非煤礦山常見事故與預(yù)防（上）
——透視冒頂片幫和礦井透水事故

非煤礦山常見事故與預(yù)防（上）
——透視冒頂片幫和礦井透水事故

在全國“第十個安全生產(chǎn)月”活動期間，湖南省安全監(jiān)管局將針對重點行業(yè)企業(yè)常見的事故隱患，組織開展“專家一堂課”活動，讓非煤礦山、危險化學(xué)品、煙花爆竹、冶金等行業(yè)企業(yè)從業(yè)人員普遍接受一次安全教育。本期專家大講堂由湖南第一工業(yè)設(shè)計研究院礦山專家文際坤為我們講授《非煤礦山常見事故與預(yù)防》，這也是“專家一堂課”之一。講堂分上下兩期，本期為大家介紹的是冒頂片幫和礦井透水事故與預(yù)防。

改革開放以來，我省礦山企業(yè)蓬勃發(fā)展，為國民經(jīng)濟(jì)高速增長作出了很大貢獻(xiàn)。但由于礦山工作環(huán)境和工作條件的特殊性，礦山企業(yè)發(fā)生各種自然災(zāi)害和人身傷亡事故的幾率較高。增強安全意識，掌握安全知識，提高從業(yè)人員的安全素質(zhì)，成為了一項迫切任務(wù)。就我省來說，非煤礦山種類繁、分布廣、規(guī)模小、戶數(shù)多、基礎(chǔ)差，一直是事故多發(fā)的領(lǐng)域，每年安全事故死亡人數(shù)僅次于交通事故和煤礦事故，在各行業(yè)中位居第三位。非煤礦山事故以冒頂片幫、礦井透水、中毒窒息、邊坡事故為常見。

一、冒頂片幫事故

冒頂片幫一直是地下礦山開采中最受關(guān)注的礦山安全問題。統(tǒng)計資料表明，冒頂片幫事故發(fā)生比例居各種礦山事故之首，死亡人數(shù)的比率也最高。

從圖1-1可知，2010年全國非煤礦山生產(chǎn)安全死亡事故中，冒頂片幫事故高居榜首，比例約為25.03%。

圖1-1 2010年全國非煤礦山主要事故類型死亡人數(shù)比例圖

什么是冒頂片幫

冒頂、片幫是地壓顯現(xiàn)的結(jié)果。巖石在地殼內(nèi)部是處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，礦山開采、切割巖礦導(dǎo)致井巷周圍的應(yīng)力重新分配，致使巖礦發(fā)生變形、開裂、移動和破壞。如果技術(shù)措施和組織管理不當(dāng)，就可能形成頂板巖石的冒落。按照冒落的部位，頂部垮塌稱為“冒頂”，側(cè)壁坍塌稱為“片幫”。二者常同時發(fā)生，統(tǒng)稱為冒頂片幫。

頂板巖體冒落造成傷害的叫冒頂（落）事故。依其冒頂片幫的范圍，一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。大冒頂通常發(fā)生在沉積礦床開采的礦山。例如：2006年8月19日19時10分，湖南省石門縣蒙泉鎮(zhèn)天德石膏礦、澧南石膏礦兩礦井下冒落約2.72萬m2，造成9人死亡，3人受傷的較大事故。局部冒頂和松石冒落，統(tǒng)稱冒頂事故。這類冒頂事故多發(fā)生在頂板比較破碎的工作面；巖層層理、節(jié)理、斷裂比較發(fā)育，易離層的工作面；超深礦井和爆破通風(fēng)后排除工作不當(dāng)?shù)墓ぷ髅妗?/p>

