基于試驗礦塊開采安全管理措施探析

張丕洪+++馬天勇

摘 要：文章借鑒試驗礦塊開采安全評價綜合指標體系，提出開采安全措施務必真實、全面反映對礦塊安全開采產生影響的主要因素，且要求結構合理、層次分明，具有科學、系統、可操作性強。該試驗礦塊開采屬于極度危險的作業。如果在開采前，通過合理的采礦設計和安全措施，有效地降低各因素的危險性，作業危險性則大為降低。合理地采礦設計和安全措施，試驗礦塊的開采是可行的。

關鍵詞：礦塊；開采；安全性；地質單元

1 基于可視化模型的礦塊開采安全性分析

本文基于可視化模型，提出了地質單元開采危險因素分析方法。首先，在建立的可視化模型基礎上，形象直觀的將試驗礦塊周邊地質劃分為若干個單元，然后根據空間方位和模型輸出的有關地質參數逐個對地質單元危險因素進行全面辨識與分析，并分析出礦區發生的主要事故類型。

基于可視化模型-事故樹分析法的礦塊開采危險因素辨識，提出礦塊開采安全指標分析模型。基于可視化模型-事故樹分析分綜合分析方法是一種將可視化模型分析和事故樹分析法有效結合，充分發揮各自優勢的分析方法。選取主導危險因素的基本事件為第二層的評價指標，將確定為主導危險因素的基本事件的上級關聯事件作為第一層的評價指標，這實現了指標科學性的篩選及分層，形成礦塊開采安全評價指標體系。

2 事故樹分析法在開采安全分析中的應用

2.1 事故樹分析程序

確定頂事件，頂事件是不可能發生的，它們是分析的對象。頂層事件的確定是基于事故調查。調查的目的是查明事實，因為其原因來源于事實.。全面了解系統，分析了生產系統中存在的對象（事故）情況，對系統中的人、物、管理和環境四個部分進行了詳細的了解。調查事故原因，從人的系統、材料、管理和環境缺陷入手，找出事故原因。在事故的各種因素中，既要注意因果因素，又要重視因素之間的關系。根據事故概率和事故嚴重程度，確定事故控制指標。確定事故發生的目標值的概率。故障樹的構造，在分析頂層事件、相關事件和基本事件之間的關系的基礎上，根據解釋（推理）分析方法，逐步探究原因，將各種事件與邏輯聯系起來，構成一個完整的故障樹。根據故障樹的最小割集和最小直徑設置，以防止意外。確定排序結構的基本事件的重要性。定量分析，根據發生的基本事件的概率，頂事件發生的概率。基于概率重要性和臨界重要性的基本事件的頂層事件概率。根據上述分析結果和安全投資的可能性，我們可以找到最佳的計劃，以減少意外的概率，以滿足要求的概率目標。

2.2 事故樹定性分析

最小割集的概念：集頂事件的基本原因的事件，也就是說，事故樹，一組基本事件可以導致頂事件，這組基本事件被稱為割集。最小割集：一組導致頂級事件發生的最小基本事件集.。有許多方法找到最小割集和最小割集。布爾代數簡化方法又稱為邏輯簡化法，該方法是基于布爾代數和簡化規則的實踐表明，事故樹簡化后的一些交集C，每個交點實際上是一個最小割集。結構重要度分析是重要的程度，從事故樹的基本事件的分析沒有考慮各基本事件的概率，或者每個基本事件的概率都相等，各基本事件的發生對頂上事件分析的影響，一般使用說。基本事件結構的重要性越大，對頂層事件的影響越大，反之亦然。

3 試驗礦塊開采安全管理措施

3.1 確保開拓巷道的暢通

開拓巷道是人員進出與運輸的重要通道，必須保持暢通。-270m為礦山的集中運輸水平，目前各項設施完好，可保證人員進出與運輸要求。上部-130m水平是數十年前開拓的巷道，由于礦山開采已下降到-270m以下，該巷道的所有設施多年前就已拆除。不過，調查表明，該巷道穩固性較好，未發現有垮塌冒落現象。鑒于暴露時間較久，在開采中仍應密切觀察其穩固性的變化。同時，人員應盡量從下部-270m水平進出。采場地壓，殘采礦體開采，最大的問題是采場地壓較大。采場地壓大可引起各類安全事故。實驗試驗礦塊的地壓增加，可源于多種因素，如上部崩落覆巖透水深降、地表大規模塌陷、東側崩落區快速下降、西側采空區突然塌落、礦內采空區突然塌落，以及試驗礦塊的開挖。以上任何一種因素都可誘導采場地壓的突變，并帶來采礦安全問題。因此，應在各安全隱患處埋設儀器，長期監測地壓的變化，以確保采礦的安全回采。

3.2 做好采礦設計與安全防范的技術工作

從上所述中可看出，實驗礦塊的礦體破碎，礦體處于采空區和崩落區之中，礦體開采地壓與安全隱患較大，應合理選擇采礦方法，采用快采、快挖的采礦方法，同時在開采前做好應急預案，充分防范事故的發生、發展。西側采空區，該采空區為早期民采遺留空區，面積不詳。該采空區大面積垮塌時，可能造成沖擊地壓。因此，在開采前應查清采空區面積、穩定性狀況，并視情況作相應的支護或處理。同時應密切監督該采空區隨開采推進的穩固性變化，一旦有異常狀況，應立即停止作業，查清和排除安全隱患。礦內采空區，該采空區為三年前開圣公司試驗無底柱崩落法失敗后殘留的采空區。空區實驗礦塊上部（6線-153m至-133m之間，走向30-50m、寬為礦體厚度），空區面積較大，高達700-800m2。開采前，應進一步查清空區的形狀、位置和穩固情況，合理設計采礦方法與施工方案，并有合理的安全防范措施。開采中，應密切監督該采空區隨開采推進的穩固性變化，一旦有異常狀況，應立即停止作業，查清和排除安全隱患。采場出礦，前期殘采試驗表明，在夏季降雨期，松散的覆巖在地表水的作用下，常導致采場涌水和跑黃泥事故。由于試驗礦塊離地表不足200m，上部全部是崩落覆巖，問題將更為嚴重。因此，在采礦方法與施工設計時，應考慮合適的疏水措施，配備專用抽水設備，保持排水溝暢通。同時，做好跑黃泥事故專項應急預案。采場回采，殘采礦體回采常面臨著較多的安全隱患。而實驗試驗礦塊周圍均是采空區或崩落區，將面臨著更多的安全隱患。若采用崩落法回采，出礦人員可進入采場，但鑿巖工人仍需要進入采場或巷道鑿巖，在出現大規模地壓，造成巷道大面積冒頂片幫，安全隱患仍較大。因此應加強采場地壓的監督和安全管理工作。同時采用合適的支護技術。另外，應嚴格控制爆破一次單響藥量，以避免誘導周圍采空區和采場內巷道的垮塌。根據前期殘采經驗，爆破一次單響藥量宜控制在15kg以內。

參考文獻

[1]施雄斌，郭忠林，郭朋杰.我國金屬礦山安全生產現狀及對策[J].銅業工程，2006（04）.

[2]余茂杰，孫堅剛.冬瓜山礦床深井開采安全生產問題的探討[J].黃金，2006（11）.