安全生产_露天开采及露天煤矿安全生产基本知识

露天开采及露天煤矿安全生产基本知识 分四部分进行讲解 第一部分 可保煤矿的发展慨况第二部分 煤的形成及煤的化学成分和工业指标第三部分 露天开采概述第四部分 露天煤矿安全生产 第一部分 可保煤矿的发展慨况 简要概述 第二部分 煤的形成及煤的化学成分和工业指标 一 煤的形成二 煤的化学成分和工业指标 第三部分 露天开采概述 一 露天开采二 常用名词术语三 露天煤矿开采工艺四 间断式开采工艺 一 露天开采 露天开采是在敞露的地表把有用矿物开采出来的一项生产活动 一 露天开采的优缺点 优点 1 矿山生产规模大 2劳动效率高 3 生产成本低 4 回采率高 5作业空间不受限制 6 生产安全劳动条件较好 缺点 1 占用土地多 污染环境 2 受气候影响大 3 对矿床赋存条件要求较高 二 露天矿开采一般程序 露天矿经过详细设计并经主管部门审查后 才能进行建设 建设和生产的一般步骤为 一 地面准备 通水 通电 通讯 道路建设及场地平整 二 矿区隔水和疏干 三 矿山基建工程 四 日常生产 三 我国露天矿开采的技术发展方向 1 开采规模大型化 2 工艺连续化 3 应用联合开拓方式 4 工艺设备大型化 5 加强计算机在露天矿设计 安全生产管理中的应用 二 常用名词术语 一 地质方面1 煤层将上下岩层限制的煤及其所夹的矸石层称为煤层 煤层的形态可分为层状 似层状和非层状3类 煤层大多呈层状 2 煤层厚度 指煤层顶板到底板之间的垂直距离 露天煤矿通常按厚度把煤层分为三类 薄煤层 3 5m中厚煤层 3 5 10m厚煤层 10m 3 煤层产状 是指煤层在地壳中的产出形状 其形状和所在空间位置一般用产状要素来表示 包括 走向 倾向和倾角 煤层在空间的倾斜程度主要由倾角大小反映 煤层按倾角可分为四类 1 近水平煤层 倾角50以下 2 缓倾斜煤层 倾角50 100 3 倾斜煤层 倾角100 450 4 急倾斜煤层 倾角450以上 4 岩石物理性 岩石物理性质主要有以下六种 1 坚固性 2 弹性与脆性 3 层理和节理 4 含水性和含气性 5 风化程度 6 粘性 岩石的坚固性按岩石的穿孔 爆破的难易程度进行分级 我国煤炭系统按坚固性将煤岩分类为 软煤f 1 1 5 普氏系数 硬煤f 2 3 软岩f 2 3 中硬岩石f 4 6 硬岩f 8 10 坚硬岩石f 12 14 最坚硬岩石f 15 20 二 露天开采方面 露天煤田 划归一个露天矿开采的煤田或其一部份 露天采场 具有完整的生产系统 进行露天开采的场所 从事露天采矿的矿山企业称为露天矿 有时也是露天矿场的同义词 1 台阶在露天开采过程中 露天矿被划分为若干具有一定高度的水平分层或有一些倾斜的分层 这种分层称为台阶 台阶的7大构成要素为 1 上部平盘 台阶的上部表面 通常为上一相邻台阶的下部平盘 2 下部平盘 台阶的下部表面 通常为下一相邻台阶的上部平盘 3 台阶坡面 台阶朝向已采空区的斜面 4 台阶坡顶线 台阶上部平盘与坡面的交线 5 台阶坡底线 台阶下部平盘与坡面的交线 6 台阶高度 台阶上 下平盘之间的垂直间距 7 台阶坡面角 台阶坡面和水平面的交角 台阶开采中通常顺序地划分为具有一定宽度的条带 供生产采挖 这种条带称为采掘带 如采掘带长度足够并且有必要 可沿全长划分成若干个区段 在各个区段配以采掘设备进行开采 这样的区段称为采掘区 简称采区 工作线 是已作好采掘准备 