某礦井片幫冒頂事故的原因分析及應(yīng)對措施

李忠水

(中核浙江衢州鈾業(yè)有限公司 浙江 衢州市 324008)

0 前言

礦(壓)災(zāi)害的常見類型為采掘工作面的冒頂片幫、采場頂板的大范圍垮落和沖擊地壓(巖爆)。2008年4月24日某礦井發(fā)生一起片幫冒頂事故，導(dǎo)致一人死亡，作業(yè)鏟運機受到嚴重損壞。該礦井因此停產(chǎn)整頓一個月，企業(yè)損失巨大。為防止類似事故再次發(fā)生，技術(shù)人員經(jīng)調(diào)查分析，結(jié)合現(xiàn)場實際總結(jié)了造成這次事故的原因，并提出了相應(yīng)的對策和措施。

1 事故概況

2008年4月24日晚班，某礦井出礦鏟運班司機陳某根據(jù)安排，到某采場出礦，此外當班的還有在鄰近采場作業(yè)的另一位司機和一位安全人員，該采場當時出礦即將結(jié)束，只進行一些清場工作。陳某在清理上盤碎礦時，鏟斗不斷撞擊上盤綠色層，導(dǎo)致綠色層片幫引起頂板冒頂，造成人、車被掩埋，司機陳某經(jīng)搶救無效死亡，鏟運機受到嚴重損壞。

2 片幫冒頂事故的原因分析

(1)礦巖地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。發(fā)生事故的采場地處F4、F6斷層交錯點，兩斷層傾角較大，礦巖比較破碎。另外該礦井的地質(zhì)構(gòu)造特殊:礦石和底板巖石較穩(wěn)固，流紋巖的普氏硬度系數(shù)f=10～12，頂板為綠色層(凝灰?guī)r)，穩(wěn)固性較差，遇水易塌落，f=6～10，在斷層處有淋水，同時采場頂板水平節(jié)理發(fā)育，易引發(fā)片幫冒頂事故。

(2)地壓活動。采場東部有一條較大壓扭性斷層F4，受該構(gòu)造影響，整個采場頂板巖性較破碎。受采掘爆破震動及沖擊波的影響，原巖應(yīng)力遭破壞，地壓活動頻繁，經(jīng)常有巖爆現(xiàn)象。

(3)思想麻痹，疏忽大意。該采場從－15 m中段上采開始，由于受斷層的影響，地壓較大，在生產(chǎn)過程中采取了行之有效的安全技術(shù)措施，采場的頂板相對穩(wěn)定。但此次事故發(fā)生前，采場頂幫均無異樣，從而放松了警惕。實際上巖石內(nèi)部蘊藏著橫向裂隙。作業(yè)人員思想麻痹，疏忽大意，進入工作面前，沒有認真檢查和執(zhí)行敲幫問頂制度。

(4)鑿巖工、爆破員及鏟運司機技術(shù)不熟練。由于采場上盤為綠色層，按技術(shù)規(guī)程應(yīng)留50 cm左右的礦石護頂，但鑿巖工在接近綠色層操作時沒有很好控制，眼底往往超過綠色層，而爆破員既沒堵孔也沒有減少藥量，爆破后使綠色層暴露影響頂板穩(wěn)定。另外鏟運機司機對上盤的邊角碎礦鏟裝方法有問題，在鏟裝不順的情況下，鏟斗不斷撞擊不穩(wěn)定的綠色層，致使綠色層片幫引起冒頂事故。

(5)采礦強度低，采礦循環(huán)周期長。該礦井屬緩傾斜礦體，找邊時間長，找邊時間平均占采礦時間的40%左右。爆破沖擊波不斷對采場頂板及邊幫的撞擊和震蕩，嚴重影響采場頂板的穩(wěn)定性，使原本的頂板礦巖內(nèi)產(chǎn)生橫向裂隙。此外井下空氣潮濕且裂隙水增加，使綠色層長時間暴露在空氣中，遇水易塌落。

3 防范措施

3.1 做好地質(zhì)調(diào)查工作

認真細致調(diào)查和整理地質(zhì)資料，對采掘工作面經(jīng)過區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查清楚。通過地質(zhì)構(gòu)造帶時，采取可靠的安全技術(shù)措施，選擇合理的采礦方法，制定具體的安全技術(shù)操作方法，建立正常的生產(chǎn)和作業(yè)制度。

3.2 控制采場空頂高度

出礦后采場空頂高度控制在4.0 m之內(nèi)。當?shù)V體圍巖穩(wěn)固，允許“兩采一充”時，出礦后空頂高度應(yīng)控制在6 m之內(nèi)，這樣易對采場頂板進行處理。根據(jù)經(jīng)驗超過6 m的采場頂板很難覺察到頂板的變化，頂板浮石也難發(fā)現(xiàn)。

3.3 控制采場頂板暴露面積

落礦后采場頂板暴露面積控制在600 m2以內(nèi)。由于地質(zhì)條件變化，礦體長度、厚度過大時，可采取以下措施控制采場頂板面積:

