矿山应急技术与管理 课件 陈祖云 第6-10章 矿山水灾防治与应急技术- 矿山应急救援体系与实践

第六章矿山水灾防治与应急技术矿井水灾成因·地表水与井下防治水·探放水作业透水征兆与应急撤离·排水疏干·露天矿防排水1/48矿山应急技术与管理·第六章本章学习路线6.1矿山水灾防治措施（地下矿）矿井水灾概述·地表水防治·井下防治水·探放水作业透水预兆与应急·排水疏干·截水堵水与排水设施6.2露天矿山防水安全与应急管理防排水安全要求·防治水方法·排水安全措施核心问题：如何在采掘前查明水源、在突水时正确撤离？2/48矿山应急技术与管理·第六章6.1矿山水灾防治措施驱动问题：矿井水从哪里来？如何在采掘前把水"探出来、放出去、隔开来"？3/48矿山应急技术与管理·第六章什么是矿井水灾矿山建设和生产过程中，矿井的涌水或渗水量超过矿山正常排水能力，采场或巷道局部或全部被淹没，影响、威胁矿井正常安全生产，并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故，称为矿井水灾。确定危险程度的两种方法：①突水系数法——含水层静水压力P(kPa)与隔水层厚度H(m)的比值，即单位隔水层厚度所能承受的极限水压；②水文地质因素法——按水文地质影响因素复杂程度将水害危险划分为5个等级，数值越大越危险。4/48矿山应急技术与管理·第六章造成矿井水灾的主要原因原因一采动影响造成上覆岩层移动、破坏，产生与水源相通的裂缝。原因二掘进井巷时穿透含水层、溶洞和积水老巷等。原因三井口位置选在历年最高洪水位以下，地表水、雨雪水通过井口涌入井下。5/48矿山应急技术与管理·第六章突水系数法判定水害危险程度突水系数T=P/H（P：含水层静水压力kPa；H：隔水层厚度m）物理意义：单位隔水层厚度所能承受的极限水压值。突水系数图两种：①井田或矿区突水系数图——比例尺1:5000~1:10000；②采区突水系数图——比例尺1:1000~1:2000，甚至更大。6/48矿山应急技术与管理·第六章按水文地质因素判定水害危险按水文地质影响因素的复杂程度，将矿区水害危险程度划分为5个等级。对每个不利的水文地质因素，按其危险等级规定几种危险数值，数值越大表示危险程度越严重。使用要求：①必须结合本矿区实际情况，不断归纳总结；②考虑隔水层特性进行修正；③得出适合本地区的经验数值，据此判断采掘工作面可能突水的指标。7/48矿山应急技术与管理·第六章矿井涌水水源：地表水地表水包括：矿区附近的沟渠、江河、池塘、水库、湖泊、沼泽、废弃露天凹地积水，以及季节性雨水、雪水。水位上涨超过井口标高时涌入井下，或通过断层、裂缝渗入井下。特点：大气降水使矿井涌水具有明显季节性，并与开采深度、采矿方法及矿床地质构造有关。8/48矿山应急技术与管理·第六章矿井涌水水源：地下水地下水是矿井涌水的另一大类水源，隐蔽性强、水压高，突水时往往猝不及防。天然地下水岩层断层裂缝水、含水层积水、溶洞、暗河。老空积水老空区、废旧井巷积水——俗称"老窑水"，突水时往往伴有有害气体。9/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.2地表水防治——第一道防线地表防排水是防止或减少地表水和大气降水大量流入矿井的重要措施，是保证矿井安全的第一道防线。主要措施包括：排除积水、填塞通道、挖排洪沟、筑防洪堤坝、整铺河底及河流改道等。具体采取哪种措施，要根据地形、水文和气象条件合理选择，有时应将几种措施综合使用。特别强调：以地表水和大气降水为主要充水水源的矿井，地面防排水设施必须经常检查维护；雨季到来之前，更要做好各项防排水工作。10/48矿山应急技术与管理·第六章措施（1）（2）：井口位置与整治河流（1）确定合理井口位置井口和工业场地主要建筑物标高，必须高出当地历年最高洪水位1m以上；山区还须避开泥石流、滑坡地段。找不到较高位置时，必须修筑坚固井台，并在井台周围筑堤坝、沟渠疏通水路。（2）整治河流对矿区内沟渠、河、水库、湖采取河道加固、铺底等防渗措施；必要时河流改道可彻底防止地表水通过裂隙渗入井下，但工程量大、投资多；也可将矿区内河道取直，减少渗透概率和矿柱损失11/48矿山应急技术与管理·第六章措施（3）：填堵漏水通道与排除积水原则：先易后难、先简单后复杂。按塌陷坑/裂隙大小分四种情况处理：①有渗漏未坍塌：黏土或亚黏土铺盖夯实，厚0.5~1m，以不再渗漏为准；②塌陷坑/裂隙较大：下部石块充填，上部黏土夯实，高出地表约0.3m；③塌陷坑又大又深：底部铺支架（废钢轨/钢管/轨枕），再用混凝土封死口，回填土石，上覆0.8m黏土夯实，高出地表0.3m；④不易添堵区域：设置移动泵站。12/48矿山应急技术与管理·第六章措施（4）（5）（6）：排洪与排放管理（4）挖排洪沟：山洪袭击地段，在矿井边缘垂直来水方向挖排洪沟拦洪，或开凿泄洪渠引洪水出矿，也可修水库蓄洪。（5）堆积物存放：支护材料、矸石、土方、炉灰、垃圾必须避开山洪、河流冲刷方向。（6）井下水排放：排至地面的井下水须妥善处理，泄水沟避开断层、裂隙和透水岩层，必要时混凝土衬砌。13/48矿山应急技术与管理·第六章措施（7）（8）（9）：隔离、专项设计与防汛（7）留隔离矿柱：矿井内水渠、河流、水库等地表水无法疏排时，或矿体与含水层接触地段，留隔离矿柱阻隔透水通路。（8）特殊地段专门设计：①流砂、溶洞矿床；②河、湖、海下采矿；③雨季洪水通过的干涸河床、渠下开采；露天与地下同时开采时，必须编制专门防水设计，报上级主管部门批准。（9）加强雨季防汛：雨前做好防汛准备；每次降雨后专人检查矿区地面有无裂缝、老窑陷落、岩溶塌陷，发现漏水及时处理。14/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.3井下防治水：查明水源，三线控制（1）查明水源：通过勘测掌握古井、采空区积水及主要含水层、充水断层和裂隙分布，确定矿井的积水线、探水线、警戒线。积水线调查核定的采空区积水预定边界。探水线沿积水线外推60~150m，到此必须探水。警戒线探水线外再推50~100m，进入即警戒。15/48矿山应急技术与管理·第六章探放水总原则：有疑必探，先探后掘有疑必探·先探后掘井下采掘过程中必须执行这一原则。凡遇到下列情况，必须停止掘进，进行探水：接近溶洞、流砂层、冲积层、承压含水层、含水断层或与积水区相通的断层；接近被淹井巷、积水小窑或采空区；边探边掘区已达允许掘进长度；采掘工作面出现雾、冒汗、滴水、淋水、水响等出水征兆；接近防水矿柱。16/48矿山应急技术与管理·第六章探水前的四项准备①加强支护：探水附近工作面加强支护，预防高压水冲坏支架和工作面。②检查排水设施：按预计涌水量确定是否加大排水能力；定期清理水沟、水仓，保持畅通和缓冲作用。③安装防护设施：探水孔设套管并装水阀控制放水量；特别危险地点砌筑坚固水闸墙。④安设通讯设备：探水地点能及时与调度室、中央泵房联系。17/48矿山应急技术与管理·第六章放水（疏干）的两类方式疏放老采空区积水：直接放水水压不大、不超过矿井排水能力时，利用探水钻孔直接放水。先堵后放老空水与溶洞或其他大水水源连通、一时排不完时，先堵出水点再排水。疏放含水层水：分地面疏放水和井下疏水巷道疏水两种。前者适用于埋藏浅、渗透性好的含水层；适用于已摸清水源并预算出涌水量的情况。18/48矿山应急技术与管理·第六章放水时的三项注意事项①控制放水量：放水前估计积水量，按矿井排水能力和水仓容量控制放水数量及放水眼流量。②观测水量变化：经常观测钻孔水量；水量变小或无水时，反复下钻至原孔深或超钻，防止钻孔堵塞造成"放干"假象。