露天煤礦采空區(qū)安全技術(shù)措施

呂 洋，邢 振，劉 濤

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 西露天礦，遼寧 撫順 113001）

露天煤礦采空區(qū)安全技術(shù)措施

呂 洋，邢 振，劉 濤

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 西露天礦，遼寧 撫順 113001）

通過露天煤礦采空區(qū)安全技術(shù)措施的應(yīng)用，使電鏟、鉆機(jī)、采礦汽車等大型設(shè)備處于采空區(qū)上方作業(yè)時，避免和減少因采空區(qū)頂板冒落坍塌所造成的人員傷亡及設(shè)備損壞事故的發(fā)生，有效的保證了礦山的安全生產(chǎn)。

采空區(qū);露天煤礦;探孔;垮塌

Abstract:The application of safety technical measures in goaf of open-pit coal mine avoids and reduces the occurrence of casualties and equipment damage due to roof caving and caving in goaf,and effectively ensures the safe production of the mine, when the electric shovel,drill,mining truck and other large equipment above the goaf work.

Key words:goaf;open-pit coalmine;exploration hole;collapse

0 引言

為提高礦山資源回收率和開采的安全性，大部分符合露天采礦條件的礦山均采取露天開采方式。目前，如何治理采空區(qū)已經(jīng)成為露天開采中的一項(xiàng)重要研究課題，隨著礦山向深部開采，壓力也隨之增大，地下采空區(qū)在強(qiáng)大的地壓下，極容易發(fā)生垮塌，尤其是對井下開采后轉(zhuǎn)為露天開采的礦山影響相當(dāng)大。井下開采殘留的大量采空區(qū)沒有進(jìn)行及時的治理，給露天開采造成了嚴(yán)重威脅。以撫順西露天礦為例，從1901年開采至今已有100多年的開采歷史，從興盛到資源枯竭見證了煤礦工業(yè)文明的發(fā)展和進(jìn)步。撫順西露天礦于1901年開采，當(dāng)時是以井工形式開采，1914年4月轉(zhuǎn)為露天開采，雖然大量采空區(qū)已經(jīng)進(jìn)行充填，但仍有少量未充填的采空區(qū)殘留，隨著當(dāng)前露天礦采區(qū)的不斷降深，給安全生產(chǎn)帶來了諸多的隱患問題。

1 采空區(qū)頂板冒落的主要原因

采空區(qū)是指地下礦產(chǎn)被采出后留下的空洞區(qū)，按礦產(chǎn)被開采的時間，可分為老采區(qū)、現(xiàn)采區(qū)和未來采區(qū)。由于歷史上的無序開采，與一味的追求煤炭產(chǎn)量高指標(biāo)，忽視對地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，加之受煤礦開采條件、開采方式、生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備等綜合因素影響和限制，使礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞。采空區(qū)形成以后，各空洞之間的煤柱極不穩(wěn)定，在壓力、震動及地下水沖刷、溶蝕的作用下，煤柱失去穩(wěn)定性，上部覆蓋的巖層失去支撐，極易發(fā)生垮塌。

2 采空區(qū)頂板冒落對露天礦的危害

由于采空區(qū)的不規(guī)則性、不確定性及不穩(wěn)定性，加之相關(guān)技術(shù)資料的不完善，使得露天開采中極易發(fā)生垮塌事故。采空區(qū)遺煤自燃后向縱深發(fā)展，形成大面積的高溫火區(qū)，同時，產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，為露天開采留下了嚴(yán)重的安全隱患。采空區(qū)對露天煤礦安全生產(chǎn)的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 對設(shè)備及操作人員的危害

電鏟、鉆機(jī)、采礦汽車或其他大型設(shè)備正處于采空區(qū)上方作業(yè)時，在壓力及震動的作用下，采空區(qū)煤柱失穩(wěn)，上覆巖層極易發(fā)生垮塌，造成人員傷害、設(shè)備損毀等事故。