冒頂片幫事故的誘因

冒頂片幫事故的發(fā)生，一般與生產(chǎn)管理、物質(zhì)技術(shù)、冒險作業(yè)等多方面因素有關(guān)。各自的比例見圖1-2。

圖1-2 冒頂片幫事故分類統(tǒng)計

具體誘因有：

1、采礦方法不合理和頂板管理不善

采礦方法不合理，采掘順序、鑿巖爆破、支架放頂?shù)茸鳂I(yè)不妥當(dāng)，是導(dǎo)致此類事故的重要原因。例如，某鐵礦不考慮本礦的礦床地質(zhì)與開采技術(shù)條件，生搬硬套某銻礦護(hù)頂層的經(jīng)驗，發(fā)生頂板冒落致使5人死亡的慘痛事故。

2、缺乏有效支護(hù)

支護(hù)方式不當(dāng)、不及時支護(hù)或缺少支架、支架的支撐力和頂板壓力不相適應(yīng)等是造成此類事故的另一重要原因。尤其是遇頂板巖石破碎時，缺乏有效支護(hù)極易造成頂板突然冒頂或片幫。例如，某礦采場頂板與底盤的走向斷層相交形成了三角巖構(gòu)造，對此本應(yīng)選用木垛與支柱聯(lián)合支護(hù)方案，但礦方只打了40多根立柱，頂板來壓后，立柱大部分被壓壞，發(fā)生了冒頂事故。

3、檢查不周和疏忽大意

冒頂事故一般多發(fā)生于爆破后1～2小時內(nèi)，這段時間往往又正好是工人在頂板下作業(yè)的時間。如果事先缺乏認(rèn)真、全面的檢查，疏忽大意，檢查走過場，馬虎了事，甚至沒有檢查，就會造成局部冒落及浮石砸人事故。

4．浮石處理操作不當(dāng)

處理浮石時，撬前落后，撬左落右，撬小落大等。還有處理浮石時站立的位置不當(dāng)，撬毛工的操作技術(shù)不熟練和安全意識不強等。有礦山就曾發(fā)生落下浮石砸死撬毛工的事故。

5、受外力震動，浮石突然脫落

大多數(shù)礦采用爆破方式進(jìn)行采礦，由于炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和地震效應(yīng)，使一些浮石受震動突然落下，導(dǎo)致傷亡事故發(fā)生。

6、頂板巖石因物理性質(zhì)變化而冒落

某礦的二長斑巖吸水后膨脹，強度降低，在無任何征兆的情況下突然脫落砸死2人。

7、地質(zhì)構(gòu)造等自然條件影響

如果礦巖節(jié)理、層理、裂縫發(fā)育，或為地質(zhì)構(gòu)造所破壞，形成壓碎帶，或由于地下水的作用，改變了工作面正常壓力狀況，容易發(fā)生冒頂片幫事故。對于回采工作面的地質(zhì)構(gòu)造不清楚，頂板的性質(zhì)不清楚（有的有偽頂，有的無偽頂，還有的無直接頂只有老頂），容易造成冒頂事故。

8、地壓活動

有些礦山開采深度不斷加深，沒有對采空區(qū)及時進(jìn)行處理，受到地壓活動的危害，頻繁引發(fā)冒頂事故。

9、違規(guī)生產(chǎn)，亂采濫挖。

具體表現(xiàn)在不按計劃組織生產(chǎn)或根本就不具備生產(chǎn)條件，見礦采礦，采富棄貧，殺雞取卵，亂采濫挖，采到哪算哪。

10、防護(hù)用品使用不當(dāng)

由于沒有正確使用防護(hù)用品，遇到冒頂事故造成工人傷亡的現(xiàn)象常有發(fā)生。如：有的由于安全帽帶沒按要求佩戴，冒落浮石砸落安全帽，使人員受傷；有的工人安全帽沒按規(guī)定系帶，低頭時安全帽落下，正好被頂板冒落的浮石擊中，造成傷亡事故。

冒頂前的預(yù)兆

大多數(shù)情況下，在冒頂之前，由于壓力的增大，頂板巖石下沉，使支架開始發(fā)出斷裂聲，而后逐漸折斷。同時，還能聽到頂板巖石發(fā)出“啪、啪”的破裂聲。隨著頂板巖石進(jìn)一步破碎，頂板會掉落小碎石，爾后便開始冒落。