即配有采掘设备 运输线路 动力供应等的采区 2 露天矿场的主要构成要素 露天矿是由无数台阶组成的 露天矿场是利用生产设备进行采矿作业的场所 露天矿场通常由以下九个要素构成 1 露天矿场边帮 2 露天矿场底 3 露天矿场上部境界线 4 露天矿场底部境界线 5 露天矿场工作帮 6 露天矿场非工作帮 7 工作平盘 8 露天矿工作帮坡角 9 露天矿最终边帮角 3 露天矿剥采比 剥采比 是矿山剥离土岩量和采出矿石量的比值 主要有以下四种 1 平均剥采比 2 生产剥采比 3 境界剥采比 4 经济合理剥采比 露天矿剥采比的单位主要有 m3 m3 m3 t t t 4 露天矿沟道 出入沟 建立采场与地表运输通路的露天沟道 开段沟 开掘某标高采掘工作面的沟道 5 开采程序开采程序 采场内土岩剥离和采煤工程 在空间和时间上合理配合的发展顺序 三 露天煤矿开采工艺 一 生产工艺环节露天煤矿的开采工艺环节一般分为主要生产环节和辅助生产环节两类 1 主要生产环节有 穿爆 采装 运输和排卸 2 辅助生产环节有 动力供应 疏干及防排水 设备维修 线路修筑 移设和维护 滑坡清理及防治等 二 开采工艺分类 露天矿开采根据采用不同的生产设备 其生产工艺也各有不同 一般分为机械和水力开采两大类 露天矿主要以机械开采为主 按设备作业特征又可分为 间断式开采工艺 连续式开采工艺 半连续式开采工艺和联合开采工艺四类 1 间断式开采工艺 指在采矿作业中采 运 排三大生产环节是间断进行的 主要形式为 单斗挖机采装 汽车运输 推土机排土 2 连续式开采工艺 在采 运 排各生产环节的作业过程中 开挖出来的物料输送是连续式的 主要形式为 轮斗挖掘机采装 胶带运输机运输 排土机排土 3 半连续式开采工艺 在采 运 排三个生产环节中 有一部份生产环节是间断的 另一部分生产环节是连续式的 主要形式为 单斗挖机采装 胶带运输机运输 排土机排土 4 联合开采工艺 是指一个露天矿场内采用两种或两种以上开采工艺的方法 称为联合开采工艺 四 间断开采工艺 一 穿爆穿爆工作是采用设备或人工进行打孔 在孔内装入炸药 用炸药爆炸产生的各种能量对岩石进行破碎的方法 1 穿孔露天矿中的主要穿孔钻机有 1 凿岩机 2 凿岩台车 3 钢绳冲击式钻机 4 潜孔钻机 5 牙轮钻机 2 爆破 1 矿用工业炸药矿用工业炸药主要是以硝酸铵为主加适量可燃剂组成的干炸药和以硝酸铵水溶液为主加敏化剂等组成的含水炸药 2 起爆方法及器材起爆方法可分电起爆和非电起爆两种 电起爆有电雷管和起爆器两种 非电起爆有火力起爆 导爆管起爆及导爆索起爆 3 爆破工作 爆破工程是一项采矿工作中的重要工序 是指将矿用炸药 按一定要求装入预先打好的炮眼中 借助炸药爆炸产生的能量把岩石破碎的方法 露天矿常用的爆破方法主要有 浅眼爆破 深孔爆破 峒室爆破和裸露爆破 1 浅眼爆破 指孔深不超过5米 孔径不超过75mm的爆破 主要相对于孔深而言的 多用于小型露天矿松动爆破和大中型露天矿的二次爆破 有以下特点 施工机械简单 灵活 易于操作 但其一次爆出量小 主要打眼设备有风动冲击钻和手持凿岩机等 2 深孔爆破 深孔爆破是露天矿应用最为广范的爆破方法 这种方法可为大型采装设备提供足够的爆破矿岩量 有以下特点 爆破质量好 单位药耗较低 安全性较好 但其准备工作较为复杂 需要大型的钻孔设备和较为平整的工作面 能量消耗也较大 3 峒室爆破 