金属非金属矿地下矿山开采安全ppt课件.pptx

地下矿山开采安全 课件制作 电话 1 本章学习要点 了解地下矿山生产系统熟悉地下矿山开采的基本安全条件掌握常用的井巷工程施工 支护技术的安全管理掌握常用的采矿方法及回采工艺的安全管理了解矿山地压形成机理 熟悉矿山地压管理掌握地下矿山常见事故的原因及预防措施 2 第一节矿床开采基本知识 一 基本概念 矿物是由一种或多种化学元素在地质作用中形成的天然产物 具有一定的形态和物理化学性质 矿物的绝大多数是固态 铜矿 铁矿 石英 也有液态 石油 和气态 天然气 目前自然界中已知的矿物有3000多种 能被利用的约200多种 其中最常见的金属非金属矿物有黄铁矿 黄铜矿 铅锌矿 磁铁矿 石英 云母 石灰石等 矿产资源分为以下四类 一 能源矿产 包括煤 煤层气 石煤 油页岩 石油 天然气 油砂 天然沥青 铀 钍 地热等 二 金属矿产 包括铁 锰 铬 钛 铜 铅 锌等黑色金属 有色金属 稀有金属和贵金属 三 非金属矿产 包括金刚石 石墨 磷 自然硫 硫铁矿 钾盐等 四 水气矿产 包括地下水 二氧化碳气 硫化氢气 氦气 氡气等 3 第一节矿床开采基本知识 4 1 2 二 矿石和围岩的性质 矿岩的硬度是指矿岩抵抗工具侵入的性能 矿岩的硬度取决于矿岩的组成 即取决于矿岩颗粒的硬度 形状 大小 晶体结构以及颗粒间胶结构的情况等 矿岩的硬度除了对凿岩有很大影响外 往往影响矿岩的坚固性和较固性 矿岩的坚固性人们在长期的实践中认识到 有些岩石不容易破坏 有一些则难于破碎 难于破碎的岩石一般也难于凿岩 难于爆破 则它们的硬度也比较大 概括的说就是比较坚固 因此 人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度 5 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质 但它与矿岩的强度却是两种不同的概念 强度是指矿岩抵抗压缩 拉伸 弯曲及剪切等单向作用的性能 而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力 如抵抗锹 稿 机械碎破 炸药的综合作用力 二 矿石和围岩的性质 6 矿岩的稳固性 1 矿岩稳固性的概念 稳固性是指在一定暴露面积下和在一定时间内不自行垮落的性能 或者说较固性是指矿岩在空间允许暴露的面积大小和允许暴露的时间长短的性能 影响稳固性的因素十分复杂 高于矿岩的成份 结构 构造节理状况 风化程度 以及水高地质条件都有关系 还与矿岩在开采过程中形成的实际情况有关 如巷道的方向 开采深度等 稳固性对于采矿方法的选择 及支护方法的选择 掘进方式等都有很大影响 7 2 稳固性与坚固性的关系二者既有联系 又有区别 一般在节理发育 构造破碎的地带 矿岩的坚固性虽然可能好 但稳固性大为下降 因此 稳固性与坚固性不能混同起来 坚固性不好的 不一定就不稳固 3 矿岩稳固性分类 大致可分为五类 矿岩的稳固性 8 极不稳固的不允许有暴露面积 要求在掘进及开采中必须超前支护 否则会昌落 非金属矿条件 不稳固的允许暴露的面积在502米以内 也即允许有较小的暴露面积 随着回采 要立即进行支护 中等稳固的允许有一定的暴露面积 即50m2 200m2 一般不支护 或作临时支护 即可安全地进行生产 较稳固的允许有较大的暴露面积 为200 500m2 一般不支护 极稳固的允许有很大的暴露面积 即800m2以上 不必支护 可以长期时不垮落 9 矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎之后的面积比原体积增大性质 碎胀性可用碎胀系数来表示 又叫松散系数 矿岩的碎胀性 1 对于一般坚硬矿岩石松散系数为1 4 1 6 或1 2 1 6 松散系数的大小主要取决于破碎之后 矿岩的粒度组成和块度的形状 初装入容器 矿车 箕斗等 内的矿岩块 因矿岩块之间空隙较大 则松散系数值可达1 8 2 0 产生了二次松散 10 矿岩的结块性 结块性是指采下的矿岩遇水受压 经过一定的时间 