2.2 對爆破作業(yè)的危害

高溫火區(qū)爆破裝藥操作時，采空區(qū)煤層自燃引起的高溫可導(dǎo)致已裝填的炸藥早爆，造成人員傷亡或設(shè)備損壞。在爆破過程中，采空區(qū)積聚的可燃?xì)怏w可能被引爆，使爆炸能量增大，造成人員傷害和設(shè)備意外損壞。

3 采空區(qū)及高冒落區(qū)域的安全作業(yè)方式

采空區(qū)的危害極大，且未知因素居多，因此，采空區(qū)的坍塌具有很大的不確定性，一旦發(fā)生坍塌，勢必造成嚴(yán)重的后果。為了確保采空區(qū)、高冒落區(qū)域人員和設(shè)備安全作業(yè)，制定了具體作業(yè)措施如下。

3.1 采空區(qū)的探查

依據(jù)原有井工開采的資料，標(biāo)定高冒落區(qū)域位置，詳細(xì)做好標(biāo)記和記錄。堅(jiān)持先探后采的原則，對高冒落采區(qū)在煤層頂板以上5 m進(jìn)行勘探。

3.2 采空區(qū)的安全技術(shù)措施

1）在采空區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，作業(yè)人員必須隨時觀察地盤情況，發(fā)現(xiàn)有沉陷、裂縫跡象時，要及時將設(shè)備倒車至安全處。

2）鉆機(jī)在穿孔作業(yè)時，要在標(biāo)記的高冒落區(qū)域進(jìn)行探孔。在井工資料不詳?shù)那闆r下作業(yè)時，出現(xiàn)空洞或采空區(qū)，要及時做好記錄并匯報有關(guān)人員。鉆機(jī)進(jìn)行探孔時，探孔區(qū)域煤層頂板超過5 m不需探巷，其它地點(diǎn)是否需要鉆機(jī)探孔依據(jù)現(xiàn)場情況確定。舊巷道、高冒區(qū)采區(qū)超深5 m,頂板厚度小于3 m時，禁止正上方穿孔作業(yè)。在標(biāo)定的危險區(qū)域穿孔作業(yè)時，要采取室外線操作，操作人員必須位于危險區(qū)域以外。

3）在巷道或采空區(qū)域附近進(jìn)行爆破作業(yè)時，按照要求做好爆破設(shè)計(jì)，縮減布孔參數(shù)：油采區(qū)不大于4 m×6 m；煤采區(qū)不大于3 m×4 m，合理制定裝藥方式和起爆方法，精確計(jì)算裝藥量。

4）電鏟在指定的采空區(qū)域作業(yè)時，要按設(shè)計(jì)標(biāo)高采掘，禁止抬采。

5）電鏟操作人員要實(shí)時觀察采區(qū)動態(tài)，可用勺斗探實(shí)地盤后行走，要避免在采空區(qū)上方來回扭車。

6）有關(guān)生產(chǎn)工作人員在采區(qū)發(fā)現(xiàn)地面有裂隙、空洞、冒煙等異常情況時，要立即停止該區(qū)域設(shè)備作業(yè)，及時將設(shè)備倒至安全地點(diǎn)，做好危險區(qū)段的標(biāo)志和記錄。

3.3 高溫火區(qū)安全技術(shù)措施

1）高溫火區(qū)內(nèi)作業(yè)時，作業(yè)前操作人員必須對設(shè)備周圍環(huán)境、地盤及邊坡狀況進(jìn)行認(rèn)真檢查，查看掌子是否有滑落、滾塊，地盤、幫坡是否有裂縫等安全隱患，如發(fā)現(xiàn)異常情況，要立即撤離遠(yuǎn)離火區(qū)。

2）當(dāng)掌子出現(xiàn)干灰、藍(lán)煙或明火時，要及時聯(lián)系消火處理，待消火處理安全后方可作業(yè)。

3）在高溫火區(qū)內(nèi)進(jìn)行爆破作業(yè)時，必須提前做好爆破設(shè)計(jì)，現(xiàn)場測量孔溫，高溫孔（80℃以上）要做好標(biāo)志，要合理計(jì)算出所需炸藥、雷管等爆破器材的數(shù)量，合理確定起爆方向和起爆順序，現(xiàn)場要有專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)爆破操作。

