我国非煤矿山安全生产现状与技术发展.pdf

1 S S N 1 6 7l一2 9 o o CN 4 3一l 3 4 7 ／T D 采矿技术第 5卷第 2 期 Mi n i n g T e c h n o l o g y，Vo 1 ． 5， No ． 2 2 0 0 5年 6月 J u n ． 2 o o 5 我 国 非 煤 矿 山 安 全 生 产 现 状 与 技 术 发 展 王启明 ， 鲍爱华 1 ． 国家安全生产监督管理局 ， 北京1 0 0 0 1 3 ； 2 ． 长沙矿山研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 2 摘要 矿业是 国民经济高速发展的重要基础 ， 然而， 矿业发展 中安全生产保障条件差、 工 程地质 灾害隐患多、 重特大恶性事故不断的严峻形势， 严重制约着我国矿业向深部和高强 度、 大规模开发方向发展。针对矿山深部开采和工程地质 灾害的重点危险因素和隐患， 指 出采用高新技术手段对矿 山深部开采和工程地质 灾害事故隐患实施监控预警， 提高矿山 的本质安全程度和保障能力， 是矿山控制和消除安全隐患并减轻灾害损失， 提 高企业市场 竞争 力的关键 。 关键词 安全生产； 地质灾害； 监控预警； 安全科技 我国非煤矿山采选业生产总值约 占全国 G D P 总值的 1 ％ ， 是 国民经济高速发展的重要基础。然 而， 目前我国非煤矿山生产深受重大事故灾害的困 扰， 矿山各类事故每年死亡约 3 0 0 0人 ， 是矿 山生产 安全事故高发的国家， 矿石百万吨死亡率是美国、 南 非等矿业发达国家的 3 O倍以上。根据大致统计 ， 工 亡事故造成的直接和间接经济损失为 G D P的 1 ％ ～ 2 ． 5 ％ ， 照此计算 ， 我 国非煤矿山每年的事故损失为 1 1 ～ 2 6亿元。矿业发展中安全生产保障条件差、 工 程地质灾害隐患多、 重特大恶性事故不断的严峻形 势， 严重制约着我国矿业向深部和高强度、 大规模开 发方向发展。 1 非煤矿山安全生产的主要危险源 目前 ， 我 国非煤矿山安全生产面临的重大威胁 主要有 。 1 深部开采高应力、 高地温、 高井深的安全保 障问题。随着地壳浅部资源的逐步枯竭 ， 矿业开发 正向地壳深处发展， 开采深度、 强度的增大， 将给矿 山安全生产带来一系列难题 岩爆威胁随开采深度 增加加大； 深部开采诱发突水的概率增大 ， 突水事故 趋于严重； 地温增高， 通风困难 ， 深部开采环境恶劣。 2 冒顶片帮和坍塌。冒顶片帮和坍塌由于其 发生的偶然性和普遍性 ， 一直是最受关注的矿山安 全生产 问题。据统计 ， 2 0 0 1年矿 山冒顶片帮事故 1 7 8 0 起 ， 死亡 2 2 0 8 人 ， 分别占工矿企业事故起数和 死亡人数 1 5 ． 6 ％和 1 7 ． 6 ％ ； 1 9 8 7～1 9 9 9年问， 非煤 矿山的冒顶片帮和坍塌事故死亡人数占其死亡人数 的4 4 ％ ， 其百万吨矿石死亡人数大大高于西方发达 国家。 3 地下水灾害。地下水灾害主要表现为突水 淹井 、 海水入侵 、 破坏水资源、 产生井下泥石流、 引起 地面塌陷等， 给采矿安全带来危害， 甚至危及矿山生 存。如顾家台铁矿 ， 由于顶板突水， 造成 2 9 人死亡， 矿山至今不能恢复开采 ， 又如南丹拉甲坡锡矿 ， 由于 老窿突水， 造成 8 O余人死亡。 4 尾矿坝废石场崩塌、 滑坡、 泥石流。