矿山主要重大事故及特征


(一)冒顶、片帮事故
在采矿生产活动中,最常发生的事故是冒顶、片帮事故。冒顶、片帮是由于岩石不够稳定,当强大的地压传递到顶板或两帮时,使岩石遭受破坏而引起的。随着掘进工作面和回采工作面的向前推进,工作面空顶面积逐渐增大,顶板和周帮矿岩会由于应力的重新分布而发生某种变形,以致在某些部位出现裂缝,同时岩层的节理也在压力作用下逐渐扩大。在此情况下,顶板岩石的完整性就破坏了。由于顶板岩石完整性破坏的结果,顶板下沉弯曲,裂缝逐渐扩大,如果生产技术和组织管理不当,就可能形成顶板岩矿的冒落。这种冒落就是常说的冒顶事故,如果冒落的部位处在巷道的两帮就叫做片帮。
冒顶、片帮事故,大多数是由局部冒落及浮石引起的,而大片冒落及片帮事故相对较少,因此,对局部冒落及浮石的预防,必须给予足够的重视。冒顶事故是矿井采掘工作面生产过程中经常发生的。在西欧及日本一些采掘技术较发达的国家也常见到。因此,首先应采取积极的预防措施,其次要熟悉发生冒顶事故后自救的一些方法。
1.引发片帮、冒顶事故的主要原因
(1)采矿方法不合理和顶板管理不善
采矿方法不合理,采掘顺序、凿岩爆破、支架放顶等作业不妥当,是导致此类事故的重要原因。例如,某矿矿体顶板岩石松软、节理发达、断层裂隙较多,但过去采用了水平分层充填采矿法,加上采掘管理不当,结果形成了顶板暴露面积过大,所以冒顶事故经常发生。后来该矿改变了采矿方法,加强了顶板管理,冒顶事故就有了显著的减少。
(2)缺乏有效支护
支护方式不当、不及时支护或缺少支架、支架的支撑力和顶板压力不相适应等是造成此类事故的另一重要原因。例如,某矿采场顶板与底盘的走向断层相交形成了三角岩构造,对此本应选用木垛与支柱的联合支护方案,但只打了40多根立柱,结果顶板来压后,立柱大部分被压坏,发生了冒顶事故。
一般在井巷掘进中,遇有岩石情况变坏,有断层破碎带时,如不及时加以支护,或支架数量不足,均易引起冒顶片帮事故。
(3)检查不周和疏忽大意
在冒顶事故中,大部分属于局部冒落及浮石砸死或砸伤人员的事故。这些都是由于事先缺乏认真、全面的检查,疏忽大意等原因造成的。
冒顶事故一般多发生于爆破后1~2h这段时间里。这是由于顶板受到爆炸波的冲击和震动而产生新的裂缝,或者使原有断层和裂缝增大,破坏了顶板的稳固性。这段时间往往又正好是工人们在顶板下作业的时间。
(4)浮石处理操作不当
浮石处理操作不当引起冒顶事故,大多数是因处理前对顶板缺乏全面、细致的检查,没有掌握浮石情况而造成的。如撬前落后,撬左落右,撬小落大等。此外还有处理浮石时站立的位置不当,撬毛工的操作技术不熟练等原因。有的矿山曾发生过落下浮石砸死撬毛工的事故,其主要原因就是撬毛工缺乏操作知识,垂直站在浮石下面操作。
(5)地质矿床等自然条件不好
如果矿岩为断层、褶曲等地质构造所破坏,形成压碎带,或者由于节理、层理发达,裂缝多,再加上裂隙水的作用,破坏了顶板的稳定性,改变了工作面正常压力状况,则容易发生冒顶、片帮事故。对于回采工作面的地质构造不清楚,顶板的性质不清楚(有的有伪顶,有的无伪顶,还有的无直接顶,只有老顶),容易造成冒顶事故。
(6)地压活动
有些矿山没有随着开采深度的不断加深而对采空区及时进行处理,因而受到地压活动的危害,频繁引发冒顶事故。