又结成整块性质 我们通常见到的是粘土矿物 滑石 或高硫矿遇水受压 经过一段时间后 易出现结块现象 结块性对于放矿 装卸 运输等生产环节造成困难 甚至于影响到某些采矿方法的顺利使用 具有结块性的矿石在采坊中 在凿井中存放时间不宜过长 11 矿石的氧化性 矿石的氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下 变成了氧化矿石的性质 在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后 降低了选矿的回收率 选矿用的药剂不同 因而硫化矿与氧化矿石切记不要混在一起 矿岩的自燃性 自燃性是指高硫化矿石 含硫量在18 20 以上 当其透水性及透气性良好的条件下 具有自燃发生的性能 高硫化矿在井下氧化时 放出大量的热 经过一段时间 温度升高 会引起井下火灾 特别粉状的高硫化矿与空气接触的面积大 更容易引起火灾 12 一 按矿体的形状 可以把矿床分为 层状矿床 脉状矿床和块状矿床 这种矿体是一层一层的 多源于沉积或变质沉积矿床 特点是 层状矿床的品位 倾角和厚度变化不大 比较稳定 矿床规模比较大 多见于黑色金属矿床 乱矿多见 三 矿床的分类 层状矿床 13 2 脉状矿体这类矿床主要是由于热液和气化作用 将矿物充填于地壳的裂隙中生成的矿床 特点是 矿脉与围岩接触处有蚀变现象 矿床赋存条件不稳定 有用成分含量不均匀 品位变化大 有色金属 稀有金属及贵重金属硫矿床多属此类 三 矿床的分类 14 3 块状矿床这类矿床主要是充填 接触高代分离和氧化作用形成的 特点 形状很不规则 呈不规则的透镜状 矿株等形 矿体大小不一 矿体与围岩的界限不明显 某些金属矿床 铜 铅 锌等 属此类 我国的南京梅山铁矿也属此类矿床 三 矿床的分类 15 1 水平矿体 矿体倾角小于5 2 缓倾斜矿体 矿体倾角为5 30 3 倾斜矿体 矿体倾角为30 55 4 急倾斜矿体 矿体倾角大于55 二 按矿体的倾斜角度分为 16 1 矿体厚度的概念 矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离 前者称为矿体的真厚度 后者称为矿体的水平厚度 a 为水平厚度 b 为垂直厚度 a与b夹角 矿体倾角 对于急倾斜矿体 常用水平厚度 对于缓倾斜矿体 水平或倾斜矿体常用垂直厚度 也即真厚度 若文中不加说明时 一般指真厚度 三 按矿体厚度分 17 极薄矿脉矿体厚度在0 8米以下 一个肩宽 开采时要采一部分围岩 才能保证正常的工作宽 用浅孔凿岩开采的方法 三 按矿体厚度分 18 薄矿脉矿体厚度为0 8 5 0米之间 考虑近似水平矿床 用木支护时支护高度不得超过4米 超过4米 支护作业困难很大 用浅孔回采 三 按矿体厚度分 19 中厚矿体矿体厚度为5 0 15米之间 一般此时矿块没走高布置 多用浅孔回采 厚矿体矿体厚度为15 50米 此时50米为使用没走向布置与垂直走向布置矿块的界限 也可以用沿走向布置矿体 一般用深孔回采 极厚矿体矿体厚度在50米以上 采用深孔回采 矿块可垂直走向布置 三 按矿体厚度分 20 矿块沿走向布置 3 矿块的布置形式 矿块垂直走向布置 21 垂直走向布置 主要是 受到允许的暴露面积限制 受到凿岩设备运搬矿石的设备限制 3 矿块的布置形式 矿块垂直走向布置且凿走向矿柱 22 岩层产状 岩层的空间位置 用产状三要素表示 一 岩层的产状 1 走向 自然界岩层的产状有四种形态 水平岩层 倾斜岩层 直立岩层 倒转岩层 岩层 层状的岩石 岩层在地壳中的产出状态 岩层产状 23 1 走向 1 走向线 岩层面与水平面的交线或岩层面上相同标高点的连线 走向线 2 走向 走向 走向线的延伸方向 用方位角表示 24 2 倾向 1 倾斜线 2 倾向线 在岩层面上与走向线垂直 由上向下引的直线 倾斜线 亦称真倾斜线 倾斜线在水平面上的投影线 倾向线 3 倾向 倾向线指的方向 倾向 25 3 倾角 1 真倾角 真倾角 真倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角 