戴腰山銅礦采礦技改工程安全評(píng)價(jià)研究*

王書明 王笑然 劉曉斐

(1.金陵科技學(xué)院建筑工程學(xué)院 南京 211169； 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院 江蘇徐州 221116)

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戴腰山銅礦采礦技改工程安全評(píng)價(jià)研究*

王書明1王笑然2劉曉斐2

(1.金陵科技學(xué)院建筑工程學(xué)院 南京 211169； 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院 江蘇徐州 221116)

為了提高戴腰山銅礦采礦技改工程本質(zhì)安全程度，辨識(shí)技改工程中存在的主要危險(xiǎn)、有害因素；結(jié)合技改項(xiàng)目資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，將該項(xiàng)目劃分為10個(gè)評(píng)價(jià)單元；針對(duì)不同評(píng)價(jià)單元特點(diǎn)，分別采用安全檢查表(SCL)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析(PHA)、事故樹分析(FTA)和作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法(LEC)等對(duì)該技改工程中的危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行了定性、定量評(píng)價(jià)；針對(duì)安全評(píng)價(jià)中出現(xiàn)的問題提出了切實(shí)可行的安全措施建議。

采礦技改工程 安全評(píng)價(jià) 預(yù)先危險(xiǎn)性分析 事故樹分析 作業(yè)條件危險(xiǎn)評(píng)價(jià)

0 引言

礦山行業(yè)對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，推動(dòng)著國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展[1]。但礦山開采是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，存在著各種各樣的危險(xiǎn)、有害因素，且由于其資源賦存條件復(fù)雜、生產(chǎn)技術(shù)條件和裝備總體較為落后、技術(shù)管理水平較低以及人員素質(zhì)參差不齊等原因，事故頻發(fā)[2]。尤其是小礦山的改造過程，開采系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)過渡到另一個(gè)狀態(tài)，其發(fā)生危險(xiǎn)的概率更大[3]，因此對(duì)礦井改造工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)顯得尤其重要。本文通過對(duì)南陵縣銅鐵礦業(yè)有限責(zé)任公司戴腰山銅礦采礦技改工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，通過一系列定性、定量的分析和評(píng)價(jià)，辨識(shí)工程中存在的主要危險(xiǎn)和有害因素，并針對(duì)性提出了安全措施，以期為此工程及類似項(xiàng)目的安全生產(chǎn)提供參考。

1 戴腰山銅礦概況

戴腰山銅礦始建于1984年，礦山位于戴公山背斜北東段北西翼，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要為縱向正斷層和北西向橫切斷層,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5萬t/a，礦山提升、通風(fēng)、排水、供電、采掘等系統(tǒng)已形成，礦井原先為平硐—盲豎井—盲斜井聯(lián)合開拓，采礦方法為淺孔留礦法。戴腰山銅礦采礦技改工程建設(shè)，全部利用現(xiàn)有工程、設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行生產(chǎn)施工。完工后，利用副井作混合提升井、回風(fēng)和安全出口，利用主井(-100 m水平以上)作為第二安全出口和進(jìn)風(fēng)，待深部探礦工程結(jié)束后再作進(jìn)一步設(shè)計(jì)；其礦井通風(fēng)、提升、運(yùn)輸、排水等系統(tǒng)均需改造。

2 戴腰山銅礦技改工程安全評(píng)價(jià)

安全評(píng)價(jià)作為預(yù)測(cè)、預(yù)防事故的重要手段，通過預(yù)先辨識(shí)系統(tǒng)的危險(xiǎn)源，事先預(yù)測(cè)事故發(fā)生的可能，進(jìn)而采取有針對(duì)性預(yù)防措施的“事前過程”[4]，從而達(dá)到提高系統(tǒng)本質(zhì)安全的目的。

2.1 危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)

礦山開采過程中，存在著很多危險(xiǎn)源[5-6]。礦山危險(xiǎn)源通常具有較大的能量，一旦意外釋放，往往會(huì)造成嚴(yán)重傷害與損失。依據(jù)《戴腰山礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案》的內(nèi)容，辨識(shí)出該技改項(xiàng)目中存在的主要危險(xiǎn)、有害因素有：冒頂片幫、透水、火災(zāi)、觸電、中毒窒息、高處墜落、物體打擊、放炮、火藥爆炸等。