③检测有害气体：放水过程中经常检查孔内有害气体含量，及时采取措施。19/48矿山应急技术与管理·第六章井下防水的三道屏障：矿柱·截水·堵水（3）留设防水矿（岩）柱：截堵井上下水源通道。按作用分为矿田隔离矿柱、断层防水矿柱、被淹井巷之间矿柱、防止潜水及流矽等流入巷道而留设的矿柱。（4）截水：在涌水巷道中设置水闸门或水闸墙，使局部涌水不波及其它区域。（5）堵水（注浆）：将水泥浆、水泥-水玻璃浆或化学浆液压入地层裂隙，凝结固化后隔绝水源。注浆材料分硅酸盐类和化学类浆液两大类。20/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.4井下必须探水前进的五种情况井下采掘遇到下列情况，必须探水前进：（1）接近含水的断层、流砂层、砾石层、溶洞或陷落柱；（2）接近与地表水体或与钻孔相通的地质破碎带；（3）接近积水的老窿、旧巷和灌过泥浆的采空区；（4）发现有出水征兆；（5）掘开隔矿柱或岩柱放水。要求：探水要根据探水地点水文特点制定具体措施，并必须有专人负责管理。21/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.5探水作业安全要求（1）加固探水地点附近巷道支架，维护好帮顶，防止压力水冲垮巷壁和支架。（2）清理巷道，保证安全撤离路线畅通；20°以上倾斜巷道要设梯子和扶手。（3）预先挖掘合适断面和坡度的排水沟使水流畅通，同时配备相应容量的水仓和排水设备。（4）打钻地点及附近安设专用通讯设备，相关区域也要设通讯系统，透水无法控制时立即通知险区人员按路线撤离。（5）

钻进中发现矿岩变松、钻孔水压水量突增、顶钻等异常时，必须停钻检查、监视水情并报告调度室；严禁移动或拨出钻杆；情况危急立即撤出受威胁人员。（6）发现钻孔有害气体或易燃气体涌出，立即停钻、切断电源、撤出人员，报告调度室处理。22/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.5探水作业安全要求（7）水压大的地点打钻要安套管，钻杆通过套管钻进，套管上装水压表和阀门，探到水源后利用套管放水。（8）探水钻给进手柄前后活动范围内不得站人，防止高压水顶出钻杆或手柄翻转打人。（9）钻孔水压过大时，采用反压、防压、防喷装置钻进，防止钻杆被高压水冲出。（10）

所有受水威胁地点（尤其下山采掘区）必须安排避灾路线；开始探水前工人必须熟悉避灾路线。24/48矿山应急技术与管理·第六章探水起点：积水线、探水线、警戒线三线位置含义积水线调查核定的积水边界采空区预定积水边界，圈在地质图上探水线积水线外推60~150m资料可靠取60m；资料不足、水压大取100~150m警戒线探水线外再推50~100m掘进进入即须警戒积水威胁24/48矿山应急技术与管理·第六章钻孔深度与超前距离钻孔超前距离一般不小于30m，使工作面前方经常保持不小于20m的保护矿柱。薄矿体中可适当缩短，最小不得小于5m；岩层中探水钻孔需超前5~10m。钻孔深度一般为40m左右，每打一次探水钻孔可连续掘进20~30m。采用"边探边掘"：钻孔钻到一定深度后再掘进巷道，钻孔深度始终对掘进距离保持一段超前距离，保证掘进安全。25/48矿山应急技术与管理·第六章探水钻孔直径、数目与扇形布置直径：一般46~76mm，最大不超过91mm，多采用75mm。数目：一般不少于3个，工作面前方中心与上下左右都要探到。布置：扇形布置，至少1个中心孔，其余与中心孔成角度。孔口加固：水泥套管加固孔口，长度不小于1.5~2mm；高压水时设防喷、反压装置。26/48矿山应急技术与管理·第六章矿山应急技术与管理·第六章6.1.7井下透水预兆（1）矿床发潮发暗：原本干燥光亮的矿体因渗水变潮变暗，挖去一层仍如此，说明附近有积水。（2）巷道壁或矿体壁"挂汗"：压力水透过微小裂隙凝聚于岩壁表面；顶板挂汗多呈尖形水珠，有"承压欲滴"之势。（3）工作面温度下降：空气变冷、产生雾气，使人感到阴凉。（4）出现压力水头，或顶板淋水加大、底板鼓起渗水。（5）出现压力水流，矿层挤水发出"嘶嘶"水叫声，或听到低沉雷声、开锅水声——水与裂隙摩擦发声，涌水在即。（6）出水清说明离水源尚远；出水混浊说明已迫近水源。（7）岩壁"挂红"：老空"死水"酸性大，含氧化铁或硫化物，水色发红——接近老窑积水的典型征兆。27/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.8突然透水时的现场处置现场人员立即向矿领导汇报，同时采取措施就地取材堵水、加固工作面，防止事故扩大。水量大、压力猛无法抢救时，尽快按避灾路线撤至上一水平或地面。万一被堵在上山独头巷道，应保持镇静、避免过度消耗体力，等待救援。28/48矿山应急技术与管理·第六章撤离注意事项（1）撤离前设法将行动路线和目的地告知地面值班或中央调度。（2）条件允许时迅速撤往突水点以上水平，不得进入突水点附近及下方的独头巷道。（3）避开压力水头和泄水主流，防被水中滚动的矿石、木料砸伤；靠巷道一侧，抓牢支架或固定物体撤离。（4）照明和安全标志被冲毁迷失方向时，迎着有风流通过的上山巷道方向避险。（5）沿途和巷道交叉口留设指示撤离方向的明显标志，提示救护人员。（6）走竖井梯子间时保持次序、禁止争抢；手抓牢、脚蹬稳，注意自身和他人安全。（7）冒顶或积水堵巷时另找安全通道；唯一出口被堵无法撤退时，组织人员避灾等待救援，禁止盲目潜水等冒险行为。29/48矿山应急技术与管理·第六章矿领导接到透水报告后的处置①立即通知矿山救护队启动应急预案，通知危险区人员撤离；②尽快关闭巷道防水闸门；人员撤至井底车场后，再关闭井底车场防水闸门，保护水泵房，组织排水；③老空水突然涌出常伴大量硫化氢、甲烷等有毒有害气体，必须保证通风正常，迅速排气；④抢救被困人员，正确判断其位置，不能只凭水位标高判断被淹范围；⑤估算排水时间，时间长可向被困地点打钻孔输送食物（水位须低于人员所在独头上山最高标高）。30/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.9排水疏干的三种方法排水疏干：将威胁矿井安全的地下水全部或部分排至地表，疏干矿床。地表疏干地面打钻，深井泵/潜水泵抽至地表；适用水位浅。地下疏干井下过滤装置+排水管网+水泵排水。联合疏干井下水泵排水与地表钻孔排水联合使用。31/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.10疏干老采空区积水的三种方式（1）直接放水：确认老空无补给水源、积水量不大时，直接疏干；应选不过分增加排水负担的时段进行。（2）先堵后放：老空与其他水源连通、流动水量大、短时排不干时，先堵出水通道再排水。（3）先放后堵：老空与其他水源连通但涌水量不大或有季节性，选择少雨季节先放水，再利用枯水期建堵水工程。特殊情况：老空位于山洞、洼地、河滩、雨季渗水量大或水质差腐蚀设备，应暂时隔离，留待后期处理；上方有重要建筑物时留矿柱永久隔离。32/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.11疏干含水层涌水的三种方法（1）巷道疏干法：含水层在矿层顶板时，提前掘疏干巷道，让含水层水通过巷周孔隙裂缝疏出排出；也可将疏干巷直接布置在含水层中。（2）钻孔疏干法：含水层距矿层远或较厚时，在疏干巷道中每隔一定距离向含水层打放水孔；下部含水层吸水能力强时，可导水下泄。（3）联合疏干法：水文地质复杂、单一方法效果不好时，疏干钻孔与疏水巷道结合使用。