(1)該礦井礦體較大，為有效管理采場，按規(guī)程要求把整個礦體分成幾個部分，形成相應(yīng)的采場礦房開采，采場實行階梯式布置、后退式開采，每個相鄰采場之間用500 mm厚的砼隔離墻分開，必須確保單個采場作業(yè)面的頂板暴露面積在600 m2之內(nèi)。相鄰采場須形成階梯開采，前一采場超前后采場1～2個分層。

(2)當?shù)V體變化較大面積超規(guī)范要求的采場，或地質(zhì)條件較復(fù)雜時，把采場分割成兩部分分別開采，先進行礦體上盤上采，采到相應(yīng)面積(能保證安全)時停下來，進行充填作業(yè)及砼隔墻的施工，完成后再進行礦體下盤的上采及充填，從而避免采掘人員和設(shè)備在高空下作業(yè)。

3.4 使用正確可靠的作業(yè)方式

對于采場切割、找邊，采礦作業(yè)人員根據(jù)物探人員的跟班指導(dǎo)進行找邊。找完邊后須打豎向眼(即上采眼)，上采眼須根據(jù)礦體的產(chǎn)狀控制炮眼深度，特別是靠近礦體上盤時，打眼嚴格控制炮眼深度和角度，炮眼深度以接觸到上盤綠色層必須停止打眼。裝藥放炮時靠近礦體上盤裝藥量相對較少，使礦體上盤保持一定厚度(50 cm)的護頂?shù)V，增強頂板的穩(wěn)定性，最大可能避免上盤綠色層的暴露。對采場邊角碎礦特別是上盤的碎礦鏟裝盡量減少使用鏟運機，可輔助人工將碎礦搬運至采場安全地點再用鏟運機鏟裝，避免機械對上盤頂板的撞擊。另外對頂板穩(wěn)定性差的采場，可用電耙將礦石耙至采場入口，鏟運機在采場入口出礦，可避免鏟運機在落頂后的采場空頂下作業(yè)。

3.5 適當留礦柱，進一步提高頂板的穩(wěn)固性

在采場切割、上采過程中，適當?shù)亓舻V柱對增強采場頂板的穩(wěn)固性能起到較好的效果，特別是靠近礦體上盤的礦柱。另外用采場廢石進行充填，以支撐部分礦體上盤頂板。對必須預(yù)留礦柱但品位高的地段提前澆筑混凝土柱。

3.6 加強頂板、邊幫檢查，關(guān)注地壓活動情況

每次進入采場須及時處理頂板、邊幫浮石，經(jīng)常注意采場圍巖的應(yīng)力變化，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，對采場頂板、邊幫檢查、處理，采掘施工單位必須落實管理責任人，能現(xiàn)場處理必須立即進行處理，不能現(xiàn)場處理的及時上報，并作好記錄，制定相關(guān)措施進行處理。對地壓相對較大及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的采場要定期觀察地壓變化情況，分析地壓活動規(guī)律，避免地壓活動造成的損失。

3.7 加大采礦強度，縮短采礦循環(huán)時間，及時處理采空區(qū)

合理安排采場個數(shù)，作業(yè)相對集中。對于在作業(yè)的采場，增加采礦班次，從而提高采場的采礦強度，降低頂板管理難度。采用充填法處理采空區(qū)，充填要及時，加大充填強度，縮短充填時間。充填時要求到邊，特別對緩傾斜礦體的上盤，必須做到密實接頂，從而達到卸載頂板壓力的效果。

3.8 加強作業(yè)人員安全培訓、安全責任教育

加強井下采場作業(yè)人員的崗前和在職培訓，提高作業(yè)人員的安全意識，增強安全責任感。真正做到“人人為安全，安全為人人”，使安全意識深入人心。

4 措施實施效果

事故采場通過加強管理和得當?shù)拇胧丛侔l(fā)生片幫冒頂事故，同時貧化和損失也得到有效控制，達到高效安全回收資源。另外其他采場也同時嚴格按照上述措施進行有效管理，2008年至今再未發(fā)生類似事故。

5 結(jié)論

片幫冒頂事故，是地下礦山發(fā)生的常見事故，也是各礦山企業(yè)重點關(guān)注的工作。防止采掘工作面的冒頂片幫、采場頂板大范圍垮落事故的發(fā)生，必須嚴格遵守安全技術(shù)規(guī)程，應(yīng)從多方面采取綜合預(yù)防措施。

［1］中國安全生產(chǎn)協(xié)會注冊安全工程師工作委員會編寫.安全生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京:中國大百科全書出版社，2008.

［2］GB16423－2006.金屬非金屬礦山安全技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］采礦手冊編委會.采礦手冊(第4卷)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1991.

［4］劉彥賓，馮煜彪，賀富領(lǐng)，等.淺談非煤礦山地下采空區(qū)處理措施［J］.采礦技術(shù)，2010，10(5):55-56.

［5］解世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京:冶金工業(yè)出版社.