2 视倾角 岩层面上与走向线不垂直的线都称为视 伪 倾斜线 视倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角 视倾角 3 真倾角与视倾角的换算关系 tg tg cos 岩层真倾角 岩层视倾角 岩层倾向与视倾向之间的夹角 26 岩层厚度 岩层顶 底面之间的垂直距离 伪厚度 在岩层的伪倾向剖面上测得的厚度为伪厚度 它反映岩层顶 底面斜向长度 有无数个数值 恒大于真厚度 真厚度 在岩层的倾向剖面上 测得的厚度为真厚度 它是岩层空间的最小厚度 27 矿岩的走向与倾向的概念 28 a 延深 是指矿体在深度上分布情况 可用埋道深度和赋存深度来表示 b 埋道深度 h 指矿体上部界线到地表的深度 h c 赋存深度 HO 指矿体上部界限到下部界限的垂直距离或倾斜距离 延深 埋进深度和赋存深度的概念 29 第二节 地下矿山生产系统 30 各种矿物 都或深或浅地埋藏于地下 由于它的埋藏深浅不同 开采方法也不相同 对于埋藏较浅或地表有露头的矿床 一般是采用露天的方法开采 而对于埋藏较深的矿床 通常是采用地下开采的方法进行开采 采用地下开采方法时 需从地表掘进一系列通达矿体的各种通道 用以提升 运输 通风 排水和行人等 并且 为了采出矿石 还需要开凿一些必要的准备工程 这些通达矿体的各种通道 通常称为矿山井巷 如下图所示 第二节 地下矿山生产系统 31 32 一 开拓巷道 开拓巷道又分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道 竖井 斜井 斜坡道和主平硐等均有直通地表的出口 用以提升和运输矿石 属主要开拓巷道 盲竖井 盲斜井等 虽无直通地表的出口 但和竖井的作用相同 它将上 下两水平巷道连通 用以提升 运输矿石等 故亦称为主要开拓巷道 副井 通风井 溜矿井和充填井等 称为辅助开拓巷道 副井的作用是专门用来运送人员 设备 材料和提升废石 通风井是将新鲜空气送至井下作业面 将污浊空气排至地表 以使井下有一个良好的工作环境 溜矿井没有直通地表的出口 它是用以溜放矿石的垂直或倾斜天井 充填井则是专门用来下放充填材料 充填采空区或采场 以防采空区发生冒顶 33 二 采准巷道采准巷道是将开拓完毕的阶段分为矿块 采区 而开掘的巷道 主要包括阶段运输平巷 穿脉巷道 通风人行天井 电耙道 三 回采巷道回采巷道是为直接采出矿石而开凿的巷道 采矿天井 凿岩巷道等 四 探矿井巷探矿井巷是为了探明矿体而开凿的勘探竖井 斜井 天井 沿脉巷道和穿脉巷道等 34 第三节开采范围与开采顺序 35 第三节开采范围与开采顺序 一 井田矿田和矿区的概念 实际在采矿企业中 在矿务局下面或在公司下面设一个或几个矿山 而在矿山下面设一个或几个坑口 而每一个坑口都是一个独立的开采系统 独立的生产单位 按照这种所属关系来划分井田 矿田和矿区 则 1 划归一个坑口开采的矿体 叫井田 2 划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田 如金岭铁矿 招远金矿等 3 划归一个公司或矿务局开采的矿体 叫矿区 西北区 中央区 东南区 36 37 38 3 当矿床范围不大 矿体又比较集中时 为了生产管理方便 可以用一个井田开采 4 当矿体范围很大 或矿体比较分散 如果仍然用一个井田开采全部矿床的话 则所开掘的巷道工程量大 生产地点过于分散 因而会造成经济上的不合理 此时可划分几个井田开采 39 三 阶段 矿块和盘区采区的概念 1 阶段 阶段就是在开采缓倾斜 倾斜和急倾斜矿床时 在井田中每隔一定的垂直距离 掘进与走向一致的主要运输巷道 将井田在垂直方向上划分为矿段 把这个矿段叫做阶段 2 阶段高度 阶段高度是指上 下两个阶段运输平巷之间的垂直距离 阶段高度变化范围 阶段高度变化范围很大 对于缓倾斜矿体 阶段高度通常小于20 30米 急倾斜矿体 阶段高度通常为50 60米 个别也有达到80 120米左右的 但是 对于不同的采矿方法 则所需求的阶段高度是不同的 