頂板冒落之前，巖石被破壞的初期，其破碎的響聲和頻率都很低，常常在井下工作人員還沒有聽到之前，老鼠在洞里已經(jīng)聽到了。所以在井下巖層大破壞或大冒落之前，有時會看到老鼠“搬家”，甚至可以看到老鼠像受驚的野馬到處亂竄。

當(dāng)聽到或者看到上述冒頂預(yù)兆時，井下工作的人員必須立即停止工作，從危險區(qū)撤到安全地點。必須注意的是，一些節(jié)理發(fā)育、裂縫較多的頂板，有可能發(fā)生突然冒落，且在冒落前沒有任何預(yù)兆。

冒頂片幫事故的預(yù)防

要防止冒頂片幫事故的發(fā)生，必須嚴(yán)格遵守安全技術(shù)規(guī)程，從多方面采取綜合預(yù)防措施。

1、選用合理的采礦方法

選擇合理、安全的采礦方法，制定具體的安全技術(shù)操作規(guī)程，建立正常的生產(chǎn)秩序，堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，是防止冒頂片幫事故的重要措施。

2、搞好地質(zhì)調(diào)查工作

對于工作面推進(jìn)地帶的地質(zhì)構(gòu)造要調(diào)查清楚，通過危險地帶時要采取可靠的安全措施。

3、加強工作面頂板的管理與支護(hù)的維護(hù)

在不穩(wěn)固的巖層中掘進(jìn)井巷，應(yīng)及時支護(hù)。在松軟或流砂巖層中掘進(jìn)，永久性支護(hù)至掘進(jìn)工作面之間，應(yīng)架設(shè)臨時支護(hù)或特殊支護(hù)。

要選擇合理的支護(hù)方式，支架要有足夠的強度。采用錨桿、噴射混凝土支護(hù)、錨噴聯(lián)合支護(hù)等方法維護(hù)采場和巷道的頂板時，支護(hù)要及時。

必須加強工作面頂板的管理，對所有井巷均要定期檢查，發(fā)現(xiàn)有彎曲、歪斜、腐朽、折斷、破損的支架，必須及時進(jìn)行更換或維修。

4、及時處理采空區(qū)

礦山開采應(yīng)處理好采礦與采空區(qū)處理的關(guān)系。采用正確的開采順序，減少暴露空區(qū)，縮短空區(qū)暴露時間，及時充填、支護(hù)或崩落采空區(qū)。

5、加強對頂板和浮石的檢查與處理

“敲幫問頂”是一項靈活有效的松石檢測方法，目前仍在井下礦山廣泛使用。但撬棍檢查處理松石時，有一定的局限性。資料表明，當(dāng)松石厚度大于0.4米，面積大于1.5平方米時，“敲幫問頂”就無濟(jì)于事。一些先進(jìn)礦山企業(yè)在使用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行“敲幫問頂”時，還同時使用超聲探測、紅外線輻射檢測等先進(jìn)檢測方法。

冒頂事故的自救措施

迅速撤退到安全地點。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡?，而?dāng)時又難以采取措施防止頂板冒落時，最好的避災(zāi)措施是迅速離開危險區(qū)，撤退到安全地點。

遇險時要靠幫貼身站立或到木垛處避災(zāi)。從發(fā)生冒頂事故的實際情況來看，頂板沿巖壁冒落是很少見的。因此，當(dāng)發(fā)生冒頂來不及撤退到安全地點時，遇險者應(yīng)靠巖幫貼身站立避災(zāi)，但要注意片幫傷人。另外，冒頂時可能將支柱壓斷或摧倒，但在一般情況下不可能壓垮或推倒質(zhì)量合格的木垛。

遇險后立即發(fā)出呼救信號。冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后，遇險者應(yīng)立即采用電話匯報、呼叫、敲擊鋼軌、管道和巖石（注意：巖塊可能造成新的冒落時，則不能敲打，只能呼叫）等方法，發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號，以便救護(hù)人員進(jìn)行搶救。

遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被埋壓的人員不要驚慌失措，在條件不允許時切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險，造成事故擴(kuò)大。被隔堵受困的人員，應(yīng)維護(hù)好自身安全，配合外部的營救工作，為提前脫險創(chuàng)造良好條件。

保持良好的心態(tài)避災(zāi)自救：① 要正視已發(fā)生的災(zāi)害，切忌驚慌失措，堅信領(lǐng)導(dǎo)和工友一定會積極進(jìn)行搶救。盡量減少體力和氧氣消耗，有計劃地使用飲水、食物和照明等，做好較長時間避災(zāi)的準(zhǔn)備。② 力所能及地維護(hù)加固冒落地點和躲避處的支架，以防止冒頂進(jìn)一步擴(kuò)大。 ③ 如被困地點有壓風(fēng)管，供水管，應(yīng)打開壓風(fēng)管輸送新鮮空氣，但要注意保暖；開放水管，適時飲水。

二．礦井透水事故

礦山采掘活動總會直接或間接破壞含水層，引起地下水涌入礦坑。從此種意義上講，礦坑充水難以避免。據(jù)統(tǒng)計，我國2001～2009年發(fā)生礦山透水事故511起，死亡3245人。如圖2-1所示。

圖2-1 2001～2009年透水事故統(tǒng)計

但是，防止礦坑透水，保證礦井安全生產(chǎn)不僅可能也是必須做到的。

發(fā)生礦井水災(zāi)的原因

總結(jié)過去發(fā)生的礦井水災(zāi)，其主要原因有：

1、地面防洪、防水措施不完善，或有措施執(zhí)行不力，地表水（多為雨季降水）大量灌入井下。

2、水文地質(zhì)條件不清，井巷接近強含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、老空積水、陷落柱、封堵不良鉆孔，未事先探放水，盲目施工。

3、井巷位置設(shè)計不當(dāng)，過分接近強含水層等水源，或留設(shè)的防水礦巖柱厚度偏小，施工后，因地壓和水壓共同作用而發(fā)生頂、底板透水。

4、亂采亂掘，破壞了防水礦巖柱；井巷施工質(zhì)量偽劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂導(dǎo)致透水；或工程鉆孔在固井止水前誤穿巷道，導(dǎo)致頂板含水透水。

▲某非煤礦山發(fā)生透水事故后，救援人員在礦硐內(nèi)搜救被困人員

5、積水巷道測量錯誤，導(dǎo)致新掘巷道穿透積水區(qū)；巷道掘進(jìn)方向偏離了探水鉆孔方向，與積水區(qū)掘透。

6、排水設(shè)備能力不足或設(shè)備不完好。井下水倉未按期清泥，容量減??；排水能力不足，涌水量長時間大于排水量，且采取措施也無法補救；井下未構(gòu)筑防水門或雖有而透水時無法順利及時關(guān)閉。

7、水泵房沒有敷設(shè)備用的獨立電源，原有供電電源故障且長時間不能修復(fù)。

8、疏忽：出現(xiàn)透水預(yù)兆未覺察或未被重視或處理不當(dāng)造成透水。

各種透水的特征

礦井透水有大有小，情況各異。一旦遇有透水現(xiàn)象，應(yīng)注意它的特征，以便判斷水源，有針對性采取措施。

1、老窿水透水

一般由上而下；瞬時水量很大，來勢兇猛，其后水量迅速減??；由于水在地下封閉積存時間長，水有色有味。

2、地表水滲入

其顏色隨地表水的顏色而定，雨季洪水滲入井下一般混黃，有時帶有泥沙或地表雜物；洪水來臨時（有滯后時間）水量變大，雨水過后水質(zhì)變清，水量變小。

3、含水層透水

由于水文地質(zhì)條件千差萬別，透水情況多種多樣?？紫读严端话銖膸r層裂縫里流出，水質(zhì)清澈透明，無味，水量達(dá)到一定數(shù)值后開始穩(wěn)定，如果不進(jìn)行封堵，會成為常年流水。

