[张路璟]地下铁矿冒顶事故分析及防范对策

2018年11月01日 来源: 新余新闻网

地下铁矿冒顶事故分析及防范对策

新余市安全生产监督管理局  张路璟

随着露天铁矿开采的逐渐萎缩,我市大部分铁矿的开采不同程度地转为了地下开采,而大部分井下采矿场事故跟采场冒顶有关,冒顶是地下矿山最大的安全风险。如在良山铁矿历年来的井下采掘作业中,发生了不少冒顶事故,2013年太平深部矿区冒顶造成相关方死亡1人,2014年良山矿区冒顶造成相关方死亡2人,2015年多次发生采空区顶板冒落将运矿汽车和装矿车辆砸坏,所幸未造成人员伤亡;2016年12月31日渝水区博泰矿业土江桥赤铁矿冒顶造成死亡1人,采空区冒顶已严重威胁到井下作业人员的安全,因此,地下铁矿冒顶事故防范工作是非煤矿山安全监管重点。

一、冒顶事故原因分析

从我市历年发生的冒顶片帮事故来看,大多数为局部冒落及浮石引起的,而大片冒落事故相对较少,引发冒顶事故的原因主要有以下几个方面:

一是采矿方法不合理和顶板管理不善。采矿方法不合理,采掘顺序、凿岩爆破、支架放顶等作业不妥当,是导致此类事故的重要原因;

二是缺乏有效支护。支护方式不当、不及时支护或缺少支架、支架的支撑力和顶板压力不相适应等是造成此类事故的另一重要原因;

三是检查不周和疏忽大意。在冒顶事故中大部分属于局部冒落及浮石砸死或砸伤人员的事故,这些都是由于事先缺乏认真、全面的检查、疏忽大意等原因造成的;或由于顶板受到爆炸波的冲击和震动而产生新的裂缝及使原有断层和裂缝增大,破坏了顶板的稳固等原因造成的。

四是浮石处理操作不当。浮石处理操作不当引起冒顶事故,主要是没有掌握浮石情况而造成的,如撬前落后,撬左落右,撬小落大等;此外还有处理浮石时站立的位置不当;撬毛工的操作技术不熟练等原因,如渝水区博泰矿业土江桥赤铁矿冒顶事故就是撬毛工缺乏操作知识,垂直站在浮石下面操作所造成。

五是地质矿床等自然条件不好。如果矿岩为断层、褶曲等地质构造所破坏。形成压碎带。或者由于节理、层理发达、裂缝多再加上裂隙水的作用。破坏了顶板的稳定性,改变了工作面正常压力状况,因而容易发生冒顶片帮事故。对于回采工作面的地质构造不清楚,顶板的性质不清楚(有的有伪顶、有的无伪顶、还有的无直接顶只有老顶),容易造成冒顶事故。

六是不遵守操作规程进行操作、精神不集中、思想麻痹大意、发现险情不及时处理、工作面作业循环不正规、推进速度慢、爆破崩倒支架等,都容易引起冒顶片帮事故。

二、防范对策

1、开展地下开采地质安全风险隐患分析

地质构造对井下开采安全施工的影响非常重要,一要把握地质的断裂构造,由于断裂构造存在次生X断裂构造(裂隙),在形成下宽上窄的情况下极易出现冒顶;在沿采场长轴方向出现张型断层时极易形成冒顶;断层临近采场矿柱或出现在矿柱中时,矿柱的完整性受到破坏,矿柱容易从断层下盘开始出现片帮现象,从而形成矿柱周围顶板冒顶;采场出现张性断裂构造时(断裂带达0.5 m以上),断裂构造附近极易出现冒顶。二要把握褶皱(曲)构造。在多重叠加褶皱(曲)发育的地段,由于地层受到多次挤压而形成褶皱(曲),岩层层面(片里面)在挤压过程中由于岩层变形不一而形成隐性脱层,在施工过程中裂隙破坏层面的完整性时,采场顶板容易脱落而形成冒顶。三要把握岩层层位。当井下采场矿体直接顶板围岩为二云母石英片岩时,采场最大设计宽度为15 m比较安全;当采场顶板围岩为绿泥石英岩时,采场最大设计宽度应不超过10 m,否则极易出现采场冒顶。2005年,新余下坊矿区3号斜井2号采场在回采过程中,顶板围岩为绿泥石英岩,当时该采场宽度为12 m,出现了大面积冒顶现象(冒顶面积90多平方米)。