40 3 影响阶段高度的主要因素阶段高度主要取决于影响的赋存条件 采矿方法 只要条件许可 适当的增加阶段高度 可以减少阶段数目 降低开拓 采准工程量 减少矿石损失和贫化 因此 近年来有增加阶段高度的趋势 受凿岩设备等限制条件 4 矿块在阶段中沿走向每隔一定距离 掘进天井连通下 下两个相邻的阶段运输平巷 将阶段再划分为独立的回采单元 我们把这样的回采单元叫做矿块 矿床的赋存条件不同 则开采矿块的方法也不同 41 四 盘区和采区的概念 1 盘区 当开采水平和微倾斜矿床时 即矿体倾角 5 的矿床 如果矿床的厚度不超过允许 如某矿体厚度80多米 若选用浅孔凿矿法开采 则80米超过了凿矿法常用的阶段 高50米在长 此时应分几个阶段开采 如可分为30米阶段开采 根据具体采矿方法而定 的阶段高度 此时 在井田内不再划分为阶段 为了工作上的方便 将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段 我们把这矿段称为盘区 42 盘区的范围 盘区是以井田边界为其盘区的长度 而以两个相邻盘区运输巷道之间的距离为其盘区的宽度 开拓盘区 采准盘区 回采盘区 1 主井 2 付井 3 主运输巷道 4 盘区运输巷道 5 回采巷道 6 采区 7 切割巷道 B 矿床的宽 即井田宽 L 矿床的长 井田的长 43 2 采区1 在盘区中沿走向每隔一定距离 掘进回采巷道连通相邻两个盘区运输巷道 将盘区再划分为独立的回采单元 把这个独立的回采单元称为采区 2 采区范围 上 下以阶段平巷为界 其高度为阶段高度 长度以采区天井 或上山 为界 长度根据采矿方法不同 可变化在10 40为至30 60米之间 3 当开采缓倾斜矿床时 可有两种情况 当矿体厚度不大时 采区可沿走向布置 当矿体厚度很大时 采区可沿上部走向布置 44 五 井田阶段的开采顺序 阶段的开采顺序可有两种方式 1 下行式 即自上而下进行开采 即先采上阶段 而后开采下阶段 也可以同时开采几个阶段 采用多阶段开采 虽然可以增加工作线长度和提高矿井生产能力 但也造成生产管理分散 巷道维护工作量大 占用设备数量多 各种管线 轨道不能及时回收复用 污风串联 经营管理费用增加等一系列的 一般同时回采的阶段数目可保持为1 2年 不应超过3 4个 45 2 上行式 与下行式相反 上行式开采顺序 仅在开采缓倾斜矿床时的某些特殊情况下使用 例如地表无废石场 存放废石的场地 必须将上部的废石充填于下部的采空区 或者以深部采空区做为蓄水池用等 在生产实际中 一般多采用下行式开采顺序 下行式开采的优点是 可以节省初期投资 缩短基定时间 在逐步向下的开采过程中 能进一步探清深部矿体 避免浪费 生产安全条件好 适用的采矿方法范围广 46 阶段中矿块的开采顺序阶段中矿块的开采顺序 按照回采工作对主要开拓巷道的位置关系 可分为三种 主开拓巷道指 主井 主平面同及出矿巷道 1 前进式回采 当阶段运输平巷掘进一定距离后 从靠近主要开拓巷道的矿块开始回采 向井田边界依次推进 优点 矿井初期基建时间短 投产快 缺点 增加了采准巷道的维护费用 47 双翼回采 多用 单翼回采 少用 由主井先向左采完后 再由主井起向右采 前进式回采顺序的适用条件 当矿床满足条件简单 矿岩稳固 且要求较早在阶段中开展回采工作时可以采用 48 2 后退式回采顺序 阶段运输巷道掘进到井田边界后 从井田边界的矿块开始 向主要开拓巷道方向依次回采 这种开采顺序也可分为双翼 单翼和侧翼回采三种 双翼回采 单翼回采 侧翼回采 后退式回采 缺点 矿井初期基建时间长 投产慢 优点 巷道维护费用低 只有在中央并列式开拓时才具有中央对角式的就不行了 49 3 混合式回采 混合式回采是指初期采用前进式开采 当阶段运输平巷掘进完毕后 再改为后退式开采 或既前进 又后退同时开采 优点 兼顾了前两种的优点 缺点 生产管理比较复杂 50 六 矿床的开采步骤 矿床地下开采的步骤可以分为 开拓 采准 切割与回采四个步骤 这些步骤反映了不同的工作阶段 51 从地面掘进一系列巷道达到矿体 使矿体连通地面 形成人行 通风 