2.2 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)戴腰山銅礦采礦技改工程有關(guān)技術(shù)資料以及井下采礦系統(tǒng)所固有的特點(diǎn)，通過建設(shè)項(xiàng)目危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)與分析，本著突出重點(diǎn)、抓主要環(huán)節(jié)的原則，將該項(xiàng)目劃分為總平面布置、地下礦山開拓、提升運(yùn)輸、采掘、通風(fēng)防塵等10個(gè)評(píng)價(jià)單元。評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐值木唧w情況見表1所示。

表1 安全評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐直?/p>

2.3 定性、定量評(píng)價(jià)

根據(jù)該技改項(xiàng)目以及危險(xiǎn)、有害因素的特征，本文選用SCL，PHA，F(xiàn)TA，LEC等4種評(píng)價(jià)方法對(duì)10個(gè)評(píng)價(jià)單元中危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，見表1。

2.3.1 預(yù)先危險(xiǎn)分析法

預(yù)先危險(xiǎn)分析法的危險(xiǎn)程度主要是依據(jù)《開發(fā)利用方案》和該項(xiàng)目的具體情況來判定(確定)，為設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)和管理提供一定的依據(jù)，評(píng)價(jià)等級(jí)參考文獻(xiàn)[1]。

對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)單元中的主要危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行預(yù)先危險(xiǎn)分析，其中危險(xiǎn)等級(jí)為Ⅳ級(jí)的危險(xiǎn)、有害單元有6類；等級(jí)為Ⅲ級(jí)的有14類；處于Ⅱ級(jí)狀態(tài)的有3類，具體情況如表1所示。

對(duì)于災(zāi)難性Ⅳ等級(jí)，如果管理預(yù)防不到位，發(fā)其生事故的概率較大并會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果，應(yīng)特別引起重視。其他為危險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ級(jí)、臨界等級(jí)Ⅱ級(jí)，如不加防范，也可能會(huì)引起人身傷亡事故。

2.3.2 事故樹分析法

由于礦山施工井巷較多，且圍巖受裂隙、構(gòu)造影響，具有一定的安全隱患。本文以井巷施工冒頂片幫事故為例，對(duì)冒頂片幫事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行事故樹定量分析。圖1為井巷施工冒頂片幫事故樹，表2為事故樹中各代碼含義。

圖1 冒頂片幫事故樹

(1)利用事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)T=A·B·C，可得出120組最小割集。

(2)利用成功樹結(jié)構(gòu)函數(shù)T′=A′·B′·C′，可得到3組最小徑集為：P1={X1,X2,X3}；P2={X4,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17}；P3={X5,X6,X7,X8}。

(3)各基本事件結(jié)構(gòu)重要順序?yàn)椋篒φ(1)=Iφ(2)=Iφ(3)>Iφ(5)=Iφ(6)=Iφ(7)=Iφ(8)>Iφ(4)=Iφ(9)=Iφ(10)=Iφ(11)=Iφ(12)=Iφ(13)=Iφ(14)=Iφ(15)=Iφ(16)=Iφ(17)。

(4)從以上分析可知，井巷施工冒頂片幫事故樹有120組最小割集，最小割集比較多，發(fā)生事故的途徑比較多，頂上事件發(fā)生的可能性比較大。另外，最小徑集有3個(gè)，因此應(yīng)從地質(zhì)條件、施工和管理3個(gè)方面入手來防止井巷冒頂片幫事故的發(fā)生。

2.3.3 作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析法

采掘作業(yè)評(píng)價(jià)單元是礦山開采的重要單元，主要包括鑿巖作業(yè)、爆破作業(yè)、采場(chǎng)通風(fēng)、出礦作業(yè)、井下運(yùn)輸、二次爆破等，用作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析(LEC)法對(duì)各項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。本礦山采用淺孔留礦法采礦，對(duì)該采礦法的作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析進(jìn)行取值、分析，參數(shù)取值范圍及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可參考文獻(xiàn)[2]，具體取值及其危險(xiǎn)程度如表3所示。

表3 淺孔留礦法采礦法作業(yè)單元LEC評(píng)價(jià)表

2.4 安全措施建議

2.4.1 總平面布置方面的安全措施

(1)避開不良地質(zhì)，增加防范措施。(2)布置在采動(dòng)范圍外或留保安礦柱。(3)井口周邊設(shè)置防洪溝。暴雨季節(jié)應(yīng)注意對(duì)各井口加強(qiáng)防護(hù)，防止山間小溪的水或山洪、泥石流灌入井下，保證各井巷、建(構(gòu))筑物的安全。(4)回風(fēng)的井口應(yīng)布置在礦區(qū)常年最小風(fēng)頻的上風(fēng)側(cè)。