33/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.12疏干时的安全要求（1）按水泵管网排水能力和水仓容积控制放水量；（2）探水钻孔探到水源后，水量小直接用探水孔放，水量大另打放水孔；（3）放水前做水量、水压和矿层放水性试验；（4）放水过程观察水量清浊、有无异响，事先采取通风措施；（5）预先规定人员撤退路线，挂绳作扶手，岩石稳固处建带闸门防水墙。判断疏放水完毕：排水口不淌水且有风流进出；或水流不断但无压力；或通捣时有水不通捣时无水。34/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.14防治地下暗河防治方法：绕过、堵塞、截流、断源。最好的方法：查明暗河分布位置，使巷道绕避它。新矿区施工首先进行水文地质勘探，调查有无地下暗河。暗河出口特点：涌水量大、季节性变化大，洞口常有大量河砂卵石。查明出口位置、标高、水量，结合暗河分布规律推测其走向，做到心中有数并制定防治方案。35/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.15排放矿井酸性水的安全措施含硫矿及有机硫的矿体，当这些硫化矿物在一定条件下受到氧化后，就形成硫酸，使地下水呈酸性。主要措施：（1）建立单独排水系统，酸性水集中排出；（2）降低水泵扬程、分级排水减少腐蚀；（3）与非酸性水混合冲淡后外排（注意环境污染风险）；（4）加生石灰（CaO）中和；（5）购置耐酸水泵、排水管内衬水泥或涂红丹沥青；（6）开拓布局上减少酸性水排放年限、防止地表水渗入、提高回采率。36/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.16矿井截水设施形状优点缺点/适用平面形施工容易抗水压小球面形抗水压大施工复杂圆柱形（常用）凸面朝涌水空间，支撑于两掏槽目前矿井多数采用鳄鱼嘴式增加强度、防渗流水压特别大时使用37/48矿山应急技术与管理·第六章水闸墙的四种形状防水闸门：井下防水主要安全设施平时敞开，涌水时紧急关闭，形成分翼、分水平、分采区隔离。设置地点：井底车场、井下水泵房、变电所出入口、有涌水影响的采区之间。门扇：水压超3MPa用球面形；≤4MPa用36~65mm钢板；>4MPa用铸铁浇筑。门框：宽0.9~1m，高1.8~2m，门框与门扇的接触面做成斜的，其间垫上垫橡皮/铅板/浸焦油帆布。38/48矿山应急技术与管理·第六章应留防水矿柱的五种情况（1）开采位于地表水体或含水层之下、上部水源又无法疏干时；（2）通过断层、裂缝与地表水体或强含水层有水力联系的矿层；（3）被淹井巷上/下面采掘、积水无法排除时；（4）相邻矿井开采同一矿层，矿井分界处留防水矿柱；以断层分界时断层两侧都留；（5）采掘工作面接近水量大的钻孔、含水陷落柱等地点。尺寸确定：综合考虑水压、水量、矿床强度、厚度及规定，既安全又经济。39/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.17矿井注浆堵水的四种应用将水泥浆、水泥-水玻璃浆或化学浆液压入地层裂隙，凝结硬化后堵隔水源。适用：①老空/被淹井巷水与水源有断层裂缝连通，排水不经济；②井筒巷道必须穿过富水含水层或充水断层；③工作面严重淋水，需加固井壁；④特大涌水矿井为降低涌水量和常年排水费用。40/48矿山应急技术与管理·第六章6.1.18井下排水设施要求①水仓：两个独立巷道，总容积容纳4h正常涌水量（>2000m³/h时2h且不小于8000m³）；有效容积≥总容积70%。②泵房出口：≥2个，一个装防水门，另一个高出泵房地面7m连通安全出口；泵房地面高出巷道底板0.5m。③水泵：工作+备用+检修泵；工作泵20h排一昼夜正常涌水量；工作+备用20h排最大设计涌水量；备用≥工作50%，检修≥工作25%。④管路：工作+备用两趟管路；任一检修时其余能完成正常排水。41/48矿山应急技术与管理·第六章6.2露天矿山防水安全与应急管理驱动问题：凹陷露天矿被暴雨倒灌怎么办？截水沟、泵站、排土场防洪如何布置？42/48矿山应急技术与管理·第六章6.2.1露天矿防排水安全要求（上）（1）大、中型露天矿设专职水文地质人员，建立水文地质档案，每年制定防排水措施；（2）深凹露天矿必须建专用防洪排洪设施，进出沟口、排水井口、工业场地都要防洪；（3）按设计建排水系统，矿山周边设截水沟；有滑坡危险的采场加强截排水；（4）按设计建排水泵站，特大洪水时允许最低一个台阶临时淹没，但淹没前撤出人员和重要设备；（5）疏干出现的坑、裂缝、地表陷落范围及时圈定设标志；（6）主排水泵站电源不少于两回路，任一回路停电其余承担最大排水负荷；（7）定期化验水质、检查管道防腐；（8）排水设施和保护装置未经许可不得拆除。43/48矿山应急技术与管理·第六章6.2.1露天矿防排水安全要求（下）（9）剥离排土不得给深部或邻近矿山造成水灾或泥石流；（10）防止地表水渗入边帮弱层裂隙或直接冲刷边坡，边帮有含水层要疏干；（11）露天转地下的防排水设计要考虑最大涌水量和短时最大径流量；（13）受洪水威胁采场设地面防洪工程；山坡露天矿境界外设截水沟；凹陷露天矿设机械排水；超标准暴雨最低台阶淹没时间不超过7天；（15）排土场必须有可靠截流防洪排水设施，经常平整并保持3%~5%反坡；（17）水力排土场必须有调蓄洪容积和防汛设施，较大者设值班室、配通讯和水位/坝体观测。44/48矿山应急技术与管理·第六章6.2.2露天矿防治水方法矿床疏干四种方法：巷道疏干法、深井疏干法、注浆疏干法、联合疏干法。防渗堵水新方法：防渗墙、注浆帷幕、高压旋喷桩堵水。主要任务：用工程设施拦截、疏导地表水不流入采场；将地下水隔离在采场外，或把水位降到允许值；把影响区外的水汇聚排出。地表水防治工程：截水沟、河流改道、水库拦洪等。矿床疏干：基建前或基建中预先用巷道、疏水钻孔、明沟等各种疏水构筑物降低地下水位。45/48矿山应急技术与管理·第六章6.2.3露天矿排水安全措施防水疏干后仍有少量渗水和大气降水进入作业区，必须排出。设计允许雨季短时淹没坑底的矿山，雨季尽量不在最底部作业。制定淹没后迅速排干预案。边坡有流砂管涌的矿山定期观察边坡稳定。暴雨季排水设施必须可靠运行。46/48矿山应急技术与管理·第六章本章小结一条原则：有疑必探、先探后掘。两道防线：地表防排水是第一道，井下探放水是第二道。三道屏障：防水矿柱、水闸门/水闸墙、注浆堵水。七项预兆：发潮发暗、挂汗、变冷、压力水头、嘶嘶水响、水色清浊、岩壁挂红。应急铁律：撤往上一水平、沿风流上山方向、不进下方独头巷、不盲目潜水。47/48矿山应急技术与管理·第六章思考题6-1什么叫矿井水灾？有何危害？6-2矿井水灾发生的条件有哪些？6-3矿井地表防治水包括哪些主要内容？6-4矿井井下防治水有哪些主要措施？6-5井下透水有哪些预兆？6-6矿井透水事故现场如何处置？撤离时注意什么？6-7露天矿防排水有哪些安全要求？6-8露天矿防治水方法有哪些？