一、前言

頂板安全是采礦過程中的重要危險源,如何管理好采礦作業面的頂板,預防冒頂事故的發生是每個采礦工作者義不容辭的職責。冒頂事故對礦井安全生產危害極大,因此,加強礦山頂板安全管理,科學預測、預防、預控井下工作面可能存在的頂板安全隱患,及時采取有效的防范措施很有現實意義。?

二、頂板事故的表現形式

礦山的頂板巖體冒落事故,依其冒頂片幫的范圍和傷亡人數,一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。本文主要研究局部冒頂和松石冒落,并統稱冒頂事故。

三、冒頂事故產生的原因

這類冒頂事故多發生在以下幾種情況:在頂板比較破碎的工作面;在巖層層理、節理、斷層比較發育易離層的工作面;在深礦井、超深礦井、爆破后頂板安全隱患排除不當的工作面。

冒頂事故的發生,一般與礦山地質條件、生產技術和組織管理等多方面因素有關。按事故分類統計資料,屬于生產組織管理方面的原因占45.6%,屬于物質技術方面的原因占44.2%,屬于冒險作業等因素引起的事故僅占10.2%。

(一)、生產組織管理方面?

1、采礦方法選擇不合理

采礦方法選擇不合理是引發冒頂事故的一個主要原因。據統計,某礦6年*發生9起采場冒頂事故,其中留下不規則礦柱空場法采場的事故占55.6%;房柱法采場的事故占33.3%;淺孔留礦法采場的事故占11.1%。

2、頂板支護方法不合理

采場工作面或大斷面掘進,支護方法不合理或支護不及時,是導致冒頂事故的另一個主要原因。當工作面附近的頂板巖石比較破碎,構造比較發育時,支護方法不合理或支護不及時,極易造成頂板突然冒頂或片幫,引發事故。某礦發生的有人員傷亡的9次冒頂事故中,因支護方法不合理或支護不及時造成的有6次,占66.7%。

3、浮石處理不當?

巷道內松石冒落多半發生在距工作面10米以內,采場內松石冒落多半發生在采場頂板并不太高的情況下。浮石處理不當,撬毛工技術不熟練,檢查不周,疏忽大意甚至沒有檢查,是造成冒頂傷亡事故的原因之一。浮石處理不當所引起的傷亡事故,大多是由于浮石處理前對工作面頂幫缺乏全面細致的檢查,以及浮石處理時站立的位置不當和排除工的技術不熟練等造成的。神農磷礦1991年6月19日頂板冒落事故就是因為當事人在處理頂板安全隱患時站立位置不當,頂板脫落時躲閃不及被砸傷的事故。雖然這幾類頂板存在很大的安全隱患,但是也不是不可避免,頂板發生變化之前都有一定的預兆,無論是井下作業人員還是入井檢查人員要認真觀察頂板,進行危險辨識后,對存在隱患的頂板進行行之有效的處理方法,就可以確保安全的情況下進行巷道的掘進及礦石的回采。

4、防護用品使用不當

在礦井內工作時,由于沒有正確使用防護用品而使冒頂事故擴大化的事例常有發生。1999年8月,上坑金礦某民工在上山口出碴時,由于安全帽沒系帶,低頭時安全帽落下,正好被上山頂部頂板落下的一塊浮石砸中頭部而死亡。

5、人員管理跟不上

一是井下使用的新工人多,對井下作業環境不了解,又缺少安全知識技能的培訓,新老交替銜接不上,不能及時有效地“敲幫問頂”而引發事故。宜昌福宜隧道建筑工程公司2007年8月8日的冒頂事故,就是由于新工沒有經過安全教育上崗,當事人缺乏必要的安全知識,在進行錨桿支護處理頂板險巖時被冒落頂板砸傷,造成死亡事故。

二是井下管理人員對頂板管理不重視,沒有行之有效的頂板管理辦法和監督約束機制,以致頂板管理松懈,無人員傷亡的小冒頂事故不斷,有人員傷亡的冒頂事故也就不可避免了。

三是冒險作業,受經濟利益的驅動,礦山井下的險、累、臟活都由勞務工來做,且不少礦山撤消了井下專職排險工,井下排險作業一般由勞務工兼職。這些勞務工經常會出現冒險作業現象,并由此引發一些冒頂傷亡事故。某礦2000年6月就發生一次因勞務工在井下冒險作業,導致2人受輕傷的冒頂事故。

