矿山井下作业安全技术及风险防控

矿山井下作业安全技术及风险防控矿山井下作业作为矿产资源开发的核心环节，既承载着能源与资源供应的重要使命，也面临着复杂地质条件、恶劣作业环境带来的多重安全挑战。顶板坍塌、瓦斯爆炸、透水事故、粉尘危害等风险时刻威胁着作业人员生命安全与矿山生产秩序。科学应用安全技术、构建系统的风险防控体系，是实现井下作业本质安全、推动矿山行业可持续发展的关键路径。本文结合井下作业实际场景，从风险识别、技术应用、防控体系等维度展开分析，为矿山安全管理提供兼具理论性与实操性的参考。一、矿山井下作业主要安全风险识别井下作业环境的封闭性、地质条件的复杂性，导致安全风险具有隐蔽性、突发性与连锁性特征。厘清核心风险源，是实施精准防控的前提。（一）顶板安全风险井下巷道开挖后，原岩应力平衡被打破，顶板岩体易因支护不及时、支护强度不足或地质构造（如断层、节理发育）影响，发生冒顶、片帮事故。浅部矿山可能面临采空区顶板垮落的次生风险，而深部矿山则受高地应力影响，岩爆、大变形等灾害概率提升。此类事故不仅直接造成人员伤亡，还可能破坏通风、运输系统，引发次生灾害。（二）瓦斯安全风险煤矿、部分金属非金属矿山（如煤系地层伴生矿）存在瓦斯（主要成分为甲烷）涌出、积聚风险。瓦斯浓度达到爆炸极限时，遇火源（如电气火花、机械摩擦火花）会引发爆炸，瞬间释放的能量可摧毁巷道、掩埋人员；高浓度瓦斯还会导致人员窒息。此外，煤与瓦斯突出（瓦斯与煤岩突然大量喷出）具有突发性，对作业面的破坏性极强。（三）水害安全风险井下作业可能揭露含水层、老空区积水或断层导水通道，引发透水事故。积水瞬间涌出会淹没巷道、冲毁设备，且水中携带的有害气体（如硫化氢）会加剧危害。水文地质条件复杂的矿山，水害风险随开采深度增加而上升，尤其是雨季期间，地表水体下渗可能进一步增大井下涌水量。（四）粉尘安全风险凿岩、爆破、装岩、运输等工序会产生大量粉尘（如煤尘、岩尘），长期吸入可导致尘肺病，威胁作业人员健康。煤尘还具有爆炸性，当浓度达到临界值、遇火源时，易引发煤尘爆炸，其破坏范围远大于瓦斯爆炸。（五）机电设备安全风险井下机电设备（如绞车、通风机、掘进机）长期在潮湿、多尘、空间狭窄的环境中运行，若选型不当、维护不到位，易发生机械故障（如断轴、皮带撕裂）、电气故障（如短路、漏电）。设备故障不仅影响生产效率，还可能因设备失控、漏电引发人员伤亡，甚至成为瓦斯、煤尘爆炸的火源。二、矿山井下作业安全技术应用实践针对上述风险，行业已形成多维度的安全技术体系，通过“技术赋能”提升井下作业的本质安全水平。（一）顶板安全管理技术1.支护技术优化锚杆（索）支护通过主动加固顶板岩体，形成“组合梁”“悬吊”效应，适用于缓倾斜、中硬岩顶板巷道；液压支架（尤其是综采工作面）依靠液压系统提供支撑力，可快速支护、适应顶板动态变化，有效控制大采高、大倾角工作面的顶板下沉。对于深部高应力巷道，可采用“锚杆+金属网+锚索+喷浆”联合支护，或应用让压锚杆、恒阻锚索等新型支护材料，释放岩体应力、避免支护结构失效。2.顶板监测技术采用应力传感器、微震监测系统实时监测顶板应力变化与岩体微破裂活动，通过数据分析预判顶板来压、冒顶风险。部分矿山引入“钻孔窥视仪”，直观观察顶板岩层裂隙发育情况，为支护方案调整提供依据。（二）瓦斯防治核心技术1.瓦斯抽采技术预抽采（如顺层钻孔、穿层钻孔）可提前降低煤层瓦斯含量，从源头减少涌出量；采空区瓦斯抽采（如埋管抽采、高位钻孔抽采）通过抽采采空区积聚的瓦斯，降低回风巷瓦斯浓度。对于煤与瓦斯突出矿井，需实施区域防突措施（如开采保护层、预抽煤层瓦斯），消除突出危险性后再进行采掘作业。2.通风与监测技术合理设计通风系统（如中央并列式、对角式通风），确保井下风量充足、风流稳定，稀释瓦斯浓度。安装瓦斯传感器（如KJ系列监测系统），实时监测采掘面、回风巷等区域的瓦斯浓度，当浓度超限时自动报警、切断电源，防止瓦斯积聚引发事故。（三）水害防治关键技术1.水害超前探测采用瞬变电磁法、直流电法等物探技术，超前探测巷道前方的含水层、断层导水通道；结合钻探验证（如超前探放水钻孔），明确积水位置、水压、水量，为防治方案提供依据。2.排水与封堵技术井下设置多级排水系统（如卧泵、潜水泵），确保涌水及时排出；对废弃巷道、采空区采用注浆封堵（如水泥-水玻璃双液浆），切断水源补给通道。雨季前需对排水系统进行全面检修，储备应急排水设备。（四）粉尘治理技术1.