我国矿 山历年废石的堆存量已达 1 2 7亿 t ， 金属矿尾矿累计 存量 已达 5 O余亿 t ， 许多废石 、 尾矿堆场因处置不当 或受地形 、 气候条件及人为因素的影响， 易于发生崩 塌、 滑坡、 泥石流等事故 ， 给人民生命财产和环境带 来重大损失。据国家经贸委 2 0 0 0年的尾矿库安全 检测及评价， 我国有 1 ／ 3的尾矿库存在一定的问题， 还有 1 ／ 3的尾矿库属险库 ， 大量的尾矿库带病运行， 又得不到有效的治理 ， 一旦发生事故， 其后果不堪设 想。如 2 0 0 0年 1 O月 1 8日， 广西南丹县鸿图选矿厂 尾砂库突然塌坝 ， 共造成下游 2 8 人死亡 ， 沿途民房、 土地被冲毁或淹埋。 5 采空区失稳和塌陷。我国地下矿山的空场 采矿法非常普遍 ， 最少应用空场法的金属矿山 比重 也高达 3 0 ％ ～ 4 0 ％， 空场采矿不断扩大和累积的地 下采空区及其引发的塌陷等 ， 给我国地下矿山的安 全生产带来了重大损失。据不完全统计， 广西大厂 矿区在不到 5 k m 的范围内， 已有 4 5 0万 m 未充填 空区； 安徽铜陵狮子山铜矿也 已形成 了特大的采空 区； 甘肃白银厂坝铅锌矿民采空区是该矿今后开采 维普资讯 1 2 采矿技术 中面临的最大技术难题和严重的地质灾害隐患 ； 湖 南柿竹园多非煤矿富矿段采空区体积 已达 1 7 0万 m 。我国因采矿引起的塌陷面积已达 1 1 5 0 k m ， 发 生采矿塌陷灾害的矿业城市有 3 O多个 ， 每年因地面 塌陷造成的损失达 4亿元 以上。仅武安市团城铁 矿， 自 1 9 8 9年 7月 日至 1 9 9 8年元月， 就发生过 8次 采空区塌陷事件， 共造成 2 0多间房屋被毁 、 6人死 亡和至少 3 0 4 4 ． 7万元的直接经济损失。 6 露天矿边坡滑坡。随着露天矿山开采深度 的增加 ， 其边坡高度也在加大， 滑坡等失稳现象逐年 增多。根据我国大中型露天矿山的不完全统计 ， 不 稳定边坡或具有潜在滑坡危险的边坡 占矿山边坡总 量的 1 5 ％ 一 2 0 ％左右， 个别矿山高达 3 0 ％。 不难看出， 以上 6个方面的难题如不能很好解 决 ， 不仅增大矿山发生伤亡事故的危险性 ， 而且将使 矿山正常的生产无法顺利进行 。因此， 必须开展矿 山安全保障科技攻关 ， 采用高新技术手段实施各种 监控预警措施 ， 对矿山深部开采和重大工程地质灾 害进行监测、 监控 、 预警 ， 及时发现隐患， 及时采取合 理的防治措施 ， 变事故处理为事故预防， 从而把矿山 深部开采安全保障和地质灾害防治技术水平提高到 一 个新层次， 以贯彻落实“ 安全第一 ， 预防为主” 的 安全生产方针， 提高我国矿山的本质安全程度和保 障能力。 2 当前急待解决的安全科技问题 影响矿 山生产安全的因素是多方面的 ， 主要有 自然因素、 安全技术装备投入因素 以及人 的安全行 为因素的影响， 从这 3 方面来讲， 自然因素是客观存 在的， 是不以人意志为转移， 它要求我们只能按照客 观规律、 采用 目前掌握 的科学技术来控制。实践证 明， 只要我们根据实际情况， 投入适当的人力 、 物力、 财力并实实在在地应用那些被实践证明行之有效的 适用技术， 并辅 以与其相适应的法律法规 ， 控制 自然 因素的影响是完全可以做到的。因此， 加大安全科 技投入 ， 为安全生产提供科技保证是其关键之一。 1 深部开采岩石力学基础科学， 重大灾害机 理、 预测和控制科学研究。岩体被开挖后 ， 产生的次 生应力场会使边坡、 巷道或采场周围的岩石发生变 形 、 移动和破坏， 尽管前人 已就地压的形成机理、 预 测和防治等课题开展 了大量的研究工作， 并取得了 显著成果， 但仍有很多问题尚未获得根本解决。