4、強含水層透水

一般有水量由小變大的過程，水從裂縫或溶洞中涌出，有壓力、翻水，初始水色呈灰白色，以后變清，無色無味，清涼可口，隨著透水通道加大，水量急劇上升，隨高壓水的大量噴出會再次造成巖層破裂，并伴有巖層與水交雜的巨響。

發(fā)生礦井透水的預(yù)兆

1、發(fā)潮。采掘工作面的礦巖變得發(fā)暗潮濕。

2、出現(xiàn)霧氣。井下空氣中含有大量水蒸汽，濕度較大，當(dāng)采掘工作面接近積水區(qū)時，水蒸氣變成霧氣。

3、礦巖壁掛汗。當(dāng)工作面接近積水區(qū)時，因受水壓作用，水透過礦巖壁并聚成水珠現(xiàn)象，看起來就像人出汗一樣。

4、滴水或流水。這種現(xiàn)象是發(fā)汗進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。證明工作地點與積水區(qū)的距離越來越近，礦巖隔水性越來越差，抗壓能力越來越低，總的情況越來越嚴(yán)重。

5、掛紅。這種現(xiàn)象往往是流水出現(xiàn)后產(chǎn)生的。表明水內(nèi)含有鐵的氧化物，或硫鐵礦物等，出現(xiàn)“掛紅”一般認(rèn)為是接近老窿積水的象征。

6、空氣變冷。工作面接近大量積水區(qū)以后，氣溫降低，感到發(fā)涼。

7、巖層發(fā)出嘶嘶水叫。這種聲音，很像低沉的雷鳴聲或不開鍋的聲音，這是因為水位有了變動或受滾動巖石撞擊影響的結(jié)果。

8、頂板來壓，產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)淋水。地板鼓起，有時出現(xiàn)壓力射流。

9．鉆孔底發(fā)軟或出水。用探水鉆探水時，如發(fā)現(xiàn)鉆孔底發(fā)軟，鉆屑發(fā)潮，就說明鉆桿已接近積水區(qū)，如繼續(xù)鉆就有出水可能。

發(fā)現(xiàn)透水預(yù)兆的緊急處理

掘進(jìn)工作面或其他地點不管發(fā)現(xiàn)上述何種透水預(yù)兆，都必須立即停止工作，并報告調(diào)度室或主管礦長，采取安全措施。

若是水情緊急，透水即將發(fā)生，必須立即發(fā)出警報，迅速采取果斷措施（啟動備用水泵等）進(jìn)行處理，防止淹井，并及時撤出所有受水害威脅的人員。

如果透水已經(jīng)發(fā)生，各工作地點人員必須迅速向高標(biāo)高的巷道往上撤離。

探水作業(yè)注意的安全事項

礦井水害的防治措施概括起來主要有：防治地表水涌入礦井、探放水、疏放排水、留設(shè)防水礦（巖）柱、設(shè)置水閘門或水閘墻、注漿堵水、截流地下水；建立防治水保障制度、加強水文地質(zhì)工作，做好礦井涌水、積水預(yù)報等。各礦山的自然情況各不相同，可以有針對性地選擇相應(yīng)防治水措施。就井下礦工來講，重點是注意探水作業(yè)安全。

1、探水工作面要加強支護(hù)，以防高壓水沖垮巷壁及支架。

2、探水工作地點掛牌，明確探水眼位置、方向、眼數(shù)、鉆孔深度。打鉆前要清理好巷道，準(zhǔn)備好水溝或其他水路。

3.、在工作地點或附近安裝電話。

4、應(yīng)有良好照明和暢通的人行道；巷道的一側(cè)懸掛繩子（或利用管道）作扶手。

5.、水壓大的探水眼要裝套管，裝水閘閥，便于調(diào)節(jié)水量。

6、探水鉆機后面、前面給進(jìn)手把活動范圍內(nèi)不得站人，以防高壓水將鉆桿頂出傷人；或者手把翻轉(zhuǎn)打人。

7、鉆鑿探水孔時，若發(fā)現(xiàn)巖石變軟，或沿鉆桿向外流水超過正常鑿巖供水量等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止鑿巖，固定鉆桿，嚴(yán)禁移動鉆機和拔鉆，并立即報告主管礦長采取安全措施。