2.4.2 地下開拓方面的安全措施

(1)對(duì)于在移動(dòng)帶內(nèi)的井巷要留足保安礦柱，不得破壞保安礦柱，確保井巷穩(wěn)定。(2)作為安全出口的斜井應(yīng)設(shè)置踏步、照明、扶手和安全標(biāo)志。(3)相鄰巷道應(yīng)布置在開采移動(dòng)帶之外一定距離。(4)廢棄的井巷要及時(shí)封閉，防止人員誤入。(5)巷道、天井、溜井等位置，要設(shè)置避災(zāi)標(biāo)志、警示標(biāo)志、名稱等，同時(shí)溜井周圍設(shè)防擋水設(shè)施，防止跑礦。

2.4.3 提升運(yùn)輸系統(tǒng)方面的安全措施

(1)交叉路口和運(yùn)輸線路繁忙地段設(shè)信號(hào)裝置或由專人看管。(2)路況不良的運(yùn)輸?shù)缆芬皶r(shí)修繕。(3)定期對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢查、試驗(yàn)，保證鋼絲繩的各種指標(biāo)不超限。(4)應(yīng)按規(guī)定及時(shí)更換鋼絲繩，不得超期使用。

2.4.4 采礦系統(tǒng)方面的安全措施

(1)采礦方法。礦山開采年限較長(zhǎng)，前期開采活動(dòng)存在不規(guī)范行為，導(dǎo)致存在很多老窿、廢巷，礦山要對(duì)前期遺留的老采空區(qū)、棄巷進(jìn)行排查，遇到可疑地點(diǎn)，必須先行探放水，防透水事故的發(fā)生；斜井、天井、溜井口應(yīng)設(shè)紅燈警示裝置、照明和護(hù)欄(蓋板)，以防人員墜入井中。開展相關(guān)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，合理確定回采順序、工藝，盡量減少采空區(qū)的暴露面積，縮短暴露時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行充填。

(2)爆破。要使用合格的爆破器材；對(duì)爆破器材實(shí)行嚴(yán)格管理，特別是炸藥庫(kù)離礦山有一段距離，要認(rèn)真執(zhí)行炸藥領(lǐng)、退制度，確?；鸸て愤\(yùn)輸安全；從事爆破作業(yè)人員必須持證上崗。

(3)地壓管理。每個(gè)采區(qū)設(shè)立礦柱，以阻止地壓災(zāi)害傳至相鄰采區(qū)；采空區(qū)要及時(shí)充填且充填時(shí)要接頂、結(jié)實(shí)，消除其對(duì)含水層、地表的影響，避免形成沖擊地壓、空氣沖擊波；采取控制爆破技術(shù)，降低最大一段藥量，以減小爆破對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響。

2.4.5 通風(fēng)系統(tǒng)方面的安全措施

(1)井下根據(jù)通風(fēng)需要及時(shí)設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)橋、擋風(fēng)墻等通風(fēng)構(gòu)筑物，并保持通風(fēng)構(gòu)筑物的完好。(2)通風(fēng)機(jī)的周圍應(yīng)設(shè)置柵欄等隔離裝置，防止人員卷入。(3)采場(chǎng)回采結(jié)束后，通往采場(chǎng)的通道要及時(shí)封堵，防止出現(xiàn)風(fēng)流短路現(xiàn)象。(4)及時(shí)對(duì)采掘工作面、大巷等處的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)質(zhì)等進(jìn)行檢測(cè)，防止有毒、有害氣體超標(biāo)。(5)掘進(jìn)工作面及一些盲巷，人員進(jìn)入時(shí)，要提前通風(fēng)，并保持局扇的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4.6 防排水系統(tǒng)方面的安全措施

(1)礦區(qū)內(nèi)的洼地、陷落區(qū)及舊河道應(yīng)采取防止積水的措施，對(duì)地面可能通向井下的裂縫、廢舊鉆孔等均應(yīng)及時(shí)封堵，避免地表水灌入井下，造成透水事故。(2)在井巷工程施工中，加強(qiáng)探水或超前探水工作。(3)開采方案中水泵能力、水倉(cāng)容積是按照現(xiàn)有涌水量進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是隨著開采深度的延伸，涌水量可能增大，因此布置防排水系統(tǒng)，應(yīng)留足水倉(cāng)容積、排水設(shè)備能力、防水閘門等。(4)該礦山為整合礦山，且開采年限較長(zhǎng)，存在許多老窿、廢巷。后期開采時(shí)，必須對(duì)老窿、廢巷進(jìn)行排查及探放水作業(yè)，避免發(fā)生突水事故。