随 着开采深度的增加， 地质作用特征和矿压显现规律 与浅部开采相比会发生极大变化 ， 在岩矿体支护 、 采 矿方法、 安全防范等方面可能会出现新的难题 ， 为保 证安全生产， 必须深入研究和总结深部矿压活动规 律 、 地压管理的方法与原则和地压突变的监测技术 ， 以采取有效的减少或避免地压危害的措施 ， 或者积 极利用地压进行开采。影响采场地压的因素很多， 概括起来主要为两大类 一是 自然 因素。主要包括 矿山地质结构 、 岩体岩石的物理力学性质、 原岩应力 状态、 开挖深度、 地质构造发育程度、 地下水活动等， 其中， 地质构造的发育程度起主导作用 ， 因地质弱面 一 结构面切割岩体 ， 破坏 了岩体的连续性 ， 降低了岩 体强度。二是人为因素。主要包括采矿的合理结构 参数、 开采顺序、 开采强度、 支护方法、 爆破规模等 等。不同矿 山， 因地质条件、 开采工艺的不同， 地压 活动也有不同特点， 因而有些研究工作必须结合矿 山生产实践进行。 2 研究建立 G P S与 G I S结合的非煤矿 山安 全监测信息系统。矿 山安全涉及到隐患的监测、 诱 因分析、 预报、 评估 、 防灾 、 救灾等各个方面， 其每个 过程和环节都与空间的地理要素密切相关 ， 如灾害 发生的时空分布、 强度与频度、 灾情评估等。G P S 技 术由于其高精度、 全天候及连续观测能力已经广泛 应用于全球板块运动和地壳运动的监测、 火山活动 的监测及大型工程建筑物 如大坝、 特大型桥梁 、 超 高层建筑物 的动态监测。利用 G I S提供 的强大空 间分析能力， 可建立各种层次和范围的灾害监测平 台， 如近景摄影测量、 常规大地测点监测等。如果与 工程地质、 工程结构信息一起分析， 则可建立灾害监 测的预警预报系统 ， 为灾害的防治提供决策支持， 为 突发灾害的抢险提供快速反应能力。 3 开展安全监测与预测预警技术装备的研 究。由于采矿活动破坏地质体而导致灾害和环境恶 化， 矿山灾害隐患不断积聚。如地表塌陷、 山体崩 塌、 矿山边坡滑坡 、 废石场泥石流、 尾矿库垮塌 、 采场 冒顶、 巷道坍塌、 矿山地震、 矿山岩爆 、 采空区大面积 地压、 井下突水 、 深井高温等灾害， 均是严重的矿山 灾害问题。尤其是我国金属矿床的地质条件复杂， 大水矿床多， 岩溶类矿床分布广、 涌水量大， 发生矿 山塌陷事故和突水事故的频率高。因此 ， 必须尽快 开展岩层稳 固性探 测雷达 、 地震层析 X射线摄影 机、 携带式热应力监测计、 微震监测系统等安全监测 与预测预警技术装备的研究。 4 加强尾矿库隐患 一 病害 一事故或灾害治理 维普资讯 王启明， 等 我 国非煤矿 山安全生产现状与技术发展 1 3 研究， 改善尾矿库安全运行状态， 建立新形势下尾矿 库安全管理体系。我国非煤矿山每年产出尾矿约 3 亿 t ， 基本上堆 存在 大约 1 5 0 0座 尾矿库 中， 其 中 8 0 ％属于黑色、 有色冶金矿山， 其它行业只占2 0 ％。 这些库中最大设计坝高 2 6 0 m， 超过 1 0 0 m的有 2 6 座， 库容大于 1 1 0 m 的有 1 O座。坝高小于 3 0 m 的小库占8 0 ％左右。但 2 0 ％的大、 中型库的库容 占 总设计库容的 8 0 ％ 。在这些尾矿库 中， 正常运行的 库不足 7 0 ％。相当数量的库处于险、 病、 超期服务 状态 ， 这是一个巨大的潜在隐患 ， 甚至是灾难。