司家營(yíng)鐵礦井采頂板安全系統(tǒng)化管控體系的創(chuàng)建與實(shí)施

葉會(huì)師　李勝輝　劉汝勇　鄭文龍

(河北鋼鐵集團(tuán)灤縣司家營(yíng)鐵礦有限公司)

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司家營(yíng)鐵礦井采頂板安全系統(tǒng)化管控體系的創(chuàng)建與實(shí)施

葉會(huì)師李勝輝劉汝勇鄭文龍

(河北鋼鐵集團(tuán)灤縣司家營(yíng)鐵礦有限公司)

總結(jié)了司家營(yíng)鐵礦井下頂板冒落事故類(lèi)型，從礦巖結(jié)構(gòu)、采礦生產(chǎn)組織、爆破破壞、支護(hù)方式及頂板檢查等方面系統(tǒng)分析了引發(fā)采場(chǎng)頂板事故的主要原因，將地下礦山頂板安全管理體系劃分為班組級(jí)、車(chē)間級(jí)、礦級(jí)三級(jí)體系，明確各級(jí)管理責(zé)任。從頂板安全教育、井下開(kāi)拓設(shè)計(jì)、采切施工、頂板安全支護(hù)、采場(chǎng)生產(chǎn)、安全檢查和分析總結(jié)等方面進(jìn)行全過(guò)程系統(tǒng)化管理控制，為井下采礦生產(chǎn)提供安全可靠的作業(yè)環(huán)境，對(duì)于采用無(wú)底柱分段崩落法的礦山頂板安全管理有一定的借鑒價(jià)值。

頂板冒落頂板管理系統(tǒng)化管控?zé)o底柱分段崩落法

在井下日常采礦生產(chǎn)作業(yè)中極易發(fā)生頂板事故，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),頂板事故占非煤礦山總事故的近30%，且該類(lèi)事故占重傷以上事故的絕大部分，在礦山輕傷以上事故中也占到了30%以上，給礦山職工的生命健康帶來(lái)嚴(yán)重威脅，使礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受到巨大損失。頂板事故除了與礦巖結(jié)構(gòu)有關(guān)外，與采礦技術(shù)、生產(chǎn)組織、頂板檢查管理也有直接關(guān)系。因此，有必要對(duì)崩落法采礦生產(chǎn)中的頂板事故誘發(fā)因素和管理措施進(jìn)行詳細(xì)分析。

1　礦山概述

2　礦山頂板安全系統(tǒng)化管控體系

地下礦山頂板安全系統(tǒng)化管控體系如圖1所示。該體系將礦山井下頂板的安全管理分為班組級(jí)日常管理、車(chē)間級(jí)專(zhuān)項(xiàng)管理、礦級(jí)專(zhuān)業(yè)管理等三級(jí)頂板管理體系，從頂板安全教育、井下開(kāi)拓設(shè)計(jì)、采切施工、頂板安全支護(hù)、采場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)、安全檢查和分析總結(jié)等方面進(jìn)行全過(guò)程系統(tǒng)化管理控制，有利于提前預(yù)測(cè)巷道頂板發(fā)展趨勢(shì)，及早采取必要的安全措施，構(gòu)建全員參與的頂板管理體系，強(qiáng)化頂板安全教育培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)職工培訓(xùn)規(guī)范化、制度化；以“分級(jí)管理、分線負(fù)責(zé)、一級(jí)對(duì)一級(jí)負(fù)責(zé)”為原則，以形成全員、全面、全過(guò)程縱橫交錯(cuò)的頂板安全管理體系為核心，分工明確、職責(zé)到位，充分調(diào)動(dòng)各級(jí)管理人員的積極性和主動(dòng)性；采取逐級(jí)安全確認(rèn)和逐級(jí)安全整改落實(shí)的頂板閉合管理方式，積極采取不同形式的頂板安全支護(hù)方式，以有效控制頂板安全，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)頂板支護(hù)向主動(dòng)頂板管理轉(zhuǎn)變，從根本上為采場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)頂板安全提供保障。