是将大量的炸药装入按设计要求挖成的峒室中 其特点是一次装药量大 装药集中 不需要大型设备钻孔 特别是在无钻孔设备或无法用机械施工的地方 其不足体现在容易出现大块 单位耗药量大 4 裸露爆破 这种方法主要用于对爆破后产生的大块岩石或台阶下部产生的根底 其特点是不需要钻孔 只要把炸药安放于被爆体表面上 用炮泥复盖即可 4 深孔爆破参数及布孔方式爆破参数 1 底盘抵抗线w 2 作业台阶高h 3 孔距a 4 行距 排距 b 5 超钻长度h0 6 填充高度L0 布孔方式 三角形布孔和矩形布孔两种方式装药方法 有集中装药和分段装药 注意事项 在生产过程中进行装药时严禁使用铁制工具 在爆破的全过程中严禁穿易产生静电的服装 二 采装 采装工作是将岩土或被预先松碎好的煤岩 通过机械设备采挖后并装入运输设备中 或是倒卸至指定位置的过程 是露天矿生产的中心环节 在间断工艺过程中 根据其采用的生产设备特点 其采装设备主要是单斗挖掘机 1 单斗挖掘机按工作装置可分为以下几种 1 正铲 2 反铲 3 刨土铲 4 拉铲 5 抓斗铲 2 采装设备的选型 采装设备的选型是否合理 直接关系到整个采矿工艺系统的有效性 露天采矿生产活动的可靠程度和经济效果 目前我国以单斗挖机为主 3 影响采装设备合理选择的因素主要有 1 挖掘的物料性质及地质条件 主要从挖掘物料的物理力学性质指标体现 如岩石强度 硬度 韧性 物料组份 含水率 节理和层理等 2 气候条件 气候因素对一般单斗挖掘机影响不大 对轮斗 液压挖掘机等有影响 在北方地区 对煤层和岩层有影响 3 系统影响及外界条件 在设备选型时 要对可能的工艺或外界条件 进行技术经济比较 然后才能最终选定设备型号 例如在边远地区缺电 就应先考虑内燃机为动力的生产设备 4 设备供应的可能性 设备供应的可能性涉及到如何正确地处理 对设备的选购情况会产生决定因素 单斗挖掘机的适用条件 目前在我国大多露天矿都使用单斗挖掘机 这种挖掘机是一种适应性强的矿用采装设备 既能适用于任何气候条件 物料 煤层赋存情况 深度高度和任何规模的露天矿 也能有效的和各种运输设备相互配合作业 是露天矿首选的采装设备 5 挖掘机工作规格 挖掘机在工作时的工作规格主要有以下几个 1 挖掘半径RW 2 挖掘高度Hw 3 卸载半径Rx 4 卸载高度Hx 5 下挖深度hw挖掘机以所在水平为基准进行装车时 有上装车 下装车和平装车三种装车方式 6 挖掘机生产能力 目前对于单台挖掘机生产能力的计算方法有两种 类比法和分析计算法 一般都采用分析计算法 分析计算法确定单台挖掘机生产能力为 QW 60 n V T Km KsV 铲斗容积 m3 n 每分钟挖掘次数 次 分钟 T 班工作时间 小时 Km 满斗系数 KS 松散系数 班工作时间利用系数 在所有以上参数中满斗系数Km是最容易直接影响到装车质量的 受人为因素和自然因素的双重影响 影响挖掘机生产能力的因素主要表现在以下几个方面 1 采用合理的采装方式和工作面规格 2 合理配置工作面线路和合理调车 3 合格的爆破质量和足够的矿岩爆破储备量 4 配备足够的运输设备 提高空车供应率 5 提高操作技术 减少装车时间 6 加强设备维修 保障设备完好率 7 加强各生产环节的配合 减少外障影响 7 采装工作面类型和作业方式工作面是指采装设备进行作业的地方 一般分为三种 端工作面 侧工作面和尽头式工作面 作业方式为平装 上装和联合装车三种类型 8 