这其 中， 有许多尾矿库的地理位置十分重要 ， 有的位于大 江、 大湖 、 重要水源地上游， 有的位于重要公交设施 上游， 有的在密集的居民区上游。如马家田尾矿库， 设计库容 1 ． 8 61 0 m ， 位于金沙江畔} 包钢尾矿 库 ， 设计库容 6 ． 91 0 Il l ， 面临黄河、 包兰铁路 ； 广 东大顶铁矿尾矿库， 设计库容 5 ． 51 0 。 m ， 位于著 名的新丰江水库上游 ； 云锡牛坝荒尾矿库 ， 库容 3 1 0 m。 ，位于个旧市之上， 高出个旧湖 2 5 0 m； 本钢的 小庙儿沟尾矿库， 设计库容 1 ． 0 5 1 0 。 m ， 大坝下游 工业与民用建筑密集 ； 承钢双塔山尾矿库， 设计库容 7 ． 2 5 1 0 m ， 下游南侧为白庙村 ， 居民 1 3 0 0余人， 西侧是两个工厂的车间和住宅 ， 北侧是中小学、 工 厂、 居民点。 针对尾矿库安全运行的要求 ， 对尾矿坝排渗、 细 粒尾矿筑坝和坝的隐患 、 病害、 事故或溃坝灾害进行 深人调查研究 ， 摸清“ 隐患 一 病害 一事故或灾害” 的 转化条件 、 机制， 提出预防治理措施 ； 组织修订 尾 矿设施管理规程 ， 建立以企业为基础， 以设计研究 院所为技术依托的管理体系， 组建尾矿库安全运行 的技术咨询服务中心， 技术培训 中心， 安全事故技术 调查鉴定中心， 有效促进病害坝的治理， 保证尾矿库 的安全运行。 5 通风及个体防护技术的研究。改变以每人 所需风量为依据的惯例 ， 用呼吸性粉尘浓度标准和 有毒气体浓度标准进行通风系统设计 ， 研究确定适 合我国国情的作业环境中的化学物质、 物理因素 、 生 物学相关指数标准， 研制防护功能更强的新型个体 防护用品 矿帽、 矿灯 、 自救呼吸器 、 防护服 、 防护眼 镜 、 皮靴、 耳塞或耳罩 ， 如可将 C O转达化为 C O 的 化学转换 自救呼吸器、 端部有钢丝或钢壳加固的套 靴、 可降噪音 2 O～ 2 5 d B特制海绵耳塞等 ， 保证工人 不受粉尘、 高温、 噪音等的伤害。 3 结论与建议 安全生产是事关人民群众生命 的大事， 理应与 人 口、 环境等放在同等重要 的位置 ， 1 起重特大事故 的发生， 不仅可以使一个企业毁于一旦， 而且会给国 家、 家庭带来无法挽救的损失。作为发展 中的社会 主义大国， 我国的安全生产受到国际社会如世界人 权大会 、 国际劳工组织大会等的广泛关注， 更受到一 些别有用心的人的指责和发难， 在一定程度上 ， 安全 生产 已是一个政治和政策问题 ； 而且 ， WT O对职业 安全健康管理体系的重视 ， 也要求政府从代表人 民 群众的根本利益出发， 充分认识安全生产工作的重 要性 、 紧迫性和艰巨性 把安全生产工作列人重要议 事 日程 ， 指导和督促企业建立起符合国际标准的安 全管理和运作体系， 并坚持不懈地抓好安全生产工 作。因此， 政府应将安全生产工作列为我国的基本 国策 ， 以具体落实“ 安全第一” 的生产方针 ， 从根本 上扭转国人尤其是某些领导和业主重生产、 轻安全 的思想 ， 推动企业安全生产工作与国际社会接轨。 安全是一个永恒的主题 ， 安全生产是社会进步 和人类发展的重要保证。历史证明， 每当领导重视 ， 积极推广应用安全技术 ， 采取各种技术组织措施并 加强管理时， 安全技术就进步快 ， 安全生产形势就大 为好转 ， 生产也会随之稳步发展； 反之， 安全技术便 停滞不前 ， 伤亡事故就增多 ， 生产也终将受到影响。 参考文献 [ 1 ] 于润沧． 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