圖1　頂板安全系統(tǒng)化管控體系

3　井下作業(yè)頂板事故產(chǎn)生原因

(1)頂板支護(hù)方式選擇無(wú)針對(duì)性。頂板事故大多數(shù)為巷道局部冒落及浮石造成的，最直接的原因是巖體裂隙發(fā)育，采場(chǎng)頂板支護(hù)方式選取不當(dāng)。

(2)爆破參數(shù)不合理。爆破對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響主要為：①掘進(jìn)爆破質(zhì)量，由于爆破施工操作技術(shù)的影響，爆破后超、欠挖嚴(yán)重、輪廓線不平整，甚至出現(xiàn)許多裂縫和裂隙，加大了圍巖的不穩(wěn)定性和支護(hù)工作量；②采礦爆破對(duì)進(jìn)路巷道的破壞，裝藥結(jié)構(gòu)不合理、起爆順序不當(dāng)，造成炸藥集中，對(duì)相鄰炮孔、眉線造成沖擊破壞，浮石增多形成安全隱患。

(3)頂板檢查不規(guī)范、處理方式不當(dāng)。冒頂片幫事故是有預(yù)兆的，主觀上冒頂事故主要由作業(yè)前缺少細(xì)致、全面的頂板檢查，檢查不到位甚至不檢查所致。頂板檢查操作不當(dāng)也易引發(fā)事故，由于撬毛工站立位置不當(dāng)、操作技術(shù)不熟練造成人員傷亡，或頂板檢查與鑿巖等與其他作業(yè)同時(shí)進(jìn)行造成人員傷亡。

4　頂板管理級(jí)別分類(lèi)

(1)班組級(jí)日常頂板管理。巷道頂板出現(xiàn)浮石，體重小，分布也局限于個(gè)別部位。頂板管理主要為每班專(zhuān)業(yè)排險(xiǎn)及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)班組日常管理，車(chē)間及以上安全技術(shù)管理人員行使檢查督促班組的職能，即班組開(kāi)機(jī)操作前認(rèn)真做好“敲幫問(wèn)頂”工作。

(2)車(chē)間級(jí)頂板專(zhuān)項(xiàng)管理。安排安全技術(shù)管理人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)頂板檢查，針對(duì)局部頂板破碎地段的頂板進(jìn)行安全支護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)采礦技術(shù)管理人員應(yīng)對(duì)此進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)、監(jiān)督。對(duì)于已采取安全支護(hù)后仍存有隱患或特殊復(fù)雜頂板類(lèi)型時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)礦級(jí)專(zhuān)業(yè)管理部門(mén)。礦級(jí)技術(shù)部門(mén)應(yīng)及時(shí)制定相應(yīng)的支護(hù)方案及措施并安排相關(guān)部門(mén)落實(shí)執(zhí)行。

(3)礦級(jí)專(zhuān)業(yè)管理。對(duì)于車(chē)間級(jí)已采取安全支護(hù)后仍存有隱患或特殊的頂板結(jié)構(gòu)類(lèi)型，即由于采礦方法的要求而出現(xiàn)的或由于爆破質(zhì)量管理不善而造成的暴露面積較大的頂板，交由礦級(jí)以上的采礦專(zhuān)業(yè)工程師等組成的專(zhuān)家隊(duì)伍進(jìn)行專(zhuān)業(yè)管理，實(shí)際操作管理上一般交由有研究條件的專(zhuān)業(yè)科研院所進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)課題研究。

5　頂板安全系統(tǒng)化管控措施

5.1全員參與頂板管理

頂板管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)全員參與，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各自分工職責(zé)，確保職工、技管人員、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)高度重視頂板安全，進(jìn)入采場(chǎng)的人員，應(yīng)及時(shí)、主動(dòng)地排查頂板隱患。從時(shí)間上依次進(jìn)行或從區(qū)域上交叉檢查共同確認(rèn)頂板安全，形成全方位、立體的全員頂板檢查管理體系，確保采場(chǎng)中的所有人員都關(guān)注頂板安全，發(fā)現(xiàn)浮石應(yīng)立即停止作業(yè)并進(jìn)行處理，若無(wú)法及時(shí)處理或處理效果不佳，應(yīng)停止相關(guān)作業(yè)并懸掛警示燈牌(有條件的還可設(shè)置防護(hù)欄)。