48/48矿山应急技术与管理·第六章第七章矿山爆破安全与应急技术MineBlastingSafetyandEmergencyTechnology矿山爆破基本知识·爆破器材安全技术·爆破作业安全技术·爆破事故预防目录CONTENTS第七章矿山爆破安全与应急技术201矿山爆破基本知识与其安全技术炸药种类与特性·盲炮处理·早爆原因·爆破类型02爆破器材安全技术与应急管理器材库安全·储存装卸运输·起爆方法03爆破作业安全技术与应急管理掘进巷道·井下爆破·露天深孔爆破04爆破事故预防事故表现·早爆预防·飞石安全距离·炮烟预防PART01矿山爆破基本知识与其安全技术·爆炸现象与岩石破坏原理（压碎圈、破坏圈、震动圈）·矿用炸药的种类及其特性·盲炮、瞎炮的安全处理要求·早爆、放空炮的原因与预防·炸药感度、爆炸产物与炮烟中毒预防矿山爆破基本知识概述第七章矿山爆破安全与应急技术4■爆炸的本质：极迅速的物理或化学变化，瞬间释放大量能量，使周围介质温度和压力急剧增高▸工业炸药爆轰面压力可达5~10万个大气压，温度高达3000℃以上■岩石破坏分区（按破坏程度）：▸压碎圈——岩石被压碎；破坏圈——形成爆破作用半径；震动圈——仅产生震动▸矿山生产爆破主要利用破坏圈，按工程需要的岩体体积破碎矿岩■炸药的构成元素：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）四种■选用炸药的四项基本原则：▸技术革新、经济节约；炸药与介质最优匹配；安全可靠优先；性能监测与模拟试验矿用炸药的种类及其特性第七章矿山爆破安全与应急技术5铵梯炸药硝酸铵+梯恩梯+木粉；性能稳定，我国主要工业炸药品种之一，可用于露天、地下及煤矿爆破铵油炸药硝酸铵+柴油+木粉；成本低、安全性好、加工简便；但敏感度低、威力不高、抗水性差、易吸湿结块浆状炸药氧化剂水溶液+敏化剂+胶凝剂；抗水性强、可塑性好、威力大；用于露天有水深孔爆破，成本高水胶炸药以甲胺硝酸盐为敏化剂的浆状炸药乳化炸药抗水性强、威力好、可用8号电雷管直接起爆、无有毒成分、成本低，新型抗水炸药黑火药硝酸钾+木炭+硫黄；摩擦/火焰敏感（爆发点290~310℃），威力较低，用于采石及制造导火索分类：按组成结构分为单体炸药和混合炸药；按用途分为起爆药、猛炸药、火药及烟火剂。处理盲炮的安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术6■盲炮：爆破过程中完全未发生爆破的装药炮眼（常含未爆电雷管）■产生原因：雷管质量差或受潮、炸药变质、电爆网路敷设不合理、脚线断裂松脱、错联漏联等■处理盲炮的核心安全要求：▸严禁无关人员进入危险区；严禁掏出或拉出起爆药包；电力起爆发生盲炮必须立即切断电源、短路网路▸裸露爆破盲炮：允许小心去掉部分封泥，重新安置起爆药包加封泥起爆▸浅眼爆破盲炮：确认线路完好可重新起爆；凿平行孔（距盲炮孔口≥30cm）装药爆破；用药包诱爆▸可用风水喷管远距离吹出填塞物及炸药，但必须回收雷管▸非抗水硝铵类炸药且孔壁完好：可注水使其失效，取出雷管▸盲炮应当班处理完毕，交接清楚由下一班继续处理■深孔盲炮：重新连线起爆（须核算安全距离）/距盲炮口≥10倍孔径处凿平行孔起爆/注水失效■硐室型盲炮：找出起爆网络检查正常可重新起爆；或清除填塞物取出炸药和起爆体引起早爆的原因第七章矿山爆破安全与应急技术7早爆：雷管或炸药在预定起爆时间之前发生爆炸，可造成人员伤亡、设备损坏、工程延误等严重后果■器材与质量因素：▸电子雷管速爆（设计/制造缺陷）；炸药质量不合格（成分不均、杂质掺假）▸起爆器材损坏；未经正规检验认证；存储不当；老化劣化；炸药自燃（化学反应）■环境因素：▸高温环境（火灾、烈日暴晒）；高压环境（深孔中受挤压压迫）■机械与振动因素：▸感度高的炸药受机械冲击/摩擦；剧烈摩擦和撞击；振动源（机械振动、车辆行驶）■外来电流（重点防范）：▸感应电流（外部变化电场诱导电流）；静电（摩擦电荷堆积产生电火花）▸杂散电流（不受控电流流入雷管）；射频电（高频电磁辐射干扰）；电场效应放空炮预防与控制空气冲击波第七章矿山爆破安全与应急技术8■放空炮及其预防■现象：爆破时未破坏周围介质，而沿炮眼口方向崩出■主要原因：炮泥质量不好、充填长度不够、炮眼间距过大、炮眼方向与最小抵抗线方向重合■预防措施：▸炮泥质量符合《金属非金属矿山安全规程》，水炮泥水量充足，黏土炮泥软硬适度▸保证炮泥充填长度与封填质量符合规程规定■控制爆破空气冲击波的主要方法■保证炮孔堵塞质量，特别是第一排炮孔；水孔爆破防止上部药包浮起■考虑地质异常：断层、张开裂隙处间隔堵塞，溶洞及大裂隙处避免过量装药■井下巷道可利用障碍、阻波墙、扩大硐室等结构削弱冲击波■采用微差爆破、堵塞良好的柱状药包爆破、反向起爆等方法削弱冲击波强度雷管、导爆索、导爆管与继爆管第七章矿山爆破安全与应急技术9■雷管：爆破工程的主要起爆器材，产生起爆能引爆炸药、导爆索及传爆管▸分类：火雷管（已禁用）、电雷管、数码电雷管；瞬发与延期；号数越大起爆能力越强（矿山常用6号、8号）▸电雷管：电流经脚线→桥丝→电阻生热点燃引火药头而起爆；对电能感应敏感▸采用电爆网路时应调查高压电、射频电流并测试杂散电流，发现危险立即排除■导爆索：以黑索金(RDX)或泰安(PETN)为芯药，可传递爆轰波并直接引爆炸药■继爆管：与导爆索配合的延期起爆装置，实现微差爆破；分单向（首尾不能颠倒）和双向两种■导爆管：非电起爆器材，不能直接起爆炸药，只能传递爆轰波起爆雷管▸不能用于有瓦斯或矿尘爆炸危险的作业场所瞎炮的安全处理方法第七章矿山爆破安全与应急技术10■瞎炮：通电放炮后雷管和药卷都不爆炸，或雷管爆炸而药卷不爆炸的炮眼■《金属非金属矿山安全规程》规定的处理方法：▸电线/起爆网路不合要求造成的瞎炮，纠正检查无误后可重新接通电源起爆▸炮孔深500mm以内可用裸露爆破引爆；较深时用竹木工具掏出上部堵塞物，水浸泡冲洗出药包并销毁雷管▸在距瞎炮至少0.3m处重新钻平行炮眼装药起爆，销毁原瞎炮▸深孔瞎炮：再次爆破须考虑相邻药包最小抵抗线改变，防飞石伤人；炸药与岩石混合时必须浸湿后清除■处理过程中的严禁事项：▸严禁将带雷管的药包从炮孔内拉出；严禁拉住导线把雷管从药包内拉出▸严禁将炮眼残底继续加深；严禁用打眼方法掏药；严禁用压风吹炮眼■瞎炮应由原装炮人员当班处理并设标志；禁止爆破人员穿化纤衣服■爆炸后必须详细检查炸落矿岩，收集未爆的电雷管炮孔填充的作用与安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术11作用：充分利用爆能使矿岩良好爆破。填塞太短或不填塞→岩块飞散、出根底；填塞过长→填塞部位矿岩破碎不良、出大块。一般填塞长度不应小于最小抵抗线长度。填塞物：黏土砂混合物（炮泥）、细砂或岩粉。■硐室、深孔、浅孔、药壶、蛇穴爆破装药后都应填塞，不应使用无填塞爆破■不应使用石块和易燃材料填塞炮孔（水下炮孔可用碎石渣填塞）■水平孔和上向孔填塞时，不应在起爆药包至孔口段直接填入木楔■不应捣鼓直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包■分段装药炮孔的间隔填塞长度应按设计要求执行■发现填塞物卡孔应及时处理（可用非金属杆或高压风）■填塞作业应避免夹扁、挤压和拉扯导爆管、导爆索，并保护雷管引出线炸药的感度第七章矿山爆破安全与应急技术12感度：炸药在外界能量作用下发生爆炸的难易程度，是衡量炸药稳定性的重要指标。所需起爆能越小→感度越高；所需起爆能越大→感度越低（成反比）。