工作平盘宽度工作平盘是露天矿进行钻孔爆破 采装 运输和相关辅助作业的场所 其宽度必须保证各项工作的平行进行 能满足以上相关作业的平盘最小宽度称为最小工作平盘宽度 用Bmin表示 Bmin b c d e f gb 爆堆宽度 c 爆堆坡底线至运输道路边缘的距离 d 运输道路宽度 e 运输道路外侧边缘至动力线的距离 f 动力线到台阶稳定边缘的距离 g 安全距离 8 挖掘机作业方式挖掘机作业方式 按运输设备的相对位置分为平装车 上装车 倒堆和联合装车四种 三 运输 1 运输工作是露天矿场中联接采装和排卸两环节的纽带 在我国露天矿中常用的运输方式有四种 1 铁路运输 2 公路运输 3 皮带运输 4 联合运输 联合运输是指在同一个露天矿中运输环节由两种以上运输设备来进行完成的 2 公路运输 1 公路运输具有较高的机动灵活性 爬坡能力大 转弯曲线半径小 道路建设速度快和基建投资低等优点 主要缺点为 运输成本高 合理运距小 一般在3公里以内 在云南等多山的地区 由于地形复杂 山高坡陡 走向长度小 矿体分散和不规则等 较适合采用公路运输 矿山道路按其任务 性质和行车密度分为三个等级 一级道路 运量 1200万吨 年 单向行车密度 85辆 小时 二级道路 运量250 1200万吨 年 单向行车密度25 85辆 小时 三级道路 运量 250万吨 年 单向行车密度 25辆 小时 2 露天矿道路按生产需要分为三类 固定线路 指露天矿地面干线 采场及排土场内服务年限在三年以上的运输道路 半固定线路 指采场和排土场内的移动干线 平盘联络线等 其服务年限一般在1 3年内 移动线路 采场工作面的采掘线和排土场内的运输道路 3 皮带运输机 1 特点 能力大 耗电低 安全可靠 使用寿命长 运距长 工作燥音小 缺点 受一定的气侯条件影响 特别是寒冷和大风天气 独立性不强 检修时可造成全条生产线的停产 不利于发挥其生产能力大的优点 2 皮带运输机的适用条件 皮带在向上运输时倾角不能大于160 向下运输时皮倾角不能大于120 四 排土 露天开采为了采煤而必须剥离的土岩 经运输设备运至指定地点排弃 这个排弃的场所称为排土场 选在开采范围外的称外排土场 利用已开采的空间进行排弃的称内排土场 排土工作的任务 选择合理的排土工艺 排土参数和排土设备 组织排土环节内部各工序的紧密配合 充分发挥排土场的能力 保证采场持续均衡生产 1 排土场位置选择选定原则 近距离排土 少占或不占农田 尽可能减少对环境的污染 2 排土设备根据运输方式所采用运输设备的不同 排土设备也会有所不同 铁道运输多采用机械铲和推土犁 汽车运输主要采用推土机排土 胶带运输机主要采用排土机进行排土 3 推土机排土目前我国和我省露天矿大多采用汽车运输 推土机排土配合的作业形式 排土场根据地形条件 土岩性质 台阶高度 气候条件及自卸汽车载重量等因素 可分为边缘排土和场地排土两种方式 另外 为保证汽车能安全卸载 同时 防止雨水冲刷排土台阶坡面和补偿台阶的自然下沉 在生产过程中推土机作业时要用卸载土 设置车轮3 5高度的土挡 排土场排土作业区域设3 的反向坡度 排土场边缘应排弃相对坚硬的岩土 较有利于排土场的稳定 五 联合开采工艺 在一个露天矿中采用两种或两种以上开采工艺配合作业的 称为联合开采工艺 联合开采中应注意以下两个问题 1 开采工艺间的相互配合从生产能力 开采强度 开采参数 开拓运输系统等方面实现相互配合 获得较好的经济效果 