5.2優(yōu)化開(kāi)拓設(shè)計(jì)

在時(shí)間和空間上應(yīng)盡量避開(kāi)采掘活動(dòng)對(duì)巷道的影響，將巷道優(yōu)先布置于礦石開(kāi)采后形成的減壓區(qū)內(nèi)。若無(wú)法避開(kāi)采動(dòng)壓力的影響，應(yīng)盡量避免支撐壓力疊加的破壞，盡量縮短支撐壓力的影響時(shí)間，避免在遺留巖柱下方布置巷道。大斷面巷道應(yīng)布置于穩(wěn)定堅(jiān)硬的巖層內(nèi)，并與其他巷道留有足夠的巖柱寬度。為減少構(gòu)造應(yīng)力的影響，巷道的軸線方向盡可能與構(gòu)造應(yīng)力方向平行。

5.3嚴(yán)控采切工程質(zhì)量

采掘工程質(zhì)量是頂板管理的基礎(chǔ)，從現(xiàn)場(chǎng)管理入手，提高工程質(zhì)量是防止頂板事故發(fā)生的重要措施。因此，工程技術(shù)管理人員應(yīng)經(jīng)常深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)采掘工程施工的鉆鑿打孔、裝藥連錢(qián)、起爆、出渣清底等工序進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格按照采掘質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理，確保采掘工程質(zhì)量全部合格，如遇地質(zhì)構(gòu)造變化等情況，在保證施工質(zhì)量的前提下，應(yīng)重新制定施工方案，通過(guò)審查后方可進(jìn)行施工。

5.4合理采取安全支護(hù)

巷道支護(hù)差異化管理應(yīng)秉承“初始設(shè)計(jì)→現(xiàn)場(chǎng)探查、監(jiān)測(cè)監(jiān)控→改進(jìn)完善”的支護(hù)設(shè)計(jì)理念，遵循動(dòng)態(tài)調(diào)整流程，實(shí)現(xiàn)支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。推進(jìn)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)由“多巷一策、一巷一策”向“一巷多策”轉(zhuǎn)變，根據(jù)圍巖條件、開(kāi)采層位、巷道使用要求、采場(chǎng)覆巖移動(dòng)變化規(guī)律，不斷優(yōu)化巷道布置、巷道斷面、支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)，促使支護(hù)形式更具針對(duì)性、有效性，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)安全、經(jīng)濟(jì)、高效[1]。司家營(yíng)鐵礦地采車(chē)間在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)過(guò)技術(shù)、管理人員及生產(chǎn)人員的不懈努力，逐步構(gòu)建了一套完整的頂板管理體系，形成了較完善的頂板安全支護(hù)管理實(shí)施細(xì)則，有效減少了頂板安全事故的發(fā)生。

5.5優(yōu)化采掘技術(shù)管理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在無(wú)底柱分段崩落法采礦過(guò)程中，其脈外運(yùn)輸巷距礦體界限的安全距離保持在10～12 m，避免進(jìn)路采礦爆破尚未完畢，因爆破振動(dòng)、上部采區(qū)地壓的影響，脈外運(yùn)輸巷頂板出現(xiàn)裂縫變形甚至坍塌，給采礦安全生產(chǎn)造成危害。同時(shí)在上下分段上也應(yīng)充分考慮到上下分段爆破振動(dòng)、應(yīng)力變化等因素，上下兩個(gè)分段同時(shí)回采時(shí)，上分段應(yīng)超前于下分段，超前距離應(yīng)使上分段位于下分段回采工作面的錯(cuò)動(dòng)范圍之外，且應(yīng)不小于20 m[2]。巷道掘進(jìn)應(yīng)積極推廣光面爆破技術(shù)，減少爆破振動(dòng)對(duì)巷道壁的破壞，以不超挖、不產(chǎn)生新裂隙為標(biāo)準(zhǔn)，提高殘留炮孔眼痕率。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的培訓(xùn)指導(dǎo)，提高鑿巖精度和裝藥質(zhì)量。出礦進(jìn)路應(yīng)為矩形巷道，在礦巖軟弱面嚴(yán)重的位置可進(jìn)行微調(diào)，改為類(lèi)三心拱巷道，頂板有一定的弧度使巷道穩(wěn)定，以減少振動(dòng)破壞形成浮石[3]。采礦中深孔爆破在裝藥結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用交錯(cuò)裝藥結(jié)構(gòu)，避免扇形炮孔空口炸藥過(guò)于集中破壞進(jìn)路眉線，不宜僅為控制塊度而提高炸藥用量，起爆順序應(yīng)采用孔間微差爆破進(jìn)一步減少爆破振動(dòng)，通過(guò)采用合理的爆破參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)操作減輕對(duì)相鄰進(jìn)路頂板(或炮孔)的破壞。