■热感度：用爆发点表示——使炸药开始爆炸所需加热介质的最低温度▸注意：爆发点不是炸药爆炸时的温度，也不是开始分解的温度，而是分解自行加速开始时的环境温度■机械感度：机械撞击下发生爆炸的难易程度▸摩擦感度：常用摆式摩擦仪测定；颗粒粒径减小摩擦感度随之减小▸撞击感度：猛炸药用爆炸百分数法，起爆药用上下限法▸针刺感度：火工品（雷管）中起爆药/击发药在针刺作用下发火或爆炸的能力■安全启示：感度过高→储存运输使用中易发生意外爆炸；感度过低→起爆困难、影响爆破效果爆炸产物及预防炮烟中毒的措施第七章矿山爆破安全与应急技术13■爆炸产物■炸药中C、H、O、N等元素爆炸瞬间高速化学反应，生成稳定化合物■主要产物：CO₂、H₂O、CO、NO₂、NO等■有毒气体：一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO₂、NO），对人体有害■预防炮烟中毒的措施■加强炸药质量管理，定期检验炸药质量■不使用过期变质的炸药■加强炸药防水防潮，保证堵塞质量，避免不完全爆炸反应■爆破后加强通风，有毒气体稀释至《爆破安全规程》允许浓度以下才准返回工作面爆破类型与炮眼深度和封泥长度第七章矿山爆破安全与应急技术14浅眼爆破孔径<50mm、孔深<5m；工程爆破主要方法之一，飞石较远，属限制应用范畴中深孔爆破孔径50-350mm、孔深5-20m，介于浅孔与深孔之间深孔爆破孔径>75mm、孔深>5m；钻孔量小、单耗低、效率高，广泛用于露天和地下开挖硐室爆破炸药集中装填于预先挖好的导洞和药室中进行的爆破■炮眼深度与封泥长度的安全要求▸孔深<0.6m：不能装药爆破（特殊情况下须制定安全措施并封满炮泥）；0.6-1m：封泥≥孔深1/2▸孔深>1m：封泥≥0.5m；孔深>2.5m：封泥≥1m；光面爆破周边眼封泥≥0.3m▸两个及以上自由面时岩层中最小抵抗线≥0.3m；浅眼爆破大岩块时最小抵抗线和封泥长度均≥0.3m爆破器材库的安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术16总库区域性供应库，不直接发放，只整箱发放；都是永久性地面库（井下不得设总库）。容量：炸药≤半年用量，起爆器材≤一年用量分库生产服务性质，可向爆破员直接发放。容量：炸药≤三个月用量，起爆器材≤半年用量；井下只准建分库（炸药≤3昼夜、起爆器材≤10昼夜用量）发放站直接为生产现场服务，服务范围较小；工作面距分库很远时设置■永久性地面库：单层建筑、双外开门（门到任一点≤15m）、采光通风良好、钢筋混凝土屋盖、周围15m内清除杂草■井下库（硐室式/壁槽式）：必须有两个出口，连通巷道拐三个直角弯并延长2m，断面≥4m²■临时库：木结构涂防火漆，围墙/铁丝网高≥2m，独立发放间≥9m²，独立雷管库房■存放要求：不超设计容量；硝化甘油类炸药、雷管、继爆管箱必须上货架禁止叠放；堆高≤1.6m；通道宽≥1.3m；离墙≥20mmPART02爆破器材安全技术与应急管理·爆破器材库（总库、分库、发放站）的安全要求·爆破器材的储存、装卸与运输安全·爆破器材库照明与销毁的安全要求·电雷管、导爆索、非电导爆管起爆法储存、装卸与运输安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术17■储存安全要求▸必须储存在专用库房，炸药与雷管分开贮存▸库区内严禁吸烟用火，设专人看守管理，账目清楚日清月结▸须取得《爆炸物品储存许可证》后方准使用▸发现丢失、短少、被盗或错发要及时报告公安机关■装卸安全要求▸专人监督、设警卫；雷雨、暴风雨时禁止装卸▸雷管等起爆器材不与炸药同时同地装卸▸轻拿轻放，不超高超宽超载；起重机一次起吊≤设备能力的50%■工作场地运输与人工搬运▸井筒运输：事先通知卷扬司机和信号工；人员集中时间不得运输；硝化甘油类炸药/雷管罐笼升降≤2m/s，吊桶/斜坡≤1m/s▸电机车运输：封闭专用车厢铺软垫，速度≤2m/s，用空车厢隔开；装卸时机车断电▸斜坡道汽车运输：速度≤10km/h，挂蓄电池红灯，在道路中间行驶▸人工搬运：雷管与炸药分装两个专用木箱背包；雷管一次≤5000发，炸药背运一箱、挑运两箱爆破器材库照明与销毁安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术18■照明安全要求▸地面库按二级负荷供电；库房内不装灯具，宜自然采光或库外探照灯投射（距库房≥3m）▸电源开关/熔断器设在库房外铁制配电箱中▸移动照明使用防爆手电筒或手提式防爆应急灯▸井下库用防爆型/矿用密闭型电气设备，库区电压宜为36V▸有爆炸危险井下库区使用防爆型移动灯具和防爆手电筒■销毁安全要求▸质量不符合规定的爆破器材必须销毁；须填报告并经批准后进行▸爆炸法：适用于导爆索、继爆管、起爆药柱等仍有爆炸性的器材▸烧毁法：适用于燃烧不会引起爆炸的器材；雷管、导爆索等严禁火烧，必须炸毁▸溶解法：适用于硝酸铵类炸药和黑火药（10kg炸药需水30kg）▸不溶于水的残渣（TNT、硫黄、木粉、木炭等）收集后用焚烧法或爆炸法销毁三种起爆方法的安全注意事项第七章矿山爆破安全与应急技术19电雷管起爆法使用前逐个检查电阻，同网路透用同厂同型号；杂散电流>30mA时禁止普通电雷管；主线连接前测定全线路总电阻（误差±5%）；硐室爆破装起爆体前撤出各硐室电源导爆索起爆法用雷管引爆导爆索再由爆轰引爆药包；可避免杂散电流和静电事故；搭接夹角≥90°，连接长度≥15cm；雷管集中穴朝传爆方向并用胶布绑紧非电导爆管系统簇联时雷管与导爆管必须反方向连接；连接点用碎渣或泥覆盖防残片损坏导爆管；传爆速度1750-1950m/s；大规模爆破应采用复式起爆网路（两套独立网路）禁止采用电雷管起爆的情形：杂散电流大于30mA；爆破区离高压电网近；爆破区受射频电影响大。PART03爆破作业安全技术与应急管理·掘进巷道的炮孔类型与爆破参数·采场崩落法爆破的类型·井下、井巷掘进及竖井（斜井、天井）爆破安全·露天矿深孔爆破参数与安全要求掘进巷道的炮孔类型及安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术21■巷道掘进炮孔分类：掏槽孔、辅助孔、周边孔（顶孔、底孔、帮孔）■起爆顺序：掏槽孔→辅助孔→周边孔（掏槽孔必须先响，形成新自由面）■直线（垂直）掏槽：全部掏槽孔与工作面垂直平行，其中一个或几个不装药起辅助自由面作用；效率高，应用广泛■倾斜掏槽：掏槽孔与自由面斜交，分单向、锥形和楔形三种▸优点：易将岩石抛出、所需孔数较少；缺点：孔深受巷道断面限制、炮孔利用率较低■辅助孔：扩大掏槽体积，为周边孔创造有利条件；孔距一般0.4-0.8m■周边孔：使巷道达到设计断面规格与形状▸布置力求均匀，孔底落在同一垂直于巷道轴线的平面上；间距0.5-1.0m，孔口距轮廓线0.1-0.3m掘进巷道爆破参数的确定第七章矿山爆破安全与应急技术22炮孔直径取决于凿岩钎头直径；小直径钎头凿岩速度快，但孔过小会使装药量不足炮孔深度影响循环次数和进尺；过深则钻速下降、利用率降低；通常1.5-2.5m装药系数装药长度与炮孔深度之比；掏槽孔0.6-0.8，辅助孔和周边孔0.5-0.7炮孔数目N=Q/(eG)，Q为循环炸药量、e为装药系数、G为每药包质量炮孔利用率最优一般为0.85-0.9；反映炮孔排列与爆破参数是否合理核心公式循环炸药量：Q=q·S·F·η（q单耗kg/m³，S断面m²，F炮孔平均长度m，η利用率0.8-0.95）采场崩落法爆破的类型及其安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术23■特点：具有两个以上自由面，爆破面积和爆破量大■要求：作业安全、每米炮孔崩矿量大、回采强度大、大块少、贫化损失小、原材料消耗少■浅孔爆破：用于留矿法、充填法、浅孔空场法等；炮孔深1.5-2.5m▸最小抵抗线W=(25~30)d；孔距a=(1~1.5)W▸交叉排列炸药分布均匀有助减少大块；平行排列用于矿岩不易分离及采幅较宽的情况■深孔爆破：用于回采中厚以上矿体；作业安全、劳动生产率高、产尘少▸布孔方式：扇形深孔（应用最广）、平行深孔（破碎质量好）、束状深孔（矿柱回采等）■采场挤压爆破：向已崩落