运输 排水 供电 供风 供水等系统 一 开拓工作 52 把井下将要采出的矿石废石运到地表 2 开拓的目的 把废水和污浊的空气排到地表 把人员 材料高级设备运到井下进行生产 3 开拓巷道 为了达到上述开拓目的而掘进的巷道 称为开拓巷道 例如井筒 竖井 斜井 平硐 石门 井底车场 井下大的石日室 主要阶段运输巷道 主淄矿井 充填井等 都属于开拓巷道 53 井底车场 井底车场是井下井口附近一些硐室 巷道的总称 如 水仓 水泵房 井下变电站等 石门 由井筒通向各个需要开采的矿体所掘进的巷道 井下主要硐室 指井下火药库 井下破碎硐室 翻矿硐室 搓扬机房等 注意 1 人行系统必须要保证至少有两个安全出口 使人员可以安全进入 上 下方便 有完好的人行设备 2 主 辅开拓巷道的区别 是提运矿石的巷道都叫主开拓巷道 54 55 3 采准工作的手段 指要开拓一系列巷道来实现的 采准巷道如漏斗颈 淄矿小井 人行 通风天井 联络边等 二 采准工作 56 三 切割工作 1 切割工作定义 切割工作是指在已经采准完毕的矿块里 为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间的工作 2 切割工作内容 为了达到上述目的 就必须掘进一系列巷道 有的还要在巷道基础上 加以扩大 如 拉底巷道 开辟拉底空间 开掘切割天井 形成切割立槽 在漏斗颈基础上把漏斗辟开等 这些工作都是为大规模采矿创造条件的 57 在已完成采准工程的矿块中 为开辟回采工作面 增加补偿空间 给回采工作创造良好的爆破和放矿条件 称为切割 切割工作通常包括掘进天井 拉底或切割槽 辟漏 把漏斗颈扩大成漏斗 等 开凿切割巷道拉底巷道 切割平巷 横巷等 切割工作包括切割天井 或切割上山等 在切割巷道基础上扩大自由面工作拉底 水平自由面 辟漏 形成剌叭面 开立槽 形成垂直自由面 58 四 四采工作 1 回采工作定义 当切割工作完成以后 可以进行大量的采矿工作 通常把大量采矿工作叫做回采工作 2 回采工作的具体内容回采工作包括 落矿 运搬和地压管理三个主要工作 3 落矿工作 落矿工作的含量 落矿是以切割空间为外破自由面 用凿岩炸破的方法崩落矿石 落矿方式 一般是根据矿床的赋存条件 所采用的采矿方法及凿岩设备 选用浅孔 中深孔 深孔及药室等落矿方法 1 浅孔落矿 孔深不大于3 5米 孔径30 46mm 2 中深孔落矿 孔深在15米以上 孔径50 70mm 59 3 深孔落矿 孔深在15米以上 但一般不超过25 30米 孔径90 110mm 4 药室落矿 它是在一定规格的硐室里 装上炸药 直接外破落矿的方法 不打回采炮孔 由于这种落矿方法开凿巷道工作固难 作业条件差 易产生大块 固而正式回采矿房和矿柱时应用很久 弓长岭铁矿有时用来采矿房 同时用它来回采矿柱 60 4 矿石运搬工作 矿石运搬工作的含意 是指在矿块内 把外破崩下来的矿石运到已经运输巷道 并装入矿车中的工作 运搬工作仅仅限于矿块内 即采场内 采场之外的叫运输 矿石运搬方式 有两种方式1 重力运搬 例如用普通漏斗放矿的浅孔凿矿法就是重力运搬 弓长岭矿叫直流漏斗放矿 2 机械运搬 如用电耙 装运机 铲运机 汽车 皮带动输机等设备运搬矿石 在矿块回采中 采用那一种运搬方式比较合适 这主要取决于选用的采矿方法和矿床的赋存条件以及所选用的运搬机械等 61 5 地压管理工作1 地压管理工作的概念地压管理工作在采矿工作中占有重要的地位 地压 是指矿石采出来以后 在地下形成采空区 经过一段时间后 矿柱和上 下盘围岩就发生变形 破坏 崩落等现象 我们把这种现象叫地压 在回采过程中 必须要控制地压和管理地压 并且要清除地压产生的不良影响 以保证生产的安全性 我们把这些工作算为地压管理工作 2 地压管理的方法 有三种方法 凿矿柱支撑采空区 用充填料充填采空区 用崩落的围岩来管理地压 62 1 矿床开拓 采准 切割 回采的关系是彼此超前的关系即开拓要超前于采准 采准要超前于切割 切割超前于回采 而究竟超前多少 这是由三级矿量来决定的 一般矿山遵循的三级矿量是 316 即开拓三年 