地下矿山开采技术安全管理策略
摘要: 在地下矿山开采技术运用过程中,会形成一定的安全风险,如矿柱回采作业、爆破作业存在着围岩、顶板坍塌的风险,以及在开采过程中受到安全管理、人员安全意识、矿山地质条件等多方面的影响,也会诱发安全风险。基于此,本文针对地下矿山开采技术安全管理进行了论述,提出了安全管理面临的监控、人员及预警管理等的难点,并就空场采矿技术、充填采矿技术、崩落采矿技术等进行安全管理策略的阐述,以期作为地下矿山开采技术安全管理中的经验借鉴。

生产安全是地下矿山开采安全管理的重中之重,而开采技术安全管理的质量与水平,直接决定着地下矿山开采的安全情况。但由于地下矿山开采技术的不同,形成的安全风险也不相同,需要在安全管理中,基于开采技术运用形成的安全风险,制定并使用针对性的安全管理策略,以提高安全管理的实效性、科学性,保障地下矿山开采技术运用的安全、开采人员的安全。

1.地下矿山开采技术安全管理面临的难点

1.1安全监控存在空白

地下矿山开采位于地下深处,深部开采的深度超过了600m,开采的技术难度高、安全风险大。在开采技术安全管理中,受到地下空间的局限,直接影响到地下矿山开采过程实时监控与检测的效果,采矿监控存在一定的空白区域,未能实现对地下矿山开采现场的全面覆盖,数据反馈不及时、不准确,导致安全管理工作的滞后,管理质量与效率的下降,成为开采技术安全管理中的堵点与痛点。

1.2开采技术水平良莠不齐

地下矿山开采对于矿山企业的开采技术水平、安全管理水平均有着较高的要求。但从矿山企业方面来看,开采技术与安全管理水平参差不齐,大型的矿山企业无论是开采人员还是开采技术、开采设备装备等,均要好于中小型矿山企业。部分中小型矿山企业开采人员技术水平偏低,尤其是一线的开采人员,主要来自于农民工,安全知识储备、安全意识、安全技能等较为薄弱,增加了安全管理的难度。部分采矿工程队伍安全管理缺失,或者是安全标准设置不合理,形成一定的地下矿山开采安全风险。

1.3安全预警管理不到位

影响地下矿山采矿安全的因素较多,包括了人员、矿山地质条件、开采技术运用、开采机械设备运行等多个方面,产生多种类型的安全风险,如坍塌、透水、瓦斯爆炸、毒气中毒等。需要在矿山开采技术安全管理中,切实做好安全预警工作,及时的发现安全风险,并超前有效的治理安全风险,防范安全事故的发生。然而从地下矿山开采安全预警管理实际情况来看,预警管理落实不到位,再加上环境安全监控系统建设的滞后,导致安全风险预判的失效,安全预警管理的缺失,增加了地下矿山开采技术安全管理的风险性。

2.地下矿山开采技术安全管理策略

2.1空场采矿技术安全管理

空场采矿技术适用于整体稳定性良好的地下矿山,沿着矿山走向进行开采,需要合理的设置矿房和矿柱。在回采阶段,顶板以矿柱为支撑,回采结束后,视开采现场环境安全情况,回采或不回采矿柱。该技术在地下矿山开采中的运用经济性好,开采效率高,应用中的不足是留下采空区与矿柱。在空场采矿技术安全管理工作中,需要做好以下几个方面的安全管理工作:一是加强采空区顶板的安全监测工作,密切关注空场采矿过程中形成的空间、围岩、顶板等,监测及观察其位移与变形情况,以便于超前治理安全隐患,保证空场采矿的安全;二是有效防范冒落危害,根据地下矿山实际的地质条件、开采情况,并结合空间、围岩与顶板等监测数据,评估地压活动情况,进行空场采矿技术方案的调整与改进,如优化矿块的结构参数,重新制定爆破方案等,将地压活动控制在地下矿山开采的安全标准要求范围内;三是加强矿柱安全管理,安排专人检查矿柱的尺寸、形状与整体结构的稳定性,避免矿柱在地下开采期间失稳,当发现矿柱不符合安全要求时,需立即进行加固或是支护,维持矿柱的承载能力与可靠性;四是在回采过程中,妥善及时处理好采空区,并且要尽量维持顶板原状,尤其是在深孔爆破时,应准确的控制钻孔的深度,将爆破影响控制在最小程度;五是加强开采人员的安全教育培训工作,如开展地下矿山安全开采警示教育,利用典型案例及惨痛的教训,强化人员安全意识,并加强开采人员开采技术与安全技术培训,规范其操作行为,提升其安全技能水平,打牢地下矿山安全管理的人员思想基础与技术基础。