矿石方向挤压，不预留补偿空间；采用微差起爆从前往后依次起爆，一次爆破层厚约20m，排距约1.5m井下与井巷掘进爆破安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术24■基本规定：爆破人员须经培训考试合格持证；按爆破设计书/说明书作业；禁止穿化纤衣服■禁止爆破的情形：有冒顶危险、通道不安全或阻塞、参数/质量不合设计、涌水危险、炮孔温度异常等■贯通法掘通巷道：两工作面相距15m时只准从一个工作面掘进，双方人员撤至安全地点后起爆■间距小于20m的两平行巷道，一个工作面爆破时相邻工作面人员必须撤至安全地点■距炸药库30m内禁止爆破；30-100m内爆破时禁止任何人员留在库内■独头巷道爆破：保持工作面与新鲜风流巷道畅通；爆破后洒水并充分通风方可进入■电力起爆时主线、区域线、连接线必须悬挂，不得接触金属管物和电缆电线■空顶距离超过设计（或规程）规定高度时不准爆破；可能引起地表陷落和山坡滚石时须设警戒标志竖井、盲竖井、斜井和天井爆破的安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术25■起爆前打开所有井盖门，无关人员撤离井口；起爆时井筒内不得有人■井筒掘进必须使用绝缘柔性电线作爆破导线；脚线比炮孔深长1m以上；所有接头部用绝缘胶布严密包覆并高出水面■天井掘进爆破时将材料格和人行格盖严；放炮后先通风，检查人员不得少于两人■深孔分段装药爆破时，装药前在通往天井底部安全地点派出警戒，确认底部无人方准装药起爆■用吊罐法施工：爆破前放下吊罐并放置在水平巷道安全地点■刷井时必须有防坠入措施；爆破前清理炮孔底0.3m范围内的木垛盘■地下深孔或硐室大爆破：起爆前所有人员撤出危险区，每个出口设警戒标志■严禁一个炮孔中使用两种不同品种的起爆器材和炸药；多自由面爆破最小抵抗线≥0.5m，爆破大块≥0.3m■有硫尘/硫化物粉尘爆炸危险矿井：定期测定粉尘浓度；禁止明火起爆；炮孔填塞≥孔全长1/3且≥30cm；随身携带自救器■起爆前发声光报警信号；炮响后经通风不少于30min方准进入；发现盲炮立即上报并设警戒标志露天矿深孔爆破的安全要求——爆破参数第七章矿山爆破安全与应急技术26孔径和孔深潜孔钻机孔径150-250mm；牙轮/冲击钻机250-300mm；孔深=台阶高度+超深(0.15~0.25倍底盘抵抗线)底盘抵抗线Wd=(0.5~0.9)H；过大根底多，过小浪费炸药；坡面角<55°时应改用最小抵抗线孔距与排距孔距a=m·Wd（我国冶金矿山常取4-8m）；排距b=0.866a（等边三角形布置）炮孔装药量Q=q·a·Wd·H；从第二排起增大10%-20%（多排齐发取大值，微差爆破取小值）■确定炸药单位消耗量q的影响因素：▸岩石性质和地质条件；炸药品种（坚硬矿岩选猛度威力高的炸药）▸装药结构（间隔装药可减少10%左右）；气候条件（冬季岩土冻结）；爆破方法（挤压/微差爆破不同）装药结构与炮孔堵塞质量第七章矿山爆破安全与应急技术27■装药结构类型■间隔（分段）装药：炸药分几段，段间用空气或充填物隔开，使能量均匀分布▸各段炸药都要有雷管或用导爆索连接；可孔内分段微差起爆（10-25ms）■混合装药：孔底装高密度威力炸药，上部装普通硝铵炸药，克服岩石阻力上小下大问题，减小超深■炮孔堵塞质量要求■填塞过短或不严密→岩块飞散、冲天炮、根底；填塞过长→孔口形成大块■一般填塞长度为炮孔直径的16-30倍▸孔深0.6-1m：封泥≥孔深1/2；孔深>1m：封泥≥0.6m；孔深>2.5m：封泥≥1m▸光面爆破周边孔封泥≥0.3m；水炮泥外剩余部分用黏土炮泥封实≥0.3m▸最小抵抗线和封泥长度均不得小于0.3m（多自由面岩层）■无封泥、封泥不足或不实的炮孔严禁爆破露天爆破作业的安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术28■严格遵守《爆破安全规程》(GB6722-2014)，使用符合标准的爆破器材，持证作业■大雾天、黄昏和夜晚禁止露天爆破（夜间须经批准并采取有效安全措施）；遇雷雨时停止爆破并撤离危险区■危险区边界设立岗哨，所有通路处于监视之下；爆破前同时发出音响和视觉信号■危险区内两个以上单位作业时必须统一指挥；雷雨季节宜采用非电起爆法■禁止用石块覆盖药包；浅孔爆破分段电雷管起爆时保证不破坏相邻炮孔网路■深孔爆破须有技术人员现场指导；填塞时不得将脚线、导爆索或导爆管拉得过紧；禁止用炮棍撞击阻塞的起爆药包■露天硐室大爆破：须经审批的爆破设计和安全措施；装药用36V以下低压电源照明，灯泡与炸药堆水平距离≥2m；必须采用复式起爆网路■爆破后至少经过15min方准进入爆区检查，严防炮烟中毒PART04爆破事故预防·爆破事故的主要表现·早爆事故的原因与预防措施·爆破飞石安全距离与控制措施·炮烟熏人的原因及预防措施爆破事故的主要表现第七章矿山爆破安全与应急技术30①炸药储存保管中造成的爆炸事故②炸药燃烧或炮烟引起的中毒事故③点炮迟缓或导爆索质量不好造成的伤人事故④起爆方法不符合要求、盲炮处理不当及违章打残孔引起的事故⑤非爆破工​​作业、爆破后过早进入现场等引起的事故⑥警戒不严、信号不明、安全距离不够造成的事故⑦早爆事故和相向掘进巷道时的爆破事故⑧其他爆破事故⚠重点防范早爆事故、盲炮处理不当、炮烟中毒、爆破后过早进入工作面以及违章打残孔——以上五类事故约占爆破事故总数的70%左右。预防早爆事故的措施第七章矿山爆破安全与应急技术31■杂散电流预防▸降低牵引网路电阻、防止漏电▸撤出爆破区金属物体或用绝缘轨道▸采用抗杂散电流电雷管或非电起爆系统■静电预防▸装药车/装药器良好接地▸输送管用半导电塑料软管▸导爆索起爆，连线前脚线短路▸采用抗静电电雷管■雷电预防▸炸药厂/库设可靠避雷装置▸露天爆破遇雷雨禁止电雷管起爆，电爆网路短路，人员撤离▸大规模爆破最好避开雷雨季节早爆三大主因矿井内杂散电流引爆电雷管｜压气装药时产生的静电引爆电雷管｜雷电引爆。爆破前必须检查杂散电流，大于50mA时必须采取可靠的安全措施。爆破飞石安全距离与控制措施第七章矿山爆破安全与应急技术32■《爆破安全规程》规定飞石安全距离裸露药包爆破≥400m浅孔爆破≥200m（复杂地质条件下≥300m）深孔爆破按设计确定，但不小于200m硐室爆破按设计确定，报总工程师批准沿山坡爆破时，下坡方向的飞石安全允许距离应增大50%■控制爆破飞散物的主要措施▸精心设计施工：合理选择最小抵抗线和爆破作用指数，装药前校核各药包最小抵抗线，不准超量装药▸避免药包处于软弱夹层或基础交界面，慎重对待断层、软弱带等地质构造▸保证填塞质量：填塞长度足够、密实，不得夹带碎石▸采用低爆速炸药、不耦合装药、挤压爆破及毫秒延迟爆破；合理选择延迟时间爆破母线和连接线的安全要求第七章矿山爆破安全与应急技术33■井下爆破应采用符合标准的爆破母线■电雷管脚线和连接线、脚线和脚线之间的接头必须悬空，不得同任何物体接触■多头巷道掘进时爆破母线随用随挂，严禁使用固定爆破母线（防止误接）■母线、连接线和脚线必须相互扭紧并悬挂，不得同轨道、金属管、金属网、钢丝绳、刮板输送机等导电体接触■母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道两侧；必须挂同侧时，母线挂电缆下方并保持0.3m以上悬挂距离■只准采用绝缘母线单回路爆破，严禁用轨道、金属管、金属网、水或大地当作回路■爆破前，爆破母线必须扭结成短路炮烟熏人的原因及其预防措施第七章矿山爆破安全与应急技术34■炮烟熏人的原因▸风量不足，炮烟不能及时排出，人员提前进入▸炸药量超过通风能力，炮烟不能及时排走▸掘进巷道过长，炮烟长时间浮游使人慢性中毒▸变质炸药缓慢燃烧，产生大量CO和氮氧化物▸老硐/大空槽内积满炮烟，扒装时突然涌出▸作业人员处于回风道内，距放炮地点近，来不及撤离■预防措施▸加强通风，增加风量，及时排除有害气体▸爆破后等待炮烟吹散，工作面洒水后再扒装矿岩▸装药前检查炸药质量；装药量大时回风流人员撤到安全地点▸一切人员在进风巷道内，回风巷道内设警戒牌，并保证充足风量▸通过较浓炮烟区时用湿毛巾堵住口鼻，迅速撤至安全地点思考题第七章矿山爆破安全与应急技术357-1矿用炸药的种类及其特性是什么？