5.6強(qiáng)化頂板安全檢查制度

(1)采場(chǎng)爆破后專(zhuān)業(yè)頂板檢查。敲幫問(wèn)頂是避免頂板事故發(fā)生最簡(jiǎn)單、最有效的方法。每天爆破后須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)排險(xiǎn)工作，專(zhuān)業(yè)排險(xiǎn)工應(yīng)經(jīng)過(guò)安全技術(shù)培訓(xùn)，嚴(yán)格按操作規(guī)程處理頂板浮石，撬毛工至少由2人組成，嚴(yán)禁單人作業(yè)，撬毛順序須由人行道開(kāi)始，一人排險(xiǎn)，一人監(jiān)督，須使用長(zhǎng)柄工具。排險(xiǎn)人員站于安全地點(diǎn)，由輕而重、由后向前進(jìn)行[4]。未處理前嚴(yán)禁人員在附近停留或作業(yè)，應(yīng)及時(shí)通知相關(guān)人員撤離至安全地點(diǎn)，直至排險(xiǎn)完成，在確保頂板作業(yè)安全的前提下方可進(jìn)行其他作業(yè)，認(rèn)真填寫(xiě)《司家營(yíng)鐵礦頂板安全檢查表》，并做好相關(guān)記錄。

(2)各崗位生產(chǎn)作業(yè)前的頂板檢查?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)具有施工前自覺(jué)檢查頂板安全的良好習(xí)慣，每班作業(yè)人員應(yīng)對(duì)作業(yè)范圍內(nèi)的頂板安全情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，若無(wú)法處理需及時(shí)通知上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及專(zhuān)業(yè)排險(xiǎn)人員處理時(shí)，應(yīng)在頂板危險(xiǎn)位置設(shè)置警戒線，禁止其他無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。

(3)安全管理人員日常頂板檢查。每天車(chē)間安全管理人員應(yīng)對(duì)井下采場(chǎng)進(jìn)行一次全面的頂板隱患排查，若發(fā)現(xiàn)隱患，應(yīng)明確責(zé)任人，并及時(shí)制定整改措施，規(guī)定整改期限，明確復(fù)查人員，對(duì)檢查出的隱患和專(zhuān)業(yè)排險(xiǎn)人員的排險(xiǎn)情況進(jìn)行復(fù)查，落實(shí)隱患整改情況，考核相關(guān)責(zé)任人，建立頂板隱患整改記錄，整改完畢后安全管理人員應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收簽字，形成日常、專(zhuān)業(yè)循環(huán)交叉檢查—檢查、整改落實(shí)—復(fù)查確認(rèn)的閉環(huán)管理模式。

(4)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員專(zhuān)項(xiàng)頂板檢查。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行頂板安全支護(hù)工作時(shí)，須全程監(jiān)督管理，尤其涉及到隱蔽工程的工作，須經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工藝施工，保證安全支護(hù)質(zhì)量合格，同時(shí)應(yīng)定期對(duì)已采取安全支護(hù)的部位進(jìn)行安全檢查(檢查錨桿是否脫落、工字架、鋼筋是否變形，噴漿是否凸起脫落等)，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取措施處理并向上級(jí)部門(mén)匯報(bào)。