(二)、頂板自身結構差

1、破碎帶頂板:在靠近斷層、裂隙的巖性比較破碎,巖層層理、節理比較發育,影響生產的正常進行且容易出現安全事故,而且很容易給回采造成隱患。

2、大面積空頂頂板:由于地質條件的影響,造成工作面空頂區域。

3、伴有滴水頂板:很多切割的頂板伴有滴水,由于滴水的存在,致使頂板層與層之間的摩擦力逐漸變小,存在安全隱患。

4、頁巖頂板:頁巖頂板的顯著特性是層狀分布且脆而薄,層與層之間比較光滑,摩擦力較小,容易脫層。

5、采空區頂板:房柱法開采后形成了大量采空區,隨時間推移,礦柱的巖體強度下降,采空區面積增大,造成部分礦柱因應力轉移而使荷載增加,在外力作用下容易使礦柱發生連鎖垮塌,并且大面積頂板容易在較短時間內冒落,對生產設施、人員造成很大的隱患。

四、頂板冒落前的預兆

在正常情況下,頂板冒落前都有預兆:

1、掉碴:頂板嚴重破裂時,折梁斷柱就會增加,隨著就出現頂板掉碴現象,掉碴越多,說明頂板壓力越大,在這種情況下就會出現冒落。

2、片幫:冒頂前巷道或采區幫壁或礦柱所受壓力增加,變得松軟,片幫規模增大,次數增多。

3、裂縫:頂板的裂縫,一種是地質構造產生的自然裂隙,一種是由于巷道掘進過程中頂板下沉引起的采動裂隙,尤其是采空區采動裂隙更加明顯。觀察裂縫的經驗是:流水的裂縫有危險,因為它深;縫里有黃泥、水銹的不危險,因為它是老縫;茬口新的有危險,因為它是新生的,如果這種裂縫加深加寬,說明頂板繼續惡化易冒落。

4、脫層:頂板快要冒落的時候,問頂時往往有空音發出,出現這種現象頂板易脫落。

5、漏頂:破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒項以前,有時因為木支護位置不當容易出現漏頂現象,漏頂如不及時處理,會使頂板巖繼續冒落,造成沒有聲響的大冒頂。

五、防止頂板冒落事故的措施

1、冒頂危險試探

通過冒頂危險試探,對頂板隱患進行檢查,發現有冒頂危險的區域,嚴禁作業人員進入作業。具體方法有:

a、木楔法:在裂縫中打入小木楔,這一段時間,如果出現木楔松動或夾不住了,說明裂縫在擴大,有冒頂危險。

b、敲幫問頂法:用大錘敲擊頂板,聲音清脆響亮的,表明頂板完好;發出空空或嗡嗡的聲響時,表明頂板巖層已離層,如敲不下來,就用木支護在危險地方支起;如大面積空頂,又敲不下來,應把脫離的巖層壓下來。

c、震動法:右手持撬棍,左手指尖扶頂板,用工具敲擊時,如果感到頂板震動,即使聽不到破裂聲,也說明此巖石與整體頂板分離。

2、及時調整采礦工藝,保證合理的暴露空間和回采順序,有效控制地壓要加強礦井地質工作和采礦方法的實驗研究,對原設計的采礦方法不斷進行改進,找出適合本礦山不同地質條件下的高效安全的采礦方法,加大采礦強度,及時處理采空區。要控制好采場頂板的穩定性,必須要有一個合理的開采順序,因此要合理確定相鄰兩組礦脈的回采順序;要根據不同的地質條件和采礦方法,嚴格控制采場暴露面積和采空區高度等技術指標,使采場在地壓穩定期間采完。

3、要加強頂板的檢查、觀測和處理,提高頂板的穩定性。頂板松石冒落往往是造成人員受傷的重要原因。對頂板松石的檢查與處理,是一項經常性而又十分重要的工作,必須固定專人按規定的制度工作,才能確保頂板安全生產,防止松石冒落頂板事故發生。對一些危險性較大的采場,在技術、經濟允許的條件下,應盡量采用科學方法觀測頂板。目前國內較經濟簡便的觀測手段有光應力計、地音儀及巖移觀測等。要觀測摸索不同巖石巖移的規律,科學地掌握頂板情況。對已發現的不穩定工作面頂板,要及時進行處理,并盡可能采用科學有效的措施(如噴錨支護等)防止冒頂事故發生。