采切1年 待采矿量半年 63 开拓矿量 是指开拓工作搞完以后所圈定的矿量 也即开拓巷道水平以上所控制的矿量 开拓矿量的边界是 由已开拓的巷道水平起 向上只能推算一个中段的高度 沿走向算至巷道揭露点上 开拓矿量要保证3 5年 采准矿量 采准矿量是开拓矿量的一部分 凡是在已开拓的矿体范围内 按设计规定的采矿方法所需要开掘的采准巷道已开掘完毕 形成了矿块的外形尺寸 以此范围圈定的矿量叫采准矿量 采准矿量应保证1 3年 待采矿量 待采矿量是采准矿量的一部分 它是做完辅助采准工作以后 所圈定的矿量 也就是指切割工作全部完毕 可以立即进行回采工作的矿量 叫待采矿量 待采矿量一般要保证0 5 1 0年的质量 64 主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心 其选择在矿山设计中是至关重要的 主要开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定 1 地表地形条件 不仅要考虑矿石从井下 或硐口 运出后 通往选矿厂或外运装车地点的运输距离和运输条件 同时要考虑附近是否有容积较充分的排废石场地 势必造成废石的远距离运输 从而增加了矿石成本 此外 还需要考虑地表永久设施 如铁路 河流等影响因素 2 矿床赋存条件 它是矿山选择开拓方法的主要依据 如矿体的倾角 侧伏角等产状要素对决定开拓方法有重要意义 七 开拓方法 65 3 矿岩性质 主要指的是矿体的围岩的稳固情况 为减少因矿岩稳固程度差或成巷后地压活动的影响而增加的工程维护费用 在选择开拓方法时 必须考虑矿岩性质 4 生产能力 就前介绍的开拓方法 因主要开拓巷道与巷道装备不同 其生产能力 提升或运输 也不同 一般来说 平硐开拓方法的运输能力最大 竖井高于斜井 另外 开拓巷道施工的难易程度 工程量 工程造价和工期长短等 虽然不能作为确定开拓方案的重要依据 但决不可忽视 尤其是小型矿山 往往存在施工力量不足和技术素质较差 施工管理跟不上等情况 因此 当地的施工力量和特点 在巷道类型的选择上也应一并考虑 66 67 68 69 70 1 从技术上看 不可能在矿体下盘掘进竖井 如下盘岩层含水或较破碎 地表有其他永久性建筑物等 2 上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理 矿床下盘为高山 无工业场地 地面运输困难且费用高 71 72 73 74 矿山一般须经过正常的基本建设 达到设计的要求 并通过竣工验收 在安全上做到 三同时 才投入正常生产 矿山在建设和开采过程中生产的各个系统 生产作业环境 生产设备和设施以及与生产相适应的管理组织技术措施 应能满足矿山开采的安全需要 不能导致人员伤害 发生疾病死亡或造成设备财产破坏和损失 第四节 地下开采矿山安全生产的基本条件 75 矿山安全法 及有关法律法规 安全规程对矿山建设和矿山生产安全生产都作了一系列的规定 要求地下矿山必须具备矿山安全开采的条件 归纳起来地下开采矿山的安全条件主要有以下几条 1 地下开采矿山的井口和平相及其构筑物的位置 应不受地表塌陷 山洪爆发和雪崩的危害 2 主要井巷的位置 应布置在稳定的岩层中 避免开凿在含水层和受断层破坏的岩石中 特别是岩溶发育的地层和流砂中 3 每个生产矿井 必须有两个独立的能上下人的直达地表的安全出口 各个生产中段 水平 和各个采区 采场必须要有两个能上 下人的安全出口与直达地表的出口相通 76 4 选用适应顶板特点的支护形式和器材 井下巷道断面的宽度和高度应满足生产和行人的要求 5 矿井有完整 合理的通风系统 采用机械通风 新矿井 新水平 区段 新采区的开采应按设计的要求形成通风系统 井下通风构筑物设施 设备的设置和质量以及通风的风质 风量 风速符合要求 6 矿井开采的防排水 防尘 供水 供电 照明等系统已形成并安全可靠 7 提升 运输的安全保护和信号装置 齐全可靠 其设备的选择 安装试运转符合要求 8 按规定选择机电设备 仪器仪表 其安装和保护装置 在试运转中符合要求并安全可靠 77 9 