(5)礦級(jí)安全技術(shù)管理人員專(zhuān)業(yè)檢查。由礦級(jí)安全、技術(shù)、生產(chǎn)地測(cè)部門(mén)牽頭，定期開(kāi)展一次頂板專(zhuān)業(yè)檢查，針對(duì)井下采場(chǎng)存在較大頂板安全隱患的部位，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查了解實(shí)際情況，通過(guò)礦級(jí)安全技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員及時(shí)制定支護(hù)方案，如礦級(jí)的頂板專(zhuān)業(yè)管理力量無(wú)法完成，則可委托給有資質(zhì)的科研院所進(jìn)行專(zhuān)題研究。

5.7總結(jié)提高頂板安全管理水平

礦山應(yīng)每月召開(kāi)一次安全生產(chǎn)會(huì)議，對(duì)井下各地點(diǎn)的頂板管理情況進(jìn)行重點(diǎn)分析總結(jié)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，查找不足，落實(shí)質(zhì)量提高方案和措施，不斷提高頂板全程系統(tǒng)化管理水平。

6　結(jié)　語(yǔ)

為保證司家營(yíng)鐵礦井采生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中頂板安全，建立了有效的頂板管理機(jī)制，根據(jù)頂板礦巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)固程度因素，將井下頂板的安全管理劃分為班組級(jí)日常管理、車(chē)間級(jí)專(zhuān)項(xiàng)管理、礦級(jí)專(zhuān)業(yè)管理三級(jí)體系，以形成班組日常檢查、車(chē)間定期聯(lián)查、礦級(jí)專(zhuān)業(yè)檢查平行交叉檢查為主線，以“分級(jí)管理、分線負(fù)責(zé)、一級(jí)對(duì)一級(jí)負(fù)責(zé)”為原則，形成全員、全面、全過(guò)程縱橫交錯(cuò)的頂板安全管理體系為核心，以過(guò)程控制為主，對(duì)頂板進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的分級(jí)管理，有利于提前預(yù)測(cè)巷道頂板發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)采取必要的安全措施，充分調(diào)動(dòng)各級(jí)管理人員的積極性和主動(dòng)性，全面提高工作人員的技術(shù)能力，切實(shí)提高地下礦山頂板管理的技術(shù)水平。

[1]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB 16423—2006金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2]謝火明，陽(yáng)雨平，任建平，等.鳳凰山銀礦中厚破碎礦體采礦方案改進(jìn)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(6)：13-15.

[3]徐國(guó)華.新驛煤礦復(fù)合頂板安全管理探索與實(shí)踐[J].山東煤炭科技，2015(7)：52-53.

[4]孔祥利.加強(qiáng)巷道頂板管理 減少頂板事故發(fā)生[J].河北煤炭，2009(4)：27-28.

Establishing and Implement of the Systematic Safety Control System of Underground Roof of Sijiaying Iron Mine

Ye HuishiLi ShenghuiLiu RuyongZheng Wenglong

(Sijiaying Iron Mine Co.,Ltd.,Hebei Iron and Steel Group)

The accident types of underground roof caving of Sijiaying iron mine are summarized,the main factors of underground roof caving accident are analyzed from the aspects of ore-rock structure,mining production organization,blasting damage,supporting pattern and roof examination,the management system of roof safety of underground mine is divided into three sub-systems,they are team level,workshop level and mining level respectively.The whole process of systematic management and control are conducted from the aspects of roof safety education,underground development design,mining cutting construction,roof safety supporting,mining production,security check and analysis summary,to provide the safe and reliable working environment for underground mining.The above analysis results in the paper have some reference for roof safety management of the mines that are adopting the non-pillar sublevel caving mining method.

Roof caving,Roof management,Systematic management and control,Non-pillar sublevel caving mining method

2016-05-27)

葉會(huì)師(1985—)，男，工程師，063701 河北省唐山市灤縣響堂鎮(zhèn)。