4、科學合理地布置巷道及采場的位置、規格、形狀和結構?要避免在地質構造線附近布置井巷工程,因為垂直于地質構造線方向的壓應力最大,是巖體產生變化和破裂的主要因素。要避免在斷層、節理、層里破碎帶、泥化夾層等地質構造軟弱面附近布置井巷工程。因為在這些地方布置的工程更易產生冒頂。如井巷工程必須通過這些地帶,也應采取相應的支護措施或特殊的施工方案。井巷、采場的形狀和結構要盡量符合圍巖應力分布要求。因此,井巷和采場的頂板應盡量采用拱形。因為圍巖的次生應力不僅與原巖應力和側壓系數有關,而且還與巷道形狀有關。采用拱形形狀時,施工難度不大且頂板壓力不會太集中,頂板穩定性較好。

5、加強頂板管理,提高頂板管理的技術水平一是加強安全教育和安全技術知識的培訓工作,提高各級安全管理人員的技術水平,樹立“安全第一”的思想,遵章守紀,建立群查、群防、群治的頂板管理制度。在各工作面備有撬棍、大錘、木支護材料,設立專人或兼管人員具體負責各工作面的排險工作,設立警告標志,做好交接班制度等。二是結合礦山實際,總結頂板管理的經驗教訓,從地質資料的提供、井巷設計、井巷維護技術、施工管理,制訂出一套完整的井巷施工頂板管理標準,為科學有效地管理頂板提供技術支持。

6、掌握正確的頂板隱患處理方法。作業人員要遵守正確的敲幫問頂程序,通過看、問、聽、撬、支、壓、撤等一系列的檢查手段,了解和處理頂板安全隱患。例如:“一人照明、一人敲”、“先外后里,先兩幫后中間”等等,對作業面頂板進行認真清理,打炮輔助人員在作業過程中認真注意觀察頂板變化情況,發現隱患及時進行處理。大面積空頂區域,要認真敲頂,如撬不下來,就采用支護材料將危險區域支撐;如確實存在安全隱患,就要進行壓頂處理或者停止作業。針對采空區采場,要對危險區域使用木滑尺,對其進行觀察記錄;對特危險采空區采場,要采用“三強”進行采礦;已經采完的空區要拉警戒線或者封閉。

篇2:金屬礦山頂板安全管理規范

金屬礦山地質賦存條件復雜,采礦方法多種多樣,有些礦山采用不適當的采礦方法,加上不按正規作業,生產管理不善等原因,自50年代以來,冒頂片幫重大傷亡事故不斷發生,根據概略的統計,我國金屬礦山的冒頂片幫事故一般占井下各類事故總數的20~30%左右,居井下礦山傷亡事故的第一位。從井下冒頂片幫傷亡事故的分類統計結果來看,屬于生產管理方面的原因占45.6%,屬于物質技術方面的原因占44.2%。但在實際工作中,所謂物質技術方面的原因,往往與人的因素有關,比如設計和工藝的缺陷、設備設計和維修的缺陷等。從金屬礦山發生冒頂片幫傷亡事故的地點來看,巷道發生的事故較采場多。冒頂片幫事故中,大多數是由于局部冒落或浮石冒落所引起。

加強頂板管理安全的重要途徑是:根據不同的地質條件,選用合理的采礦方法,盡量減少采礦作業人員暴露在大面積的頂板條件下作業,安全、高效的采礦方法,對降低采礦重大傷亡事故非常重要,堅持合理的開采順序,即自上而下、由頂到底(上盤到下盤),由遠而近的開采順序,集中作業,貧富兼采;避免到處挖富礦造成作業分散,導致破壞頂板平衡,提高回采強度。采取快掘、快采、快出的辦法,提高采場單位面積礦石產量,縮短生產周期,不僅可以提高采礦的勞動生產率,而且可以避開地壓顯現的活動期,在地壓相對穩定的狀態下進行采掘作業,達到安全生產。

對于暴露面積較大的采場(例如空場法、留礦法,充填法等)必須實行頂板分級管理法,按照不同的地質條件和不同的采礦方法,將頂板分為一級、二級、三級,按照不同的級別,分別提出不同的頂板管理要求。為了避免浮石冒落引起的傷亡事故,礦山實行的頂板三次檢查制(斑前、班中,斑后)。檢查頂板松石的方法,過去主要靠錘擊聽聲,處理頂板松石主要依靠撬棍,這種方法不僅工效低。勞動強度大,而且處理松石時如果站立位置不當,操作不慎,還可能使自己本身受到傷害。美國,加拿大等國已在井下采場成功地使用浮石處理機,可有效地防止松石冒落傷人事故,并提高工效。70年代以來還曾不斷進行利用紅外探測儀檢查頂板松石的試驗,已經取得了很大的進展。我國研制成功的無線電地音儀,可作出危險頂板冒落的預報。