7-2在矿山爆破作业中，如何安全地处理盲炮？7-3在矿山爆破作业中，引起早爆的原因是什么？7-4预防早爆事故的措施有哪些？7-5在矿山爆破作业中，爆破起爆方式有哪些？7-6炸药的感度与炸药安全性的关系是什么？7-7爆破器材库的安全要求是什么？7-8爆破器材库照明的安全要求是什么？7-9爆破器材储存、装卸的安全要求是什么？7-10掘进巷道的炮孔类型及安全要求是什么？7-11井下爆破作业的安全要求是什么？7-12爆破事故的主要表现有哪些？如何预防炮烟中毒？第八章·CHAPTER08矿山防灭火与应急管理矿井火灾成因·外因与内因火灾防治·灭火方法与火区应急管理《矿山应急技术与管理》教材本章导览本章围绕"防、灭、管"三条主线展开8.1地下矿山火灾与预防火灾原因与分类外因火灾四大成因内因火灾影响因素自燃征兆与识别开采、通风、灌浆等预防8.2矿井灭火灭火一般要求火风压与风流调度直接、封闭、联合灭火法火区观测与熄灭判定启封与恢复生产8.3防灭火安全检查地面消防系统井下消防水管与消火栓灭火器配置要求自燃发火监测火区资料管理8.1.1矿井火灾的原因及分类按起因分为外源火灾与内因（自燃）火灾两大类外源（外因）火灾外来热源引起：明火、放炮、机电设备运转不良、摩擦、电流短路等。多发于井口、井筒、机电硐室、炸药库及机电设备巷道。特点：突然发生、来势凶猛；表面燃烧，发现及时较易扑救。内因（自燃）火灾硫化矿石、含碳磷岩石、木材等氧化聚热，温度升至着火点自燃。火源隐蔽，多发于采空区、矿柱等人员难进入处。特点：有过程、有预兆；可延续数月甚至数十年，烧毁冻结资源。可燃物质三类：①材料与设备燃烧（燃料、润滑油、电气设备、炸药、木材）；②矿石与围岩燃烧（硫化矿石、含硫含碳围岩）；③混合型燃料（物料、燃料、矿石与围岩共同燃烧）。8.1.2井下外因火灾的原因四大外来热源：明火、爆破、焊接、电气1明火井下吸烟、乱扔烟头；香烟中心温度可达650–750℃，表面350–450℃，遇可燃物加风流即起火。2爆破作业高温引燃硫化矿尘、木材；可燃气积聚遇火爆燃。炸药燃烧生成氮氧化物，毒性比CO更剧烈。3焊接作业气焊、切割、电焊产生的火花与熔融金属，遇木材、棉纱等可燃物起火。4电气原因短路、过负荷、接触不良；电火花电弧瞬间达1000–1500℃以上引燃绝缘材料；严禁电炉灯泡取暖。预防要点：井下严禁明火与吸烟；焊接须报批、专人监护、接火花设施、作业后清理；限制装药量并喷雾洒水降尘；正确选用电气设备，防止短路过负荷与接触电阻过热。外因火灾的预防措施按四大成因逐项防控：明火、焊接、爆破、电气①预防明火禁止用明火或火炉直接加热井内空气，不准用明火烤热井口冻结管道。废油、棉纱、布头、油毡等放入盖严铁桶，及时运至地面处理。爆破时加强管理，防止明火接触炸药及包装材料。②预防焊接作业严格按安全规程作业，报总工程师批准，制定防火措施。井筒内焊接专人监护，下方设接收火星铁渣设施并专人喷水；焊后检查清理现场。焊接时停止井筒内其他作业，必要时设信号联系。③预防爆破作业有硫化矿尘燃爆危险的矿山，限制一次装药量、填塞好炮泥，爆破中及爆破后喷雾洒水降尘。按《爆破安全规程》检查炸药库照明防潮，防短路电火花；大爆破检查运药路线。爆破后有效通风，防止可燃气体积聚到爆炸浓度。④预防电气火灾井下严禁用电热器、灯泡取暖、防潮、烤物；正确选用装配电气设备与电缆，防短路过负荷。防接触不良电阻过热；过木井架、易燃场所线路须防漏电短路；用油设备用干式变压器。易燃易爆器材严禁存放在电线接头、轨道接头、灯头或接地极附近。8.1.3内因（自燃）火灾的影响因素可燃物质氧化聚热的五个主要影响因素矿岩物理化学性质硫的存在形式、脆性破碎程度、水分、pH值及化学电位；湿矿岩氧化更快，pH低更易氧化。矿床赋存条件矿体越厚、倾角越大越危险；地质构造破坏处矿石破碎、裂隙多、渗水好，自燃风险大。开采技术条件开拓、采矿、通风方式决定矿石暴露时间、漏风与供氧，不合理会加剧氧化自燃。水的双重作用少量水促进黄铁矿氧化（供氧剂）；过量水带走热量、胶结矿石（抑制剂）。同时参与反应的矿量与温度参与反应的矿石、粉矿越多自燃越危险；温度升高会显著加快氧化自热——这是最重要的影响因素之一。内因火灾的早期识别三种识别方法：人的直觉、化学分析、物理检测人的直觉巷道壁、支架"出汗"结水珠；冬季裂隙冒蒸汽、冰雪融化；巷壁呈灰白（矾类矿物）。嗅到SO₂刺激性臭味、木材干馏味；头疼、闷热、皮肤微痛等不适。化学分析法采集可疑区空气，分析CO、CO₂、O₂、SO₂变化。CO、SO₂稳定或渐增即视为自热已发生。分析地下水：游离酸、铜铁离子、有机物增多为危险信号。物理检测法系统测定气温、水温。气温/水温稳定上升超25℃为初期征兆。钻孔测岩温升至30℃以上为象征。自热阶段特征：温度升高高于气温，氧化析水使巷道"出汗"，CO/CO₂增多并出现干馏臭味。内因火灾的预防措施从开采、通风到密闭灌浆的五道防线1开拓与开采技术脉外巷道、少留矿柱、快速回采先上后下、采完即封闭，缩短自燃发火期内的暴露时间。2建立合理通风制度采用机械通风、并联独立风流降低风压，减少向采空区漏风，保证反风装置完好。3密闭采空区或充填隔离临时防火墙隔断风流，永久防火墙嵌入巷壁0.5m以上，预埋测温、取气、放水钢管。4预防性灌浆先封闭后灌浆，泥浆包裹矿岩木料、隔氧降温；可经钻孔、巷道管道或消火巷道灌注。5使用阻化剂无机盐类阻化剂附着矿岩表面，吸水形成含水液膜隔氧阻化，水分蒸发吸热降温；以喷洒或压注方式进入矿体，多用于缺土少水、不宜黄泥灌浆的矿山。8.2.1矿井灭火的一般要求有计划、有信号、有队伍，火灾时果断处置1每年编制防火计划：含防火措施、撤人抢救路线、灭火措施、调度风流措施、各级职责，并随采掘计划和通风系统变动及时修改。2规定专门火灾信号：井口及人员集中地点装置声光兼备，确保迅速通知各工作地点人员撤离。3风流调度决策：主要通风机继续运转或反风，由安全部门和总工程师依防火计划与现场情况判断决定。4离城15km以上的大中型自燃矿山设专职救护队；定期训练演习，并对员工开展自救互救教育。火灾时紧急处置：保护人员安全、撤出灾区与危险区人员；迅速控制火与火烟；侦察火区、确定火源、制定灭火方法。8.2.2火灾时期风流的控制警惕"火风压"扰乱通风，按需调度风流火风压：火源处空气受热升温、容重减小，产生局部"热风压"，如同增设辅助通风机，使巷道风向、风量改变，火烟扩散致人员中毒。火区越多，对通风系统扰乱越严重，必须及早把火烟控制在既定风流路线排出。四种风流调度方法正常通风或降低风量非瓦斯矿井回风道火灾时采用。人工反风非瓦斯矿井总进风道、井底车场火灾时采用。停风全矿停风很少用，一般按需要局部停风。风流短路与防火门隔断按需用于局部地区。选择依据：火灾地点、火风压情况、通风系统复杂程度不同，风流逆转与火烟传播不同，须据具体情况采用对应方法。8.2.3矿井灭火方法针对燃烧三要素：去可燃物、降温、隔氧直接灭火法挖除已发热燃烧的矿岩、运出井外；用水、化学灭火器、惰性气体、泡沫、胶体、砂子岩粉直接灭火。