這方面的教訓(xùn)是刻骨銘心的：2010年7月20日上午10點，花垣縣振興錳礦（文華礦硐）3人在打探水鉆，鉆孔涌水大，便拔出鉆桿堵水；由于水壓大，堵水失敗。于是，又叫來3人。6人共同用木棍包布將鉆孔堵住。水堵住7～8小時后透水，致10名礦工遇難。

8、防中毒。對老采空區(qū)、硫化礦床氧化帶的溶洞、與深大斷裂有關(guān)的含水構(gòu)造以及被淹井巷探放水作業(yè)時，為預(yù)防被水封住的、或水中溶解的有害氣體，應(yīng)事先采取通風(fēng)安全措施，并使用防爆照明燈具。發(fā)現(xiàn)有害氣體、易燃?xì)怏w泄出，應(yīng)及時采取處置措施。

透水時的避災(zāi)方法

1、礦井一旦發(fā)生透水事故，在場工作人員應(yīng)將災(zāi)情向礦領(lǐng)導(dǎo)匯報，作業(yè)人員應(yīng)聽從班組長指揮，迅速撤離。

2、熟悉避災(zāi)線路。俗話說“水往低處流，人往高處走”。透水時，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急救援預(yù)案中規(guī)定的避災(zāi)路線，撤離到上一個中段或地面。

3、行進(jìn)中，應(yīng)靠近巷道一側(cè)，抓牢支架或其他固定物體（壓風(fēng)管等），盡量避開壓力水頭和泄水主流，并注意防止被水中滾動廢石和木料撞傷。

4、如透水后破壞了巷道中的照明和路標(biāo)，迷失行進(jìn)方向時，遇險人員應(yīng)朝著有風(fēng)流通過的上山巷道方向撤退。

5、在撤退沿途和所經(jīng)過的巷道交叉口，應(yīng)留設(shè)指示行進(jìn)方向的明顯標(biāo)志，以提示救護(hù)人員的注意。

6、人員撤退到井底車場，需從梯子間上去時，應(yīng)遵守秩序，禁止慌亂和爭搶。行動中手要抓牢，腳要蹬穩(wěn)，切實注意自己和他人的安全。

7、如果唯一的出口被水封堵無法撤退時，應(yīng)有組織的在獨頭工作面躲避，等待救護(hù)人員的營救。嚴(yán)禁盲目潛水逃生等冒險行為。獨頭巷道，如不漏氣，即使低于外部最高水位時也不會全部被淹沒，仍有空氣存在。務(wù)必要心情平靜、適量喝水、躺臥待救是可能生還的。2010年7月20日花垣縣振興錳礦透水，有4人進(jìn)入一上山檔頭面。其中一人為逃生強行進(jìn)入水淹大巷潛出被淹死；其他3人于9天后獲救。

本期專家 / 文際坤

國家注冊咨詢工程師、 國家注冊采礦工程師、高級地質(zhì)工程師、高級職業(yè)經(jīng)理人、湖南省安全生產(chǎn)專家委員會專家、湖南省國土資源廳礦山環(huán)評專家?，F(xiàn)任職于湖南第一工業(yè)設(shè)計研究院(原煤炭工業(yè)部長沙設(shè)計研究院)，長期從事礦山水文地質(zhì)、“三下一上”開采、開采沉陷與損害的科研和設(shè)計工作。曾榮獲全國煤炭協(xié)會（部級）工程咨詢成果二等獎一次，湖南省工程咨詢成果一等獎兩次。

■責(zé)任編輯 林 潔