礦山工程安全設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究

丁 旭

西部黃金股份有限公司

礦山工程安全設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究

丁 旭

西部黃金股份有限公司

礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用是我國現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求。隨著礦山工程的建設(shè)發(fā)展，礦產(chǎn)資源的開發(fā)程度逐漸加深，礦山開發(fā)工程中的安全事故也越來越多。為提高礦山工程的安全水平，對礦山工程進行安全設(shè)計是十分有必要的?；谶@種情況，本文從礦山工程的安全設(shè)計出發(fā)，對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，從而提高礦區(qū)安全水平，保障工作人員的生命安全。

礦山工程；安全設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

一、我國礦山工程現(xiàn)狀

我國礦山在礦床開采過程中，涉及到的各種礦山工程如巷道、礦柱、礦房、邊坡等，其穩(wěn)定性對礦床的順利回采具有十分重要的意義。礦山工程的不穩(wěn)定，如巷道的垮落、礦柱的破壞、頂板的冒落、邊坡的滑移，不但擾亂礦山的正常生產(chǎn)，而且嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的人身安全和設(shè)備的正常運行，造成地下資源的損失。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計顯示，由于礦山工程的失穩(wěn)而導(dǎo)致采礦作業(yè)人員傷亡的事故，占礦山總傷亡事故的百分之六十以上。由于我國目前采礦科學(xué)技術(shù)水平還比較低，采礦設(shè)備和工藝也比較落后，礦山工程的設(shè)計與施工大多處在用已知工程類比法解決問題的階段，許多實踐經(jīng)驗還沒有推行為普遍方法。

二、礦房安全設(shè)計

大多數(shù)礦山發(fā)生安全事故都是由于巖石失穩(wěn)造成的。巖石失穩(wěn)是指巖石在應(yīng)力作用下穩(wěn)定性遭到破壞的狀況，在這個受破壞的過程中，還伴隨著能量釋放、變形等一系列現(xiàn)象。分析這種現(xiàn)象，能有效地了解礦山巖石的穩(wěn)定性。一般來說，礦山巖石質(zhì)地較硬但也具有一定的脆性，其抗壓能力較強，相反抗拉能力較弱時，當(dāng)?shù)V山巖石受到應(yīng)力作用，巖石內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)力，且不同截面產(chǎn)生的內(nèi)力并不相同。礦山巖石單位面積受到的應(yīng)力和內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力是可以通過相關(guān)的受力分析計算出來的，礦房的跨度是影響礦房安全的重要因素，對礦房、礦柱的數(shù)量有著直接影響。大部分礦房的數(shù)量都是憑借經(jīng)驗來確定的，與測試計算的數(shù)據(jù)有一定的差異，計算得出的礦房跨度也并不一定都是小于實際經(jīng)驗的跨度，只是根據(jù)不同的礦山巖體的不同情況，通過計算公式可以得出，在礦山巖石可承受的抗拉強度之內(nèi)的合理跨度，更有效的利用巖石本身的強度使應(yīng)力合理分布，同時充分發(fā)揮礦山巖石的結(jié)構(gòu)潛力，從而增加礦山工程的經(jīng)濟效益。

三、礦柱的安全規(guī)格

礦柱是礦房的重要支柱，也是承受應(yīng)力的重要載體，與礦山工程的安全有著直接關(guān)系，與礦石回采率也有著重要關(guān)系。一般來說，不同的狀況下，礦山工程中的礦柱受力情況與巖石的抗壓抗拉能力有很大的區(qū)別，而且，目前還沒有統(tǒng)一的計算公式能得出準(zhǔn)確結(jié)果。但是，當(dāng)情況具體到某一個礦區(qū)時，可以通過調(diào)查礦區(qū)巖石的儲存狀況或者相關(guān)的測試，分析計算得出更合理的礦柱尺寸。一般來說，通過計算得出的礦柱尺寸準(zhǔn)確性更強，有相關(guān)實驗得出，合理的礦柱尺寸還能增加一定的礦石回采率。雖然目前還沒有準(zhǔn)確統(tǒng)一的計算方法，但是通過不同的計算、分析，得出的數(shù)據(jù)一般相差不大，具有一定的科學(xué)性。在實際情況中，由于礦石的自身構(gòu)造、巖石裂縫、應(yīng)力作用或者地質(zhì)狀況等因素的影響，增加了計算難度?？梢酝ㄟ^實地調(diào)查、檢測試驗來避免這些因素，進而找出其中規(guī)律，使結(jié)果更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