(7)其他原因
不遵守操作规程进行操作,精神不集中,思想麻痹大意,发现险情不及时处理,工作面作业循环不正规,推进速度慢,爆破崩倒支架等,都容易引起冒顶、片帮事故。
2.冒顶、片帮事故的预防
要防止冒顶、片帮事故的发生,必须严格遵守安全技术规程,从多方面采取综合预防措施。
(1)选用合理的采矿方法
选择合理、安全的采选矿方法,制定具体的安全技术操作规程,建立正常的生产秩序和作业制度,是防止冒顶、片帮事故的重要措施。
(2)搞好地质调查工作
工作面推进地带的地质构造要调查清楚,通过危险地带时要采取可靠的安全措施。
(3)加强工作面顶板的管理、支护和维护
为了防止掘进工作面的顶板冒落,必须使永久支架与掘进工作面之间的距离不得超过3m,如果顶板松软,这个距离还应缩短。在掘进工作面与永久支架之间,必须架设临时支架。
必须加强工作面顶板的管理,对所有井巷均要定期检查,如发现有弯曲、歪斜、腐朽、折断、破裂的支架,必须及时进行更换或维修。要选择合理的支护方式,支架要有足够的强度。采用锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷联合支护等方法维护采场和巷道的顶板时,支护要及时,不要在空顶下作业。
(4)及时处理采空区
矿山开采应处理好采矿与采空区的关系,采用正确的开采顺序,及时充填、支护或崩落采空区。
(5)坚持正规循环作业
要坚持正规循环作业,加快工作进度,减少顶板悬露时间。
(6)加强对顶板和浮石的检查与处理
浮石是采场和掘进工作面爆破后极为常见而普遍存在的,要严格检查和清理浮石,防止浮石掉落而造成伤亡事故。可采用简易方法和仪器对顶板进行检查与观测。常用的简易方法有木楔法、标记法、听音判断法、振动法等。此外,还可采用顶板警报器、机械测力计、钢弦测压仪、地音仪等仪器观测顶板及地压活动。

(二)瓦斯煤尘爆炸事故
瓦斯爆炸是煤矿灾害性最严重的事故,具有较强的破坏性、突发性,往往造成大量的人员伤亡和财产损失,是煤矿的第一大“杀手”。从全国的情况来看(根据有关资料统计),煤矿一次死亡10人以上的特大事故中有74%是瓦斯爆炸或瓦斯煤尘爆炸事故。在处理瓦斯爆炸事故的过程中,还有发生多次瓦斯爆炸,造成事故扩大,增加人员伤亡的事例,其原因是处理方法不当,要点把握不准。因此,了解并掌握瓦斯爆炸事故处理的方法,把握其技术要点、难点,科学决策,果断指挥,对于争取救灾时机、控制事故范围、减少人员伤亡和财产损失,具有十分重要的作用。
矿井一旦发生瓦斯爆炸事故,井下人员及财产就处于极度危险境地,必须尽快组织抢救,刻不容缓,可以说是与时间展开赛跑。但救灾抢险还必须遵守一定的原则和程序,避免盲目指挥、愚昧蛮干而造成不必要的损失和人员伤亡。救灾的基本原则是:? “沉着指挥,科学决策,协调行动,安全快速”。具体的处理程序是:首先应设法撤离灾区人员,抢救遇难人员;视情况切断灾区电源,马上恢复通风,排除爆炸产生的有毒有害气体,设法扑灭各种明火和残留火,以防再次引起爆炸;通知救护队;迅速成立救灾指挥部,严格按照应急救援预案的要求,设立若干抢救组,各行其责。所有生存人员在事故发生后,应统一、镇定地撤离危险区。遇有一氧化碳中毒者,应及时将其转移到通风良好的安全地区。如有心跳、呼吸停止,立即在安全处进行人工心肺复苏,不要延误抢救时机。
煤矿井下发生的煤尘爆炸,不但对矿井破坏严重,对人体也有很强的杀伤力。其爆炸瞬间,可使爆炸现场升温高达2000℃以上(压力可高达9个大气压),并且其冲击波强烈,散发出大量有毒气体。

(三)煤与瓦斯突出事故
掘进工作面的突出危险性高于采煤工作面。突出一般发生在落煤与振动作业中,但在进行其他作业时也有发生,在巷道维修加固和清理上次突出煤矸时也可发生突出;由于回采采动的影响,破坏了煤柱集中应力的平衡,使工作面与落矮回风巷之间的隅角及附近煤壁的煤炭向外压出,引起煤与瓦斯突出。


