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露天矿山开采安全措施的预防

发布日期:2020-09-04   来源:矿道网   投稿者:张 先   浏览次数:1180

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       露天矿山开采是一个复杂且浩大的地质工程,在开采过程中需要大量的人力及物力的支持,并且在整个开采过程中存在许多不安全因素,比如火灾、塌陷、突水、起重、中毒、触电等,影响露天矿山开采安全的因素多种多样,这些因素有一部分是矿山本身自然条件方面的原因,还有一部分是人为因素,这些不安全因素尽管表现形式不大相同,但是归根结底都是因开采活动对原有地质生态环境破坏而引起的,如果在开采过程中没有对危险因素进行有效控制,将会引发地质灾害,一旦地质灾害发生不仅会影响到露天矿山开采效率和质量,还会严重威胁到开采安全,造一定的经济损失,拉高露天矿山开采成本[1]。近年来随着采矿业的大力发展,露天矿山开采安全管理和监管工作没有得到重视,在开采过程中地质灾害频发,据统计__每年在露天矿山开采过程中出现的地质灾害将近 4650 起,造成人员伤亡数量达到 3600人左右,造成的直接经济损失超过 3500万元,相当于__经济生产总值的 4.6%,重特大事故时有发生,目前矿山地质灾害的防治已经成为矿产行业发展必须解决的问题[2]。为了解决该问题,国家已经出台了相应的政策和制度,但部分企业和施工单位仍存安全措施不到位、监管不力的问题,严重威胁露天矿山开采安全。综上所述,施工安全是露天矿山开采的头等大事,为了保证露天矿山开采安全,提高对开采安全的重视,此次提出露天矿山开采安全措施的预防研究,对开展露天矿山开采工作与安全管理具有重要的理论指导意义和工程使用价值。

1 露天矿山开采安全措施的预防

露天矿山开采过程中经常出现坍塌事故、水工环地质灾害、中毒事故以及火灾事故,针对这些问题,此次分别对这四方面提出相应的预防措施,以此保证露天矿山开采安全。

1.1 预防塌陷事故发生的安全措施

坍塌事故是露天矿山开采过程中常见的一种地质灾害,其主要形成原因是因为采空区顶板在开采设备荷载作用下,施工压力大于顶板承受压力,也就是采空区顶板厚度没有达到露天矿山开采安全厚度的要求,采空区顶板就会失去稳定性,从而出现坍塌事故,严重威胁露天矿山开采安全,针对该问题,提出预防坍塌事故发生的安全措施。首先在开采前需要对采空区顶板厚度进行预测,估算出采空区顶板最小安全厚度,其计算公式如下 :()0.125P N L HFGγακ+ + ++= ×(1)公式(1)中,G 为采空区顶板最小安全厚度,单位为 m ;α 为采空区跨度,单位为 m ;γ 为采空区顶板岩容重,单位为KN.m ;N 为露天矿山开采作业设备附加荷载,单位为 Kpa ;为安全系数,通常取值 1.5 ;L 为顶板岩体结构削弱系数,通常取值 8.5-10.5 ;H 为采空区顶板岩拉应力,单位为 Kpa ;F 为载重冲击系数 ;κ 为采空区顶板岩容许拉应力,单位为 Kpa。利用上述公式计算出采空区顶板安全厚度,如果厚度满足露天矿山开采要求,则开采过程中不需要考虑坍塌事故发生,如果采空区顶板安全厚度没有达到露天矿山开采要求,则需要采取相应的应对措施。首先在开采车间利用金属网喷锚方法对采矿区顶板比较薄弱的区域进行支护,喷锚支护的具体位置和数量要根据开采车间或开采巷道的面积来定,通常情况下是在车间四周各设立四个喷锚支护,再以此向中心设立不同数量的支护 ;然后将重量比较中的开采设备安置在顶板比较稳定的区域内,如果顶板出现裂隙,需要在其周围设立警告牌,示意施工人员不得靠近开区域 ;最后运用填充法将采空区内部填满,填充物可以是采过程中生产的破碎岩石或砂土,填充强度对开采巷道和开采车间塌陷具有较好的改善作用,通过以上安全措施可以有效预防露天矿山开采过程中塌陷事故的发生。

1.2 预防水工环地质灾害发生的安全措施

露天矿山开采活动会破坏掉周边浅层地下水空间结构,水文地质结构主要由隔水层、底板和含水层组成,水文地质结构变化主要受到自然因素和人为因素两种条件的影响。受自然条件的影响,自然降水和降雪都会引发水文地质结构含水层水位和水量的变化,含水层水位升高,但是承压水的水位会比较稳定,通常情况下,地下水文地质结构都具有一定的承压特征,如果不受到外界因素的影响,地下水会在两个隔水层之间保持一定的稳定状态,上覆岩层会对地下水产生一个静压力,其与地下水的承压力相互抗衡,水文地质结构不会发生太大改变 [3]。如果受到人为因素的影响,在露天矿山开采前期,通过矿井基建作业,各种巷道和矿井的挖掘会直接揭露水文地质结构的含水层和隔水层 ;在露天矿山开采期间,由于矿区地下赋岩结构遭到破坏,形成的冒裂带向上扩展将直接影响到水文地质结构的含水层,使含水层结构发生改变,将会导致地下水沿着裂缝涌入矿井。此外在露天矿山开采过程中如果触碰到隔水层,上覆岩层会逐渐剥落,此时地下水的承压力大于上覆岩层给予的静压力,会使含水层水压增大,隔水层底板无法承受含水层水压直接涌入采空区,水文地质结构发生改变,地下水承载压力失衡,矿山周围地下水水位会提高,水体会通过开采产生的缝隙向上涌出,从而引发水工环灾害发生。

2 结束语

此次结合相关文献资料,对露天矿山开采安全措施的预防进行了研究,提出了相关的预防策略及预防措施,有效控制露天矿山地质灾害的形成,有助于露天矿山开采工作安全顺利开展,提高了开采工作的安全性,对露天矿山开采安全管理具有重要了参考价值。由于此次进行露天矿山开采安全措施的预防研究时间较短,虽然取得了一定的研究成果,但是还存在一些不足之处,提出的意见和建议在实际应用时还需结合具体矿山地质环境特征,从而改善露天矿山安全开采现状。

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