有自燃发火的矿井有防灭火系统 消防器材 材料配置及数量符合要求 10 按规定建立矿山救护组织和按规定装备救护工具与器材 11 对开采中产生的噪音 振动 有毒有害物质的危害 有预防措施 12 水文 地质及有关图纸等技术资料齐全 有灾害预防和处理计划 13 安全生产规章制度健全 按要求设置安全机构和配足安全人员 对特殊工种的作业人员进行安全技术培训 14 采矿方法和开采顺序合理并符合要求 采空区处理和尾矿系统形成 78 第五节井巷掘进 为了勘探和开采矿床 在矿体或围岩中开掘坑道的过程 称为井巷掘进 矿山井巷包括竖井 斜井 平硐 天井 盲井 平巷和硐室等 井巷工程是矿山基本建设的主要项目 也是生产矿山进行采矿准备和生产勘探的主要工程 是矿山稳定 持续 均衡生产的保证 因此 矿山生产中 必须贯彻 采掘并举 掘进先行 的方针 一 井巷掘进 79 矿山井巷工程施工的主要特点是 作业空间狭小 通风照明条件差 温度 湿度 噪声大 劳动条件恶劣 同时 井巷通常要通过各种不同的岩层 地质条件复杂 潜在的不安全因素多 危险性大 屡屡发生冒顶 片帮 透水 爆炸 机械伤害 尘毒危害等各种事故 造成人员伤亡 财产损失 因此 必须十分重视井巷掘进安全问题 在施工时 必须制定周密细致的组织计划 完善施工管理和安全管理 提高机械化水平 采用先进的技术 设备和施工方法 确保井巷掘进工程质量 保证作业人员的人身安全 80 井巷掘进施工的主要工序可概括为 凿岩 爆破 通风 装运 支护 此外 还有排水 撬浮石 接管线 铺轨等工序 一 凿岩爆破目前常用风动气腿式凿岩机打眼 炮孔 采用铵梯炸药和铵油炸药 充填炮孔 用电雷管或火雷管或导爆管起爆 这是目前普遍采用的 打眼放炮 破碎岩石的方法 其它如水力破岩 火焰切割破岩和掘进机等方法在少数矿山使用 二 井巷工程施工工艺 81 二 掘进通风通风的作用一是排除有毒有害气体 炮烟 和粉尘 二是供给工作面人员足够的新鲜空气 掘进通风一般是利用局部扇风机 局扇 和风筒进行通风 三 岩石装运井巷掘进工作面装载运输岩石是一项繁重的作业 平巷掘进一般采用装岩机 如铲斗后卸式 耙斗式 抓爪式连续装岩机 斜井 或倾斜巷道 常用耙斗式装岩机 竖井掘进主要用悬吊式抓岩机和靠壁式抓岩机 运输岩石主要用矿车 立井掘进提升岩石主要用吊桶和吊篮 二 井巷工程施工工艺 82 四 井巷支护为了保持井巷的稳定 防止井巷周壁垮落和变形 一般都要进行井巷支护 根据支护使用的材料 主要的梯形巷道常采用木支架 金属支架和钢筋混凝土支架 拱形巷道采用钢支架和混凝土或石材砌旋 近年来 喷锚支护获得广泛使用 主要有喷射混凝土 喷射砂浆 支护 锚杆支护 喷射混凝土锚杆支护 喷射混凝土与金属联合支护以及喷射混凝土锚杆 金属联合支护 83 凿岩机打眼时 常常会发生风 水管飞出伤人 打眼前 敲帮问顶 不仔细 浮石松动震落击伤作业人员 钢钎打入盲炮孔 残药 引起爆炸伤人等事故 为了防止上述事故发生 应当采取下列预防措施 三 井巷掘进中常见事故及其预防措施 一 凿岩事故及预防措施 84 1 凿岩作业前应准备好照明 长短撬棍及凿岩设备和工具 2 必须仔细检查工作面有无松动浮石及盲炮 残药 支架有无破损和异常现象 一经发现 应立即处理 3 炮眼开门时 应减少进气量 让钎头钻进3 5厘米后再增加进气量 打眼时钎子 风钻和钻架应保持在同一垂直面上 钎子应保持在炮眼中心位置旋转 保证炮眼平直 减少钎子与眼壁摩擦 打眼时 持风钻的人要站在风钻的侧后方 紧贴风钻 不让风钻左右摇晃 尽量避免断钎 万一断钎 要迅速抱住钻机 以免钎杆蹦出伤人 4 严禁打干眼和残药 开钻时要先开水后开风 停钻时要先停风后停水 给水要适量 减少粉尘发生 85 二 冒顶片帮事故及预防 冒顶片帮在井巷掘进过程中经常发生 极易造成作业人员伤亡 防止井巷工程施工中冒顶片帮的措施有 1 作业面放炮以后 必须立即通风 待炮烟吹散后 才能派有经验的工人进入工作面进行 敲帮问顶 检查清理顶板和两帮浮石 然后进行下一道工序的作业 2 在不稳固岩层中掘进井巷 最大控顶距要保持在作业规程规定的范围内 一般不超过1m 