2.4.7 防滅火系統(tǒng)方面的安全措施

(1)井下變(配)電硐室以及地面變電所等，需配備手提式泡沫滅火器、水箱、沙箱等防火器材。(2)井下供水管每隔50～100 m應(yīng)設(shè)一支管和供水接頭，作為消防水管。(3)井下用過的廢油、棉紗、布頭、廢紙和油氈等易燃品應(yīng)放在帶蓋的鐵桶內(nèi)，并及時(shí)運(yùn)到地表處理。

2.4.8 職業(yè)危害方面的安全措施

(1)應(yīng)盡量將產(chǎn)塵崗位與非產(chǎn)塵崗位隔離。(2)接觸粉塵的人員上崗作業(yè)應(yīng)佩戴防塵口罩，并應(yīng)遵守防塵操作規(guī)程。(3)井下采掘前對(duì)巷道幫壁進(jìn)行沖洗，鑿巖實(shí)行濕式作業(yè)，掌子面爆堆先灑水后出渣，在裝礦巷道和出礦口處安裝噴霧灑水裝置降塵。

3 結(jié)論

(1)通過預(yù)先危險(xiǎn)性分析，找出戴腰山銅礦采礦技改工程引起重大危險(xiǎn)有害因素(災(zāi)難性的)危險(xiǎn)等級(jí)為Ⅳ級(jí)的危險(xiǎn)、有害單元有6類；引起主要危險(xiǎn)有害因素(危險(xiǎn)的)等級(jí)為Ⅲ級(jí)的有13類；處于一般危險(xiǎn)有害因素(臨界)狀態(tài)Ⅱ級(jí)的有3類。存在災(zāi)難性的危險(xiǎn)單元，應(yīng)采取必要的措施，降低其危險(xiǎn)等級(jí)，減少風(fēng)險(xiǎn)，使礦山能安全運(yùn)行。

(2)運(yùn)用事故樹分析法，對(duì)該技改工程可能發(fā)生的井巷施工冒頂片幫事故進(jìn)行了分析，找出了冒頂片幫原因，提出了針對(duì)性的措施。

(3)運(yùn)用作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析法，對(duì)整個(gè)采礦作業(yè)流程進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，由評(píng)價(jià)結(jié)果可知：采礦作業(yè)單元的爆破、通風(fēng)、提升運(yùn)輸作業(yè)為顯著危險(xiǎn)；其他作業(yè)為比較危險(xiǎn)。在開采活動(dòng)中采取相應(yīng)的安全對(duì)策措施，能夠保證安全。

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Study on Safety Assessment of Mining Technological Transformation Project in Daiyaoshan Copper Mine

WANG Shuming1WANG Xiaoran2LIU Xiaofei2

(1.CollegeofArchitectureEngineering，JinlingInstituteofTechnologyNanjing211169)

In order to improve the safety of mining technological transformation project in Daiyaoshan Copper Mine, we identified the major hazards and harmful factors of the mining technological transformation project. Then, this project was divided into ten evaluation units based on the information of the project and the field investigation and analysis. What’s more, we conducted qualitative and quantitative evaluations for the major hazards and harmful factors of the project based on the specific characteristics of the evaluation units by using the safety evaluation of safety check list (SCL), preliminary hazard analysis (PHA), fault tree analysis (FTA) and operation condition risk assessment (LEC) respectively. In addition, we put forward reasonable and feasible measures and suggestions based on the problems existed in safety assessment.

mining technological transformation project safety assessment PHA FTA LEC

江蘇省住建廳科研項(xiàng)目(2014ZD68)，金陵科技學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金(jit-b-201230)，金陵科技學(xué)院校級(jí)科研基金項(xiàng)目(jit-2016-jlxm-16)。

王書明，男，1968年生，江蘇興化人，博士，副教授，注冊(cè)安全工程師，一級(jí)安全評(píng)價(jià)師，主要從事安全評(píng)價(jià)與工程管理方面的教學(xué)與科研工作。

2015-10-29)