。

2、頂板支護(hù)方法不合理

采場(chǎng)工作面或大斷面掘進(jìn),支護(hù)方法不合理或支護(hù)不及時(shí),是導(dǎo)致冒頂事故的另一個(gè)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(shí),支護(hù)方法不合理或支護(hù)不及時(shí),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(hù)方法不合理或支護(hù)不及時(shí)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(chǎng)內(nèi)松石冒落多半發(fā)生在采場(chǎng)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(méi)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(duì)工作面頂幫缺乏全面細(xì)致的檢查,以及浮石處理時(shí)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?yàn)楫?dāng)事人在處理頂板安全隱患時(shí)站立位置不當(dāng),頂板脫落時(shí)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(wú)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(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)后,對(duì)存在隱患的頂板進(jìn)行行之有效的處理方法,就可以確保安全的情況下進(jìn)行巷道的掘進(jìn)及礦石的回采。

4、防護(hù)用品使用不當(dāng)

在礦井內(nèi)工作時(shí),由于沒(méi)有正確使用防護(hù)用品而使冒頂事故擴(kuò)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(shí),由于安全帽沒(méi)系帶,低頭時(shí)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(duì)井下作業(yè)環(huán)境不了解,又缺少安全知識(shí)技能的培訓(xùn),新老交替銜接不上,不能及時(shí)有效地“敲幫問(wèn)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(méi)有經(jīng)過(guò)安全教育上崗,當(dāng)事人缺乏必要的安全知識(shí),在進(jìn)行錨桿支護(hù)處理頂板險(xiǎn)巖時(shí)被冒落頂板砸傷,造成死亡事故。

二是井下管理人員對(duì)頂板管理不重視,沒(méi)有行之有效的頂板管理辦法和監(jiān)督約束機(jī)制,以致頂板管理松懈,無(wú)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(xiǎn)作業(yè),受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng),礦山井下的險(xiǎn)、累、臟活都由勞務(wù)工來(lái)做,且不少礦山撤消了井下專職排險(xiǎn)工,井下排險(xiǎn)作業(yè)一般由勞務(wù)工兼職。這些勞務(wù)工經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)冒險(xiǎn)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(xiǎn)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(jìn)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(yè)巖頂板:頁(yè)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(kāi)采后形成了大量采空區(qū),隨時(shí)間推移,礦柱的巖體強(qiáng)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(shí)間內(nèi)冒落,對(duì)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(shí),折梁斷柱就會(huì)增加,隨著就出現(xiàn)頂板掉碴現(xiàn)象,掉碴越多,說(shuō)明頂板壓力越大,在這種情況下就會(huì)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(jìn)過(guò)程中頂板下沉引起的采動(dòng)裂隙,尤其是采空區(qū)采動(dòng)裂隙更加明顯。觀察裂縫的經(jīng)驗(yàn)是:流水的裂縫有危險(xiǎn),因?yàn)樗?縫里有黃泥、水銹的不危險(xiǎn),因?yàn)樗抢峡p;茬口新的有危險(xiǎn),因?yàn)樗切律?如果這種裂縫加深加寬,說(shuō)明頂板繼續(xù)惡化易冒落。

4、脫層:頂板快要冒落的時(shí)候,問(wèn)頂時(shí)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(xiàng)以前,有時(shí)因?yàn)槟局ёo(hù)位置不當(dāng)容易出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象,漏頂如不及時(shí)處理,會(huì)使頂板巖繼續(xù)冒落,造成沒(méi)有聲響的大冒頂。