2 合理划分各开采工艺的开采范围应使联合开采费用最低 应使各工艺的设备能力充分发挥并相互适应 应让各工艺推进速度协调 采用联合开采工艺是露天矿开采工艺发展的趋势之一 第四部分 露天煤矿安全生产 一 入坑须知露天矿不得录用未成年人从事工作 新工人入矿之前 必须进行职业健康检查 拒绝带病工作 企业必须对职工进行安全培训 否则 不得上岗作业 矿山工作人员应了解以下注意事项 一 入坑前的注意事项1 非本矿员工未经矿允许不准入坑 2 未经考试合格的新员工不准单人入坑 3 上下台阶要走人行通道或人行梯子 上下人行梯子时 不允许两人同时上下 4 入坑车辆必须遵守坑内交通规则 二 在矿山道路上行走时注意事项 1 沿坑下道路行走时要靠道路边缘行走 2 两人以上在道路上行走时不准闲谈 说笑 打闹 应有一人负责监护 3 因工作需要横跨道路时 必须遵守 一停 二看 三通过 的规则 4 遇有重车通过时 要避让大车 以防车上掉块伤人 5 在高段道路行走时 要注意掌子片落 滚块伤人 三 在机电设备附近及警戒区域内行走时注意事项 非工作人员不准穿越用钢丝绳 木杆 草绳等材料围起来的区域 非工作人员不准触 动坑内电器设备 非工作人员不准触摸折断的电缆 电线 采掘 运输 排土等机械设备作业时 严禁人员上下设备 在危及人身安全的范围内 禁止人员停留或通过 非工作人员不准擅自进入设有警戒标志的生产 作业区域 入坑人员遇到放炮时 应听从放炮警戒人员的指挥 不准强行通过 待警戒信解除后 方可通行 四 在台阶 掌子 上行走时注意事项 1 不准在台阶根部行走 遇有台阶滑落 片帮时 要到安全地点行走 2 要戴安全帽 不准在高段下及火区附近逗留 3 要时刻注意台阶变化 出现滑落 片帮 裂隙 浮块等危险迹象时 要立即撤离 不许通过和停留 4 要注意了望 时刻注意台阶上方滚块 掉块 五 其它注意事项 1 每一个入坑的工作人员都必须熟悉本矿规定的各种信号并爱护信号设备 听从信号指挥 熟悉并爱护矿山安全标志 2 爱护机电设备 3 当发生事故时 要听从指挥 履行自己应急救援的权利和义务 二 爆破事故防治 根据国内外矿山工伤事故统计分析 爆破事故在矿山伤亡中占的比重较大 归纳起来主要有以下几个方面 1 炮烟中毒和爆破后过早地进入工作面 导火索质量不好 点火方法不符合要求 盲炮处理不当以及违章打残眼等 占爆破事故总数的70 至80 是矿山爆破事故发生的主要原因 2 非爆破工作业或是爆破工违反操作规程 3 警戒不严 信号不明 安全距离不够 4 剩余炸药和雷管处理不当 三 边坡事故防治 露天开采时 通常是把矿岩划成一定厚度的水平层 自上而下逐层开采 这样会使露天矿场周边形成阶梯状的台阶 多个台阶组成斜坡称为露天矿边坡 1 露天矿边坡按所处的位置不同可分为 底帮边坡 指位于矿体底盘一侧的边坡 顶帮边坡 指位于矿体顶盘一侧的边坡 端帮边坡 指位于矿体两端部的边坡 2 边坡的特点 露天矿边坡一般有以下特点 1 露天矿边坡一般比较高 从几十米到几百米 走向长从几百米到数公理 因而边坡暴露的岩层多 边坡各部分地质条件差异和变化大 高 2 露天矿最终边坡是自上而下逐步形成的 上部边坡服务年限可达几十年 下部边坡则服务年限较短 底部边坡在采矿后即可废止 因此上下部边坡的稳定性要求也不同 先上后下形成 3 露天矿在各台阶上频繁的作业 使边坡岩体经常受到震动影响 人工作业 4 露天矿边坡是通过采挖等手段形成的 