采用棚式支架的背板要背严填实 不能有空顶空帮现象 要经常检查巷道支护情况 如有损坏 应立即修理维护 天井支架必须保证质量 井盘与帮壁背严刹紧 防止 脱裤 发生 主井施工临时支护不宜过长 要经常检查 防止松动片帮 86 在天井 竖井 大断面硐室施工中 容易发生高处坠落事故 预防措施是 1 在竖井 天井 溜井和漏斗口上方作业和距坠落基准面2m以上的地点下方设防坠保护平台或安全网 作业人员必须佩戴安全带 吊桶升降人员也要佩安全带和保险绳 2 天井 溜井和漏斗口必须设有标志 照明 护栏或格筛 盖板 3 上 下人员梯子或扒钉的支持点位于井框横梁上 梯子的倾角不大于80 平台出口要保证0 6 0 7m2以上 三 高处坠落事故及预防措施 87 一 地下采矿方法地下采矿是在采区 或矿块 中进行回采作业 通常将采区再划分为矿房和矿柱 一般是先采矿房 再回收矿柱 采矿方法就是开采采区 矿块 的矿石的方法 它包括采准 切割及回采三项工作 在矿块中所进行的采准 切割和回采工作的总和称为地下采矿方法 由于矿床埋藏条件复杂 矿岩性质变化大以及其它原因 现在应用的采矿方法种类繁多 根据回采时地压管理方法 地下采矿方法归纳为三大类 空场采矿法 崩落采矿法和充填采矿法 第六节地下采矿作业 88 一 空场采矿法 通常将矿块划分为矿房和矿柱 逐步回采 在回采过程中 采空区主要依靠暂留或永久保留的矿柱支撑 采空区始终空着 不做处理 该方法一般在矿石围岩稳固 地表允许陷落的条件下采用 二 崩落采矿法 其特点是随着矿石采出 有计划地由崩落围岩来充填采空区 地表可以随之陷落 因此 该方法在矿石和围岩不太稳固 而且地表允许的条件下采用 三 充填采矿法 随着采区矿石的采出 采空区依靠充填料 如采掘的废石 尾矿 混凝土等 支柱 充填料与支柱相配合形成的人工支撑体支撑采空区 这种采矿方法能有效地维护采空区 对围岩的稳固性要求不高 它主要适用于开采贵重 稀有矿床和地表不允许陷落的水下 建筑物下和构筑物下的矿床 89 1 房柱法 将矿块划分为矿房和矿柱两部分 2 浅孔溜矿法 按两步骤回采 先采矿房 后来矿 3 分段法 赞比亚方案 柱 矿房采完后 呈空场形式存在 4 阶段矿房法凿下的矿柱要回采 空区要处理 空场采矿法 2014年9月后禁止使用空场法采矿 无底柱采矿法 采场内人工装运作业 90 1 干式充填法 2 水力充填法分为两步骤回采 随采随充 3 胶结充填法 1 有底柱崩落法步骤回采 随采 随崩落围岩 2 无底柱分段崩落法充填采空区 在覆盖岩层下放矿 3 翼式崩落法 充填法 崩落法 2015年2月13日第二批公布 底崩落 掏挖开采 不分层的 一面墙 开采 金属非金属露天矿山自发布之日起立即禁止使用 91 一 预防采场冒顶片帮事故在采矿作业中 最常见的事故是冒顶片帮 约占采矿作业事故的40 以上 分析该类事故的原因主要是采矿方法选择不合理 顶板管理方法不当等 作业人员疏忽大意 检查不周 处理方法不当 预防冒顶片帮 避免伤亡事故的措施主要有 二 采矿作业事故的预防 92 1 根据矿床地质条件 选择合理的采矿方法和采场布置 严格按采掘顺序 自上而下 有计划的回采 尽量减少顶板暴露时间 加快采矿速度 缩短回采周期 2 按照安全技术操作规程作业 建立正常的生产秩序和作业制度 加强职工安全技术教育 培训 提高职工安全防患意识和技术素质 3 加强采场顶板观察 检查和处理 生产期间 对采场顶帮岩石要经常检查观察 发现岩石松软时 应及时支护 尽量避免在空顶下作业 采场和附近作业点放炮后 应仔细地检查采场顶帮的岩石 检查时 人要站在安全的地方 由外向里用尖头长钎子或带矛头的竹杆撬下松动的岩石 检查处理完毕 再通知其他人员进入采场作业 93 4 注意观测顶板冒落预兆 防止发生大面积冒顶事故 大多数情况 顶板冒落之前都会有些预兆 如支架发出爆裂声开始折断 如果坑木是干燥的 顶板岩石发出破裂和撞击声 顶板有岩石碎块掉落 以及涌水 淋水量增大等现象 一旦发现采场有大面积冒顶的征兆 应立即停止采场作业 马上撤离作业区内的人员 观测的方法有 用小金属楔 或木楔 楔入顶板裂缝中 如自