通风除尘优化通风系统，提高风流速度与紊流度，增强粉尘扩散能力；在掘进工作面采用“长压短抽”通风方式，将粉尘控制在作业面附近，通过除尘风机抽排至地面或净化后回入井下。2.机械除尘与个体防护掘进机、装载机等设备配备机载除尘装置（如湿式除尘风机、泡沫除尘系统），从产尘源头抑制粉尘扩散；作业人员佩戴符合标准的防尘口罩（如KN100级口罩），降低粉尘吸入量。对于煤尘爆炸危险区域，需采用岩粉棚、水棚等隔爆设施，阻止爆炸传播。（五）机电安全保障技术1.设备选型与防爆设计井下机电设备需符合“MA”（煤矿安全标志）或“KY”（金属非金属矿山安全标志）认证，防爆设备（如隔爆型开关、电机）需严格按照防爆标准制造、安装，避免电气火花产生。2.设备维护与智能监测建立设备全生命周期管理体系，定期巡检、维护机电设备，更换老化部件；引入振动监测、温度监测等智能传感器，实时预警设备故障，如轴承过热、皮带跑偏等，实现“预知性维护”。三、矿山井下作业风险防控体系构建安全技术是防控的“硬件支撑”，而完善的管理体系则是“软件保障”。构建“技术+管理+文化”三位一体的防控体系，才能实现风险的系统治理。（一）制度体系：从“被动应对”到“主动防控”1.安全责任制明确矿长、班组长、岗位工人的安全职责，将“人人都是安全员”的理念融入制度，通过“安全积分制”“岗位安全清单”等方式，压实全员安全责任。2.操作规程与标准化作业制定涵盖采掘、支护、机电、爆破等工序的标准化操作规程（SOP），通过“理论培训+实操考核”确保作业人员严格执行。例如，爆破作业需严格执行“一炮三检”（装药前、爆破前、爆破后检查瓦斯）、“三人连锁”（爆破工、班组长、瓦斯检查员连锁确认）制度。3.安全培训与能力提升针对新工人开展“三级安全教育”，针对特种作业人员（如爆破工、瓦斯检查员）开展专项培训并持证上岗；定期组织“事故案例复盘”“应急技能竞赛”，提升全员风险辨识与应急处置能力。（二）监测预警：从“事后处置”到“事前预防”1.多参数监测系统整合顶板应力、瓦斯浓度、涌水量、粉尘浓度、设备状态等监测数据，构建“矿山安全大数据平台”，通过算法分析数据趋势，实现风险的早期预警。例如，当瓦斯浓度上升速率超过阈值时，系统自动推送预警信息至管理人员终端。2.风险分级管控采用“LEC法”（作业条件危险性评价法）或“风险矩阵法”，对井下各作业区域、工序的风险进行分级（红、橙、黄、蓝），针对红色、橙色高风险区域，制定专项防控方案，增加监测频次、强化现场管理。（三）应急管理：从“单一救援”到“体系化响应”1.应急预案与演练编制涵盖瓦斯爆炸、透水、冒顶等事故的专项应急预案，明确应急组织机构、救援流程、物资储备（如自救器、救生舱、排水设备）；每季度开展“无脚本演练”，检验预案可行性与队伍响应能力。2.应急救援能力建设建立矿山兼职救援队，配备专业救援装备（如生命探测仪、液压破拆工具）；与地方专业救援队签订联动协议，确保事故发生后“黄金救援圈”内的力量响应。（四）安全文化：从“要我安全”到“我要安全”1.安全行为养成通过“安全明星评选”“隐患随手拍奖励”等活动，鼓励员工主动排查隐患、纠正违规行为；在井下巷道设置“安全文化长廊”，展示事故案例、安全标语，营造“人人讲安全、处处守安全”的氛围。2.家庭联动机制开展“安全家书”“家属进矿山”活动，让员工家属参与安全管理，通过“亲情纽带”强化员工安全意识，减少“三违”（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律）行为。四、典型案例与经验借鉴（一）事故案例：某煤矿瓦斯爆炸事故反思20XX年，某煤矿掘进工作面因局部通风机停风，导致瓦斯积聚，作业人员违规带电检修设备产生火花，引发瓦斯爆炸，造成多人伤亡。事故暴露出的问题包括：通风系统可靠性不足（局部通风机未实现“双电源、自动切换”）、瓦斯监测存在盲区、员工安全意识淡薄。整改措施包括：升级通风系统（安装备用电源、风电闭锁装置）、增设瓦斯传感器（覆盖所有盲巷）、开展“反三违”专项整治。（二）成功经验：某金属矿山顶板防控实践某地下金属矿山采用“微震监测+智能支护”技术，在深部巷道布置微震传感器，实时监测岩体破裂能量；当微震事件频次、能量达到预警值时，系统自动调整液压支架支护参数，提前加固顶板。该技术应用后，顶板事故率下降70%，验证了“监测-预警-处置”闭环管理的有效性。结语矿山井下