2.2充填采矿技术安全管理

充填采矿技术通常用于回采环节,在回采过程中使用充填料充填采空区,不仅可及时的处理采空区,还可为回采创造安全的开采环境。该技术适用于形态复杂、结构不稳定、地表需要保护、矿石具有自燃性等的地下矿山。根据充填材料的不同,可分为干式、水砂、胶结等充填技术,通过使用充填材料充填采空区可有效的控制住围岩变形与地压活动,提升地下空间环境的安全性。在充填采矿技术安全管理中需要做好以下几点措施,一是安全出口管理,地下充填采矿现场最少设置两个出口,通风井维持通畅;二是设置好顺路行人井、溜矿井及泄水井,如果采用水砂充填技术,砂石的最大粒径<1/4管径,如果使用胶结充填技术,胶结填料的最大粒径<1/5管径;三是上向分层充填,需依次完成充填井、联络道、底部结构等施工,建立充填施工过程中的安全通道及良好的通风条件。以及在采矿作业中,应逐点爆破,不可对整个分层进行一次性爆破;四是采取分层回采、分层充填方案,以维持开采空间地压活动的稳定性;五是在爆破作业中,钻孔需要均匀的布置在工作面上,形成一个拱形结构,以及还要保证炮眼孔装药量计算的准确性,避免爆破引发围岩、顶板等的坍塌现象;六是如果使用干式充填技术,应注意加强采矿空间的通风与除尘管理,同时采矿人员需要做好自身的防护工作。

2.3崩落采矿技术安全管理

崩落采矿技术一般适用于地表允许崩落的条件下,实际运用中会造成一定的矿石损失。通常是在开采矿石后,直接崩落矿体上盘的围岩,在回采时则是按照矿块顺序进行回采。崩落采矿技术使用崩落方法的不同,采用的安全管理策略也不相同。例如,壁式崩落采矿技术,在开采方案设计中,应加强放顶、控顶等的安全设计。并且在放顶之前,全面排查开采现场可能存在的安全隐患,以及清理巷道、放顶作业范围内的所有人员;在密集支柱作业中,间隔5m设置一个安全出口,宽度不可小于1m;放顶后严禁人员进入落顶区,如果放顶未能达到设计的落顶要求,需精心策划第二次放顶。在分层回采时需在确定落顶区安全的情况下,才可开始回采。如果是相邻中段同时回采,两个中段回采的工作面应保持20m远的距离。有底柱分段崩落采矿技术,需要加强开采现场电耙道的安全管理,保证其有独立的进风与回风道,联络道需设置在电耙绞车的后方且是入风侧,而且耙运的方向要与风流方向相反。以及在挤压爆破作业中,应注意预防悬拱,需要爆破人员准确的控制好放矿量。

结语:地下矿山开采的安全风险类型多,且风险发生具有不确定性,增加了开采技术安全管理的需求及管理的难度。需要地下矿山开采安全管理人员,加大开采技术安全管理策略的研究力度,在管理实践中不断地总结经验教训,查找安全管理中的不足,运用新的安全管理理念、管理方法及管理手段,推动地下矿山开采技术安全管理的高质量发展,筑牢安全管理的根基,保障地下矿山开采的安全。 

参考文献:

[1]陈剑.关于地下矿山开采技术及其趋势的探讨[J].测绘与勘探,2022,4(3):70-72.

[2]黄杰,王智峰,谭成杰.安全专业与专业安全在地下矿山安全管理中的探讨[J].西部探矿工程,2022,34(1):4-4.