条件：初起、范围小、无爆炸危险、火源可达。封闭火区灭火法在通往火区巷道建防火墙、填堵塌陷裂隙，使火区缺氧自熄；不能直接灭火或无效时采用。减少漏风、平衡风压；有爆炸危险时先注惰性气体抑爆。联合灭火法封闭后向火区灌浆或注入惰性气体（CO₂、N₂、炉烟、水蒸气）。灌浆包围火源；惰性气体排氧、降温、增压减少漏风。封闭爆炸危险火区规定：先注惰性气体抑爆；多条通道同时封闭，不能同时则先次后主；密闭墙预留通风孔、封孔时进回风巷同时封闭、人员立即撤出；封闭24h后才可检查加固；墙被爆炸破坏时远距离封闭，严禁派队抢修。8.2.4火区的应急管理封闭≠熄灭：持续观测，达标方可启封火区观测定期采集火区气体分析成分，测火区温度与出水温度。注意：出风侧氧浓度为零也不能判定熄灭；邻近进风井火区易复燃。判定火灾已熄灭的三项标准火区内空气及矿、岩温度稳定降至30℃以下火区内无CO、SO₂，或始终保持痕量出水温度降至25℃以下，酸性逐渐减弱启封与恢复生产编工程计划报主管部门批准，由救护队执行；附近设救护基地、回风道撤人并连续测气，出现CO/SO₂立即停风重闭。范围小、确认熄灭用通风启封；范围大、难确认用锁风启封。启封后有救护队值班、试生产10天良好方可正式生产。8.3.1地面防灭火安全检查地面重点场所、消防水管系统与消防通道1重点场所防火管理木材场、防护用品仓库、炸药库、氧气乙炔钢瓶库、石油液化气站和油库等场所，应建立防火制度、采取防火措施、备足消防器材。2地面消防水管系统建立地面消防水管系统，水池容积和管道规格应同时满足消防与生活供水的需要。3消防通道畅通各厂房和建筑物之间建立消防通道，通道上禁止堆放物料，确保应急通行与扑救畅通。地面室外消火栓与消防供水设施8.3.2井下防灭火关键指标消防供水与灭火器材的硬指标≥200m³井下消防供水水池容积，服务所有作业地点0.25–0.5MPa消火栓管口动压力（MPa），过大须减压≥7m消火栓最不利点水枪充实水柱≥80mm消防主水管内径；供水管每50–100m设接头其他检查要求灭火器配置点不少于2具，能扑灭150m范围内初起火源。主要进风井巷、扇风机房、变电所、炸药库、油库等须用不燃材料建筑并配灭火器材。油类单独存放、漏油及时处理；柴油设备配灭火装置；废棉纱放有盖铁桶。井口和平硐口50m范围内不得存放燃油、油脂等可燃材料。8.3.3自燃发火防治日常监测、火区建档、开采防控三结合自燃发火监测有自燃危险矿井每月测定井下空气成分、温度、湿度及水的pH值一次。火区内上述参数定期或不定期测定。火区资料管理已封闭火区建立检查记录簿、管理卡片并绘制火区位置图；永久防火墙编号标注于通风系统图。启封恢复须报批；活性火区附近回采须留防火矿柱。开采有自燃危险矿床应采取的防火措施①主要运输巷、总进回风巷布置在无自燃危险围岩中，并预注浆；②选合适采矿方法、合理划分矿块、后退式回采，以最短发火期定采区期限，充填法用惰性材料及时充填；③制定灭火应急预案；④黄泥注浆按规定孔网、料浆浓度、注浆系数执行；⑤防止上部中段水和水管漏水进入采场；⑥严密封闭采空区；⑦清理采场，不遗留坑木等易燃物。本章思考题围绕"防、灭、管"复盘本章要点8-1简述矿井火灾的原因及分类。8-2简述井下外因火灾原因及预防措施。8-3简述井下内因火灾原因及预防措施。8-4矿井灭火方法有哪些？8-5矿山井下火区的应急管理是怎样的？8-6井下防火灭火安全检查事项有哪些？8-7开采有自燃发火危险的矿床应采取的防火措施有哪些？第九章尾矿库安全与应急技术尾矿库基本概念·排放与稳定·维护抢险·安全管理目录01尾矿库的基本概念02尾矿排放方式与尾矿库03尾矿库的维护04尾矿库安全管理05思考题9.1尾矿库的基本概念本节要点·尾矿与尾矿库的分类·尾矿设施与尾矿坝类型·上游式、中线式、下游式筑坝法·尾矿坝相关参数·排水及排洪构筑物·尾矿废水分类·尾矿库等级与安全度分级·防洪标准与工程档案尾矿及其分类▸尾矿：选矿后剩余的排弃物，以浆体形态产生和处置，可能具有再利用价值▸按基本物理特性分为四类：软岩尾矿：页岩型矿石产生，泥的黏土性质起控制作用硬岩尾矿：铅锌铜金银等矿石，以砂质颗粒为主细尾矿：几乎不含砂粒（磷酸盐黏土、红泥、铁细尾矿等），沉淀固结慢、极软弱粗尾矿：特性受粗砂颗粒决定（石膏、铀矿、粗铁尾矿等）▸同一类尾矿物理特性相近，排放问题也大体相同，可作参考▸磨矿工艺变化可能产生大量细粒尾矿，改变尾矿属性▸某些场合化学特性和环境因素远比物理特性重要尾矿库及其分类▸尾矿库：筑坝拦截谷口或围地构成、贮存选矿尾矿或工业废渣的场所▸山谷型：初期坝短、工程量小，库容大、澄清距离易满足；汇水面积大、排水工程量大（我国大中型尾矿库多属此类）▸傍山型：依山筑坝，纵深短、干滩长度受限，库容小，管理维护较复杂▸平地型：四面筑坝，工程量最大，库区渐小、调洪能力减弱，平原沙漠地区采用▸截河型：截取河床两端筑坝，不占农田，库内外排水系统复杂庞大，国内采用不多尾矿设施与尾矿坝类型▸尾矿设施四大系统：水力输送系统：浓缩池、输送管槽、泵站、分散管槽尾矿堆存系统：库区、尾矿坝、排洪构筑物、观测设施回水系统：回水泵站、管道、回水池尾矿水处理系统：水处理站、截渗回收设施▸初期坝：用非尾矿材料筑成的基础坝，分土石坝、砌石坝、砼坝三大类型▸按透水性分：不透水坝：均质土坝、带防渗体堆石坝等，适用尾矿水渗漏难处理的情形透水坝：坝内有组织排水、控制浸润线，是初期坝最基本的坝型▸堆积坝：初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑的坝；挡水坝指长期挡水的主坝及侧、后部副坝三种尾矿筑坝法▸上游式：在初期坝上游方向充填堆积尾矿▸中线式：在初期坝轴线处用旋流分级粗尾砂冲积尾矿▸下游式：在初期坝下游方向用旋流分级粗尾砂冲积尾矿▸尾矿坝挡水坝：长期或较长期挡水的尾矿坝（主坝及侧、后部副坝）※筑坝方式直接影响坝体稳定性与浸润线分布，是尾矿库设计的核心选择。尾矿坝的相关参数▸坝高：坝顶与坝轴线处坝底的高差（上游式为堆积坝顶与初期坝轴线处坝底高差）▸沉积滩：水力冲积尾矿形成的沉积体露出水面部分▸滩顶：沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积滩最高点▸全库容＝有效库容＋死水库容＋蓄水库容＋调洪库容＋安全库容▸有效库容：容纳尾矿的库容▸调洪库容：正常水位与最高洪水位之间的空间▸安全超高：沉积滩顶至设计洪水位的高差（Ⅰ～Ⅴ级坝分别不小于1.5/1.0/0.7/0.5/0.4m）▸干滩长度：滩顶至库内水边线的水平距离；最小干滩长度为设计洪水位时的干滩长度▸上游式最小干滩长度：Ⅰ～Ⅴ级为150/100/70/50/40m；下游式、中线式为100/70/50/35/25m尾矿库排水及排洪构筑物▸排水排洪构筑物由进水构筑物＋输水构筑物组成▸进水构筑物：排水井（窗口式、框架式、叠圈式、砌块式）、排水斜槽、溢洪道、山坡截洪沟▸输水构筑物：排水管（最常用，一般埋设库内最底部）、隧洞、斜槽、截洪沟▸坝坡排水沟两类：沿山坡与坝坡结合部设块石截水沟，防暴雨汇流冲刷坝肩坝体下游坡面设纵横排水沟，导排雨水，防止坝面拉沟尾矿废水分类▸尾矿库设计由废水性质决定，化学性质与物理性质同等重要▸浮选pH值调节及酸碱性溶浸是影响废水化学性质的关键，矿石矿物成分是决定因素▸按pH值分三类：中性：浮选、重选作业，硫酸盐、氯化物、钠钙浓度略升碱性：pH升高，硫酸盐、氯化物、铀、钙浓度提高，重金属活动不广泛酸性：pH降低，铁、锰、镉、硒、铜、铅、锌、汞等阳离子含量高，硫酸盐氯化物浓度高尾矿库等级与构筑物级别▸按全库容V和坝高H确定设计