對巷道型掘進工作面和采場的頂板管理措施主要有以下幾方面:

(1)合理選擇井巷(洞室)位置、斷面形狀和大小,包括,巷道布置應避開松軟巖層,盡量在堅硬均質的巖體內通過,避免在應力集中區布置巷道,盡量使巷道、洞室的軸向與巖石弱面的走向直交或斜交(大于45~65º)。

(2)正確采用支護形式在金屬礦山,巖石條件較穩定,但仍有相當部分的井巷需要支護,金屬礦山過去常用的支護結構形式有木支架、金屬支架、預應力鋼筋混凝土支護、料石砌碹,整體澆灌混凝土碹等支護形式,但目前支護效果最好,工效較高的支護方法是錨噴支護。錨噴支護是一種新的支護技術,主要包括錨桿支護、噴射混凝土支護、錨桿——噴射混凝土支護或噴射混凝土——金屬網相結合的錨噴支護等。

(3)減少爆破對巷道穩定性的影響。主要措施包括:①采用空隙間隔裝藥,減少爆破裂隙;②形成減震帶,減少爆破震動。在生產實踐中,往往在巷道或邊坡一側的爆區邊緣,鑿一排較密而不裝藥的空孔,利用孔空減弱爆炸應力波的傳播;③減少炸藥用量,采用毫秒電雷管起爆,由于各炮孔所產生的爆破震動相互抵消,使總的爆破震動有所降低;④控制爆破作用方向。迎向最小抵抗線的爆破震動,要比背向間最小抵抗線方向的爆破震動小0.8~2倍;⑤減少大爆破所產生的沖擊力,減少爆破對采場底部結構的破壞等。

可用地質力學的方法來分析礦區地質構造的類型和歷史,結合礦區的開采情況和地壓觀測的結果,從地質力學的角度劃定礦區和地壓活動危險區,從而使地壓觀測的選點和設計比較合理,可提高地壓觀測的效果。在地壓觀測的儀器方面,礦山可使用一種、兩種或多種儀器同時進行觀測,使用得比較普遍的有地音儀、聲波儀、光應力計、地震儀等,其中地音儀的推廣使用更為普遍。

金屬礦山由于巖石比較堅硬,地表移動下沉過程緩慢,遺留的采空區多數未予處理。應在對地壓長期觀測的基礎上,用地質力學的方法,對采空區情況進行分析,有計劃地對一些采空區進行充填,做到基本上控制大面積地壓活動所造成的危害,保證礦山安全生產。

篇3:停機檢修前的頂板管理規范

1.在礦井進行預防性停機檢修時(或機采隊預防性檢修大的機電設備時)要和機采隊提前聯系避開周期來壓,,工作面停在合理的位置上進行檢修,停機檢修前將支架初撐力升到位、護幫板打到位,端梁距大且頂板平整時及時超前拉架。

2.停機檢修期間,設置專人巡查工作面來壓情況以及支架接頂、梁端距、護幫板和工作面片幫情況,發現問題及時采取預防性措施。

3.當工作面出現設備故障停機時,要安排專人對支架進行二次補壓,同時保證護幫板全部打開,并定期巡查工作面頂板管理情況,發現問題及時采取預防性措施;如果工作面頂板狀況較差,要根據設備故障的處理時間,采取其他措施加固頂板和煤壁;當工作面壓力顯現較大時要對支架增加輔助設施,防止支架被壓死。

4.合理安排主運系統與機采工作面檢修時間,保證主運系統運行可靠。

5.加強液壓系統及設備的日常維護和保養,保證周期來壓期間的快速推進。

6.加強液壓系統及支架的檢修和維護,保證所有支架能夠達到初撐力,保證所有支架的立柱、平衡油缸安全閥能夠正常開啟。

7.加強機器的檢修和維護,定期檢測刮板鏈張緊力、有無破損、檢查液壓馬達的完好情況以及機器各電機、減速箱、軸承等運行是否正常,發現異常情況時提前制定檢修計劃。

8.嚴格落實好設備點檢制度,合理利用檢修時間處理設備隱患,防止來壓期間的設備故障。

9.保證供電、供排水等系統的可靠性。