露天礦空區處理過程中的安全管理

程建勇

(洛陽欒川鉬業集團股份有限公司礦山公司, 河南洛陽市 471500)

露天礦空區處理過程中的安全管理

程建勇

(洛陽欒川鉬業集團股份有限公司礦山公司, 河南洛陽市 471500)

三道莊礦區經過30多年的地下開采,形成大量地下采空區。該礦自2002年露天礦建設開始,與科研院校合作,對空區探測、監測、地壓預報和空區處理進行了大量試驗研究。空區處理過程中加強安全管理,強化安全責任,制定實施空區處理的各種施工規范。至2010年底,共處理空區245次,面積68.7萬m2,體積約880萬m3,未發生一起重大傷亡事故,為公司的生產經營提供了堅實的安全保障。

空區處理;安全管理;三道莊露天礦

洛陽欒川鉬業集團公司三道莊露天礦位于河南省欒川縣三道莊,1968年開始進行地下開采,至2002年地下開采規模約25000 t/d,經過30多年的地下開采,礦區內形成面積約120萬m2,體積約1800萬m3的采空區。2002年30000 t/d露天礦開始建設至今,如何安全有效地處理空區,一直是露天礦安全工作的重點。

1 制定安全合理的空區處理方案

自三道莊露天礦基建開始,便對井下采空區資料進行收集、整理,安排專業地質隊伍對井下空區進行實測,取得了可靠的空區資料。多年來,礦山與國內知名科研院校進行合作,開展空區處理及礦柱資源回收、復雜空區精確探測、空區地壓監測等方面的研究,取得了大量的研究成果,為空區處理提供了理論依據。

三道莊露天礦空區探測、監測、處理和殘礦回收等工藝技術處于國際先進、國內領先的水平,多項成果取得了國家級的成果獎勵。至2010年底,共處理空區245次,面積68.7萬m2,體積約880萬m3,成功率100%,空區條件下礦柱開采事故率為零。實踐證明,所采用的空區處理方案是合理的,技術是成熟可行的,安全措施是切實可靠的。

2 加強空區探測

隨著臺階的下降,空區的安全層厚度、受力狀態不斷變化,空區隨著時間的推移坍塌,形態更加復雜。準確了解空區的位置及形態,是空區處理中安全工作的關鍵,在這方面主要做了以下幾個方面的工作。

(1)利用物探的方法探測空區。礦山與長沙礦山研究院合作,利用地震法對礦區進行全面探測,標定空區的大概范圍,為詳細探測及重點探測提供建議數據。

(2)利用深孔鉆機及地質鉆,探測空區范圍及形態。根據現有空區資料及物探提供的空區范圍,本著“有礦石就有空區”的指導思想,采用生產地質探礦與空區探測相結合,爆破穿孔與空區探測相結合的方針,提前摸清各臺階空區的安全厚度、范圍及形態,保證大型施工設備不在小于安全厚度的空區上方施工,為安全生產提供保障。

(3)引進先進設備,揭示空區的詳細形態。投資300多萬元,引進2臺英國的三維激光掃描設備,利用鉆孔對空區進行三維掃描,為空區處理設計提供高精度的空區形態參數,大大提高了空區處理的安全性和準確性。

3 強化空區的穩定性監測與預報

隨著時間的推移,空區不斷在重復著穩定-坍塌的變化過程,使空區形態不斷變化,對安全生產造成巨大威脅。為了掌握巖體的移動破壞情況,與武漢環保院合作,在危險區域埋置巖體聲發射檢測儀監測點,人工逐點監測,收集了大量地壓活動數據,為地壓活動規律的研究,空區、邊坡安全評價,空區、邊坡的工程處理,空區塌陷預報提供了豐富的資料。但在實踐中發現,利用巖體聲發射檢測儀人工逐點監測的方法,雖然起到了良好效果,但由于巖體的移動破壞是一個由漸變到突變的過程。由于各種原因,人工逐點監測不能實時掌握礦巖的移動破壞情況,也影響了空區塌陷預報的準確性。為了解決這一問題,與武漢環保院合作,利用現有巖體聲發射檢測設備,研究開發了無線實時監測系統,變分時段監測為不間斷連續監測,為巖體移動破壞規律的研究、空區塌陷預報提供了準確數據。2005年5月7日,在1474采場公路口監測到地壓活動的頻度及強度超出了安全預定值,經研究判斷,5月11日發出撤離警報。5月16日該地空區塌陷,塌陷面積約6萬m2。

4 建立健全空區處理組織機構和規章制度

(1)成立專門的空區處理管理機構。公司專門成立了空區處理領導小組,公司主要領導任組長,全面協調地壓檢測、空區探測、空區處理工作。把空區處理工作納入安全序列,由安全地壓科負責空區的探測、監測工作,并協助技術科對空區進行處理。根據生產進度,編制月、季、年度空區處理計劃。

(2)空區處理設計保障。根據空區的危險程度,將空區劃分為A、B、C、D、E 5個級別,明確設計審核權限,在進行施工設計的同時,設計安全施工專篇,實行安全一票否決,從源頭封堵安全漏洞。

5 空區處理施工組織保障措施

施工組織是空區安全處理的重要環節。在進行空區處理施工時,因大部分是在空區上部施工,存在較大的安全風險,所以施工組織是安全管理的關鍵。

(1)劃定明確的安全境界。根據施工設計,在地表明確標定空區范圍,根據危險程度將施工區域劃分為安全區、警戒區和危險區,使施工人員對施工區域內的安全環境一目了然。

(2)編制實施嚴格的施工順序、控制施工時間。由于空區的破壞與時間有關,所以必須嚴格控制在空區上部的施工時間,在施工設計的同時,對施工周期進行計算,使人員、設備在危險區域上部的施工時間最短。合理安排施工順序,是安全施工的關鍵,經過長期實踐,總結出了先難后易、先里后外的施工順序,這樣就有效降低了施工過程中巖體破壞給安全施工帶來的影響。

(3)標定警戒范圍、控制施工人數。施工開始前,在施工區域用警戒帶標定警戒范圍,劃定安全區域。根據施工需要嚴格控制施工人數,對進入警戒范圍的人員實行簽到制,把事故的危害控制到最小。

(4)加強地壓活動監測,制定安全撤離預案。在施工區域建立地壓監測網絡,根據空區大小、巖石結構標定預警參數。制定安全撤離預案,明確安全撤離信號,對施工人員進行安全交底,熟悉安全撤離線路,為空區處理施工組織提供了可靠的安全保障。

由于措施得力、技術可靠、預報準確,自30000 t/d露天基建開始以來的近10 a,三道莊露天礦共處理空區245次,面積68.7萬m2,體積約880萬m3,未發生一起重大傷亡事故。

[1]宋嘉棟,王 堅.地下采空區頂板礦體露天開采工藝[J].有色金屬,2000(5):14-18.

[2]《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊[M].北京:冶金工業出版社,1991:270-275.

[3]儀 琳,程建勇.洛鉬集團露天礦重大安全事故預防的探索[J].經濟策論(上),2011:18-20.

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2012-04-27)

程建勇(1959-),男,河南洛陽人,采礦工程師,主要從事于礦山安全管理及采空區處理,Email:617196411 @qq.com