五、防止頂板冒落事故的措施

1、冒頂危險(xiǎn)試探

通過(guò)冒頂危險(xiǎn)試探,對(duì)頂板隱患進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有冒頂危險(xiǎn)的區(qū)域,嚴(yán)禁作業(yè)人員進(jìn)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(shí)間,如果出現(xiàn)木楔松動(dòng)或夾不住了,說(shuō)明裂縫在擴(kuò)大,有冒頂危險(xiǎn)。

b、敲幫問(wèn)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(shí),表明頂板巖層已離層,如敲不下來(lái),就用木支護(hù)在危險(xiǎn)地方支起;如大面積空頂,又敲不下來(lái),應(yīng)把脫離的巖層壓下來(lái)。

c、震動(dòng)法:右手持撬棍,左手指尖扶頂板,用工具敲擊時(shí),如果感到頂板震動(dòng),即使聽(tīng)不到破裂聲,也說(shuō)明此巖石與整體頂板分離。

2、及時(shí)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(qiáng)礦井地質(zhì)工作和采礦方法的實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)原設(shè)計(jì)的采礦方法不斷進(jìn)行改進(jìn),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(qiáng)度,及時(shí)處理采空區(qū)。要控制好采場(chǎng)頂板的穩(wěn)定性,必須要有一個(gè)合理的開(kāi)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(chǎng)暴露面積和采空區(qū)高度等技術(shù)指標(biāo),使采場(chǎng)在地壓穩(wěn)定期間采完。

3、要加強(qiáng)頂板的檢查、觀測(cè)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(duì)頂板松石的檢查與處理,是一項(xiàng)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(duì)一些危險(xiǎn)性較大的采場(chǎng),在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)允許的條件下,應(yīng)盡量采用科學(xué)方法觀測(cè)頂板。目前國(guó)內(nèi)較經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的觀測(cè)手段有光應(yīng)力計(jì)、地音儀及巖移觀測(cè)等。要觀測(cè)摸索不同巖石巖移的規(guī)律,科學(xué)地掌握頂板情況。對(duì)已發(fā)現(xiàn)的不穩(wěn)定工作面頂板,要及時(shí)進(jìn)行處理,并盡可能采用科學(xué)有效的措施(如噴錨支護(hù)等)防止冒頂事故發(fā)生。

4、科學(xué)合理地布置巷道及采場(chǎng)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?yàn)榇怪庇诘刭|(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?yàn)樵谶@些地方布置的工程更易產(chǎn)生冒頂。如井巷工程必須通過(guò)這些地帶,也應(yīng)采取相應(yīng)的支護(hù)措施或特殊的施工方案。井巷、采場(chǎng)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(chǎng)的頂板應(yīng)盡量采用拱形。因?yàn)閲鷰r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(shí),施工難度不大且頂板壓力不會(huì)太集中,頂板穩(wěn)定性較好。

5、加強(qiáng)頂板管理,提高頂板管理的技術(shù)水平一是加強(qiáng)安全教育和安全技術(shù)知識(shí)的培訓(xùn)工作,提高各級(jí)安全管理人員的技術(shù)水平,樹(shù)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?、大錘、木支護(hù)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(xiǎn)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(shí)際,總結(jié)頂板管理的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),從地質(zhì)資料的提供、井巷設(shè)計(jì)、井巷維護(hù)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(wèn)頂程序,通過(guò)看、問(wèn)、聽(tīng)、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(duì)作業(yè)面頂板進(jìn)行認(rèn)真清理,打炮輔助人員在作業(yè)過(guò)程中認(rèn)真注意觀察頂板變化情況,發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)進(jìn)行處理。大面積空頂區(qū)域,要認(rèn)真敲頂,如撬不下來(lái),就采用支護(hù)材料將危險(xiǎn)區(qū)域支撐;如確實(shí)存在安全隱患,就要進(jìn)行壓頂處理或者停止作業(yè)。針對(duì)采空區(qū)采場(chǎng),要對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域使用木滑尺,對(duì)其進(jìn)行觀察記錄;對(duì)特危險(xiǎn)采空區(qū)采場(chǎng),要采用“三強(qiáng)”進(jìn)行采礦;已經(jīng)采完的空區(qū)要拉警戒線或者封閉。