坡度是人为的强制控制 暴露岩体一般不加维护 因此边坡岩体较破碎 并易受风化影响产生次生裂隙 破坏岩体的完整性 降低岩体强度 人为强制形成 5 露天矿边坡的稳定性随开采作业的进行不断发生变化 不确定性 3 边坡的破坏类型 边坡破坏的主要形式有崩落 散落 倾倒坍塌和滑动等 边坡岩体的破坏类型按破坏机理可分为四类 1 平面破坏 2 楔体破坏 3 圆弧形破坏 4 倾倒破坏 4 边坡岩体的滑动速度 分析边坡岩体破坏时的滑动速度大小 对预防矿山事故是非常重要的 按照边坡岩体的滑动速度 边坡岩体的滑动破坏可分为四类 1 蠕动滑动 2 慢速滑动 3 快速滑动 4 高速滑动 5 边坡破坏的规模 边坡破坏规模一般按下滑岩体的体积来进行定性 通常可分为四种类型 1 小型滑落 滑落岩体体积在1万m3以下 2 中型滑落 滑落岩体体积在1 10万m3之间 3 大型滑落 滑落岩体体积在10 100万m3之间 4 巨型滑落 滑落岩体体积在100万m3以上 6 不稳定边坡的治理措施 目前不稳定边坡的治理措施大体分为四类 1 对地表水和地下水的治理 2 减小滑体下滑力和增大抗滑力措施 3 增大边坡岩体强度和人工加固边坡工程术 4 采用周边爆破技术 四 矿山运输事故防治 矿山运输的方式包括汽车 铁路 带式输送机 斜坡箕斗及架空索道运输等 我们现主要强调矿用汽车运输安全 矿用汽车运输无论在何时何地 安全都是第一位的 在矿用汽车运输的生产生活中 所发生的事故一般可分为两类 设备事故和行车事故 设备事故 指矿用车辆在行驶过程中其主要组成或主要零部件发生突然损坏 造成很大经济损失的 行车事故 指矿用车辆在行驶中发生的撞车 撞物 或人 以及翻车等造成的车辆损坏 他物损坏或人员伤亡等事故 1 矿用车辆行驶 矿用车辆在生产过程中 除必须遵守国家的相关道路法规外 还必须遵守矿山生产中的有关规定 1 借用国家公路行驶时 须经有关公路交通管理部门同意 并制定详细方案 遵守交通管理条例的所有规定 2 在矿区道路上行驶 应在指定的线路上行驶 不得驶入其他路段 更不准驶入居民区 3 矿用车辆在生产中最高时速不能超过40km 重车下坡时不得超过30km 进入采场时速为15 20km 4 矿用车辆在遇到下列情形之一时 时速不能超过10KM 通过铁路道口 急转弯 窄路 窄桥隧道时 掉头 转弯和下徒坡时 遇特殊天气 能见度在30米内时 在冰雪和泥泞道路上行驶时 喇叭 雨天雨刮器发生故障时 牵引发生事故和故障车辆时 5 车辆在行驶中 遇后车发出超车信号时 在条件许可的情况下 必须靠右让路 并开右转向灯 不准故意不让或加速行驶 6 车辆停放时 必须在停车场或准许停车的地方 依次停放 关闭电路 拉紧手制动器并锁好车门 7 车辆在进入排土场后不准超车 2 矿用车辆运输事故中驾驶员方面的原因交通事故大多是驾驶人员的直接责任造成的 主要有车速过快 精力不集中 判断失误 违章操作和驾驶技术不熟练等 据统计在设备事故中 驾驶员直接责任原因占事故发生次数的比例为50 60 在行车事故中 驾驶员的直接责任原因占事故发生次数的比例高达80 90 在行车安全事故中疲劳驾驶的因素很大 驾驶矿用车辆又比一般公路上行驶的驾驶员容易疲劳 主要原因有 道路条件差 车辆振动和颠簸较大 车辆噪音大 车速低 夏天驾驶室内温度高 车辆结构复杂 操纵机构和操作动作多 车辆技术状况变化快 驾驶员驾驶时精神紧张 工作面 排土场矿尘量大