2、合理布置井下开采方案及矿柱位置和制定相对防范措施

地下矿山井下开采,暴露面积最大的是井下采场。在布置开采宽度时,应该对直接顶板岩石进行力学分析并考虑矿体厚薄程度;井下采场出现断层(裂)时,尽量将矿柱布置在断裂构造的下盘且与断裂破碎带错开,并适当增大矿柱尺寸;根据具体现状制定相对防范措施:一是在井下采场拉底过程中,如果顶板存在脱层现象,应等顶板形成穹拱形状(顶部压力向两帮转移)且稳定后,再实施回采作业;二是井下采场出现新断裂构造时,应及时留保安矿柱(或永久矿柱),无法留出矿柱时应等顶板形成穹拱形状后再做处理;三是在井下采场挑顶过程中,要注意顶板脱层现象(特别注意矿岩交界附近)。由于采场拉底已经形成,采场暴露面积已经较大,如果此时脱层有可能发生大面积冒顶事故。出现类似现象时,应先停止施工,观察7天以上,等采矿场顶板形成穹拱形状后,在岩层无脱落情况下开始处理顶板松石。处理时,应从顶板稳固地段逐步向脱层地段进行处理,并尽可能保留部分矿石进行护顶。如果岩层经过2周仍无法稳定,则永久停止采场施工;四是留意井下采场间隔矿柱的形态变化,在井下采场从开始到结束的施工过程中,都应该密切观察矿柱的大小,留意其是否受断裂构造损坏,若损坏,采场暴露面积将翻倍,此时施工安全性风险将呈数倍增加。

3、以顶板管理为重点,强化矿山安全专业管理

一要根据铁矿历年地下开采的实际现状,并参照国内类似开采矿山单位的成功经验,确定采场最大暴露面积、矿柱设置和爆破工艺等方面的的技术参数,在矿区地质构造复杂的区域,特别是褶皱、断层、裂隙、片理发育时,可适当减小矿房暴露面积。

二要加强顶板、空区、地压的专业安全管理,特别是专业技术人员要做好现场施工的技术指导工作。

三要严格遵守采矿工艺,采矿方法、回采顺序、爆破工艺等必须符合设计要求。

四要合理布置采场,上下中段或同一中段邻近的爆破作业面应合理错开,防止爆破震动对采场顶板造成破坏。

五要设置矿柱应充分考虑采场地质情况,对在回采过程中对出现断层、破碎带等地质条件较差的采场,应根据实际情况及时调整矿柱的位置、结构等。

六要落实顶板分级管理制度,回采作业前,必须“敲帮问顶”,处理顶板和两帮的浮石,确认安全后方准进行作业。严禁人员进入中深孔采场进行铲装等作业。

七要对采空区应及时进行实测上图,检查矿柱是否按要求保留,采场施工是否按设计施工。

八要配置顶板松浮石检查、处理专业人员。安排专业人员对井巷和采场顶帮稳定性进行检查。

九要加强应急处置。发现采空区、巷道顶帮有松浮石时,立即组织人员进行处理,如顶帮出现较大范围的垮塌迹象时,将作业人员及时撤出,并组织专业技术人员进行现场“会诊”。

十要加强安全培训和隐患排查治理。以加强井下现场管理和班组建设为重点,提高矿山安全标准化管理水平,建立安全生产长效机制。将相关方纳入车间统一管理,重点做好检查、培训、隐患整改、入井管理、班组建设以及领导带班下井等基础管理工作。加强事故案例教育,组织员工学习地下矿山事故案例。制作金属和非金属地下矿山企业十条规定和十种事故类型和“双十条”明白卡,并发放至每个班组和相关方每一位员工,提高员工安全意识。

[责任编辑:邓彬]
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