(四)水灾事故
我国煤矿床水文地质条件复杂,主要煤产地的华北石炭二叠纪煤田和南方晚二叠纪煤田,属于喀斯特水文地质类型煤田,黄淮平原的煤田则受到第四系冲洪积层水的危害。目前,在原统配煤矿中,约有18%待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁。1950年以后,我国煤矿曾发生过数百次突水事故,其中开滦范各庄矿于1984年6月2日发生突水量为2053m3/min的特大突水事故,造成经济损失5亿元以上。由此可见,煤矿水害已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之一。
井下透水事故虽然近几年大大减少,但由于在古窑、小窑、溶洞、断层及含水层等还可能造成大量积水,当采掘工作面接近这些地点时,处理不好,就会使积水大量涌来。因此,对透水事故不能存在丝毫的麻痹观念。水灾事故在我国分布较广,而且不仅仅局限在水大的地域。因此,各类矿井都应高度重视水灾防治工作。
(五)火灾事故
矿山火灾,是指矿山企业内所发生的火灾。根据火灾发生的地点不同,可分为地面火灾和井下火灾两种。凡是发生在矿区工业广场内厂房、仓库、井架、露天矿场、矿仓、储矿堆等处的火灾,叫地面火灾;凡是发生在井下硐室、巷道、井筒、采场、井底车场,以及采空区等地点的火灾叫井下火灾。当地面火灾的火焰或由它所产生的火灾气体、烟雾随同风流进入井下,威胁矿井生产和工人安全的,也叫井下火灾。
井下火灾与地面火灾不同,井下空间有限,供氧量不足。假如火源不靠近通风风流,则火灾只是在有限的空气流中缓慢地燃烧,没有地面火灾那么大的火焰,但却生成大量有毒有害气体(由于井下空间小,即使产生有毒有害气体不多,也有可能达到危害生命的程度),这是井下火灾易于造成重大事故的一个重要原因。另外,发生在采空区或矿柱内的自燃火灾,是在特定条件下,由矿岩氧化自热转为自燃的。
根据火灾发生的原因,可分外因火灾和内因火灾两种。
(1)外因火灾(也称外源火灾),是由外部各种原因引起的火灾。例如,明火(包括火柴点火、吸烟、电焊、氧焊、明火灯等)所引燃的火灾;油料(包括润滑油、变压器油、液压设备用油、柴油设备用油、维修设备用油等)在运输、保管和使用时所引起的火灾;炸药在运输、加工和使用过程中所引起的火灾;机械作用(包括摩擦、震动冲击等)所引起的火灾;电气设备(包括动力线、照明线、变压器、电动设备等)的绝缘损坏和性能不良所引起的火灾。
(2)内因火灾(也称自燃火灾),是由矿岩本身的物理和化学反应热所引起的。内因火灾的形成除矿岩本身有氧化自热特点外,还必须有聚热条件,当热量得到积聚时,必然会产生升温现象,温度的升高又导致矿岩的加速氧化,发生恶性循环,当温度达到该种物质的发火点时,则导致自燃火灾的发生。
内因火灾的初期阶段通常只是缓慢地增高井下空气温度和湿度,空气的化学成分发生很小的变化,一般不易被人们所发现,也很难找到火源中心的准确位置。因此,扑灭此类火灾比较困难。内因火灾燃烧的延续时间比较长,往往给井下生产和工人的生命安全造成潜在威胁,所以防止井下内因火灾的发生与及时发现控制灾情的发展有着十分重要的意义。
外因火灾在任何矿山都有可能发生,而内因火灾只能在具有自燃性矿床的矿山发生而且是有一定条件的。发火原因十分复杂,根据目前我国已开采的矿山统计,发生内因火灾的矿山,硫铁矿约有20%~30%,有色金属矿或多金属硫化矿约有5%~10%,特别是矿体顶板为碳质页岩的硫化矿床发火可能性较大。如我国的大厂钢坑锡矿、湘潭锰矿、永福硫铁矿、临桂硫铁矿等。
根据国内外自燃火灾现象观测,自燃火灾大多数发生在距地表1OOm左右的半氧化带或次生硫化富集带、断层破碎带或矿体与围岩的接触破碎带。主要的氧化自热物质有黄铁矿(胶状黄铁矿更甚)、白铁矿、磁黄铁矿等。
矿山火灾是采矿生产中的一大灾害。它不但会破坏采矿工作的正常进展,恶化井下作业条件和污染地面大气,而且会使可采矿量降低和生产成本提高,还可能造成严重的人员伤亡事故。火灾发生以后所产生的一种热风压,通常称之为火风压,可以使通过矿井的总风量增加或减少,还可以使一些风流反向流动,打乱通风系统。火灾气体除了对人体造成危害外,还会腐蚀井下的生产设备。
根据经验,金属矿山的自燃火灾是很难一次性扑灭的,即使扑灭了,遇到适合的条件又可能复燃,还会有新的火源产生。因此,凡是有自燃火灾的矿床,防灭火工作就会是长期的,几乎要持续到矿体采完为止,所支付的直接防灭火费用是十分惊人的。我国的一些火灾矿山每年支付的防灭火费用都在几十万元以上。其间接损失更大,所造成的人员伤亡事故给国家和人民带来的损失也是巨大的。此外,采场高温矿石的烧结悬顶和硫化矿粉尘爆炸所引起的高温气浪应引起人们的高度重视。
金属矿山的外因火灾往往被人们忽视,其实外因火灾所造成的人身伤亡事故远比内因火灾严重,经济损失也是十分惊人的。矿山火灾给人类带来的损失是灾难性的,教训极为深刻,应引起采矿界的高度重视。尤其是那些井下坑木消耗较多的矿山更应特别注意。

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