四、采空區(qū)的安全設(shè)計

經(jīng)過長時間的礦石開采，礦區(qū)會形成采空區(qū)。采空區(qū)的存在，是礦山工程中的一大安全隱患，對于施工人員和施工機械都有可能造成不同程度的影響。處理礦山采空區(qū)的方法有垮落法、充填法、支撐法、緩慢下沉法這四種方法。在我國的礦山工程中運用較多的就是垮落法和充填法，這兩種方法在不同的方面有優(yōu)有劣，具體哪個更具有優(yōu)勢還不能片面確定。最理想的狀態(tài)是通過一定的技術(shù)手段，對于地表允許垮落的礦區(qū)，在礦石開采過程中，保證采空區(qū)的擋板不會掉落造成安全事故。在礦區(qū)開采結(jié)束后能較輕易的將擋板取下，避免形成安全隱患。而對于不允許垮落的地表礦石開采區(qū)，能夠不進行垮落也不進行填充，通過技術(shù)手段維持礦區(qū)的巖石穩(wěn)定，減少安全事故的發(fā)生。在采空區(qū)安全處理的實際研究中，德國曾經(jīng)使用將采礦柱用礦尾砂膠結(jié)填充支撐礦房的方法來增加礦房的支撐力。這種方法既保證了礦區(qū)巖層不易陷落，又保護了地表環(huán)境，提高了經(jīng)濟效益。這種處理方法，有效的減少了礦山工程對地表環(huán)境的破壞，這也是新時期礦區(qū)安全管理和采空區(qū)處理的重要經(jīng)驗。

五、安全設(shè)計的重點

對礦山工程的設(shè)計直接關(guān)系著礦山工程的安全狀況和經(jīng)濟利益，它也是礦山采空區(qū)處理的重要依據(jù)。所以，在進行礦山工程的安全設(shè)計之前，要進行充分的試驗研究。對于礦區(qū)的地質(zhì)情況、應(yīng)力分布狀況等要有充分的了解，只有在準(zhǔn)備充分的前提下，才能更好的進行安全設(shè)計，進而保證其合理性。從礦區(qū)的準(zhǔn)備初期到開采過程，再到后期的采空區(qū)處理等一系列過程，都要有具體的安全設(shè)計線路，

理論是實踐的基礎(chǔ)，那么礦區(qū)工程中的巖體力學(xué)就是采礦工程的重要理論基礎(chǔ)。它為礦山工程的開采和開展實際工作提供了理論依據(jù)。特別是在采空區(qū)的治理問題中，巖體力學(xué)的運用更是至關(guān)重要。對于處理可能陷落的礦山采空區(qū)，需要采用垮落或者填充的方法，使用有效的技術(shù)手段支撐礦洞，保證礦區(qū)巖體的完整性。還可以通過巖體力學(xué)的研究確定合適的處理方法，從而保證經(jīng)濟效益與礦山工程的安全問題都能得到解決。

總而言之，礦山工程的安全設(shè)計直接關(guān)系著礦區(qū)工作人員和施工機械的安全。因此，對礦區(qū)工程的安全研究工作才是當(dāng)下的重點工作，對于礦房的跨度研究、礦柱的安全尺寸確定以及處理采空區(qū)的工作，是最主要的安全設(shè)計重點。要保證專業(yè)的理論知識與實際工作相結(jié)合，從而使礦區(qū)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益最大化，保證礦山工程的施工安全，促進我國礦山工程持續(xù)、健康的發(fā)展。

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