4）裝藥前，將所有設(shè)備、非爆破作業(yè)人員撤出爆區(qū)范圍，各警戒崗到達(dá)警戒位置后，爆破員可進(jìn)入爆區(qū)操作。

5）裝藥時，需再次測量孔溫，防止新出現(xiàn)高溫孔而發(fā)生危險。除正常孔爆破外，其他高溫孔及可能繼續(xù)升溫的低溫孔，必須經(jīng)滅火降溫處理后方可裝藥爆破，否則嚴(yán)禁裝藥。

6）裝藥時，頭部和身體不準(zhǔn)正對炮孔。一旦發(fā)生卡堵不宜處理，立即將所剩炸藥移出爆區(qū)。特殊情況可采用不充填爆破，每次裝藥到起爆時間不準(zhǔn)超過5 min。

7）爆破時，采用復(fù)式起爆網(wǎng)路，確保起爆一次成功。響炮10 min后，爆區(qū)負(fù)責(zé)人可進(jìn)入炮區(qū)檢查。

8）現(xiàn)場必須有專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)與監(jiān)督，未經(jīng)爆區(qū)負(fù)責(zé)人同意，任何人不得進(jìn)入爆區(qū)范圍。

3.4 高溫火區(qū)設(shè)備安全技術(shù)措施

1）在高溫火區(qū)內(nèi)的設(shè)備要加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，尤其移動部分必須保證靈活好使，不準(zhǔn)帶病作業(yè)，通訊設(shè)備必須保持暢通完好。

2）設(shè)備電纜及電纜車必須擺放合理，地面電纜要全線墊起，防止消火時地面潮濕、水汽蒸發(fā)引起電纜接地。

3）電鏟作業(yè)時，要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，防止發(fā)生煤爆造成人身傷害。采掘時要順風(fēng)挖掘，先由煙火小的地方開始，然后再挖煙火大的地方，電鏟鏟斗要輕挖慢抬，減少煙火灰塵隨鏟斗四處飛散的速度，利于操作者看清鏟斗。

4）當(dāng)出現(xiàn)干灰、藍(lán)煙或明火時，要立即停工等待消火處理，并及時將電鏟移至安全地點(diǎn)，不可強(qiáng)行作業(yè)。

4 結(jié)語

如何保證露天開采過程中采空區(qū)域的安全問題已經(jīng)成為各個礦山的重中之重，此安全技術(shù)措施在撫順西露天礦的生產(chǎn)過程中得到了成功的應(yīng)用，為今后的生產(chǎn)工作起到一定的指導(dǎo)意義，也可為其他露天礦作為借鑒和參考。

［1］安全作業(yè)規(guī)程［S］.撫順：撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西露天礦，2013.

［2］煤礦安全規(guī)程［M］.北京：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2016.

［3］陳國山.露天采礦技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

［4］駱中州.露天采礦學(xué)（上冊）［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［5］駱中州.露天采礦學(xué)（下冊）［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［6］張海波，宋衛(wèi)東.金屬礦山采空區(qū)穩(wěn)定性分析與治理［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2014.

［7］劉記鵬，尚濤，趙俊，等.露天礦采空區(qū)分析處理［J］.露天采礦技術(shù)，2012，28（3）：4-6.

［8］劉章憲.淺析露天礦過采空區(qū)應(yīng)對辦法［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2014（6）：105-105.

［9］余金勇，吳暉.露天礦采空區(qū)爆破實(shí)踐［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2013，29（9）：131-133.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Safety technicalm easures in goaf of open-pit coalmine

LYU Yang,XING Zhen,LIU Tao
(West Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113001,China)

TD325+.3

B

1671-9816（2017）10-0065-03

2017-05-23

呂 洋（1989—），男，漢族，河北滄縣人，本科，2014年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)機(jī)電設(shè)備制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)任西露天礦采剝段生產(chǎn)股計(jì)劃員。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.020

呂洋，邢振，劉濤.露天煤礦采空區(qū)安全技術(shù)措施［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（10）：65-66.