矿山安全技术理论.ppt

安全技术理论,王李管工学博士 中南大学资源与安全工程学院 教授,讲授内容,一、矿山地质安全二、露天矿山开采安全三、地下矿山开采安全,矿山地质安全,矿山地质安全矿床与矿石矿物,矿床是指可开采有用矿物的富集体。具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简称为矿或矿产。矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种有用金属元素的矿物。,矿山地质安全矿物的基本特征,矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火山作用。矿物具有一定的化学成分。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。,矿山地质安全世界主要资源分布,截止到1998年底，全世界已发现且命名的矿物有三千八百多种，其中绝大多数是无机物。,矿山地质安全我国矿产资源情况,在我国的现代经济社会发展中，矿产资源起着重要的基础性作用，95%左右的一次能源、80%以上的工业原料，大部分农业生产资料和1/3的饮用水都取自于矿产资源。每年投入国民经济运转的固体矿产的矿石采出量达50多亿吨，石油、天然气达1亿多吨。目前，全国已建成国有矿山企业8400个，集体个体矿山企业27万多个，形成了300多个以矿业为依托的城镇。我国已探明储量的金属矿产有54种。,矿山地质安全各种金属矿开采方式,矿山地质安全矿岩的物理力学性质,a岩石的物理、水理性质.b岩石的力学性质：变形特征、强度特征，它们与岩石的水理性质和岩石的结构构造和岩性有关。c岩石的强度理论和破坏准则。,内容,矿山地质安全矿岩的物理水理性质,物理性质 容重：单位体积岩石的重量，包括干容重和湿容重。,空隙：孔隙与裂隙的总称。大开型：在大气压下水能进入；小开型：在150个大气压下或在真空中水才能进入。闭型空隙：与外界不通。,开型空隙,空隙率：空隙体积与总体积之比。,矿山地质安全矿岩的物理水理性质,水理性质吸水率：在大气压力下吸入水的重量与岩石干重量之比 的百分数。饱水率：在高压下(一般为150个大气压)或真空中吸入水 的重量与岩石干重量之比的百分数。饱水系数：吸水率与饱水率之比叫饱水系数。透水性：岩石能被水透过的性能。用渗透性系数来衡量(cm/s)。,矿山地质安全岩石材料,结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、节理、劈理已开裂结构面，又称不连续面。层理、板理、片理易开裂结构面。结构体：由不连续面切割成的大小不等、形态各异的岩块。岩体：由不连续面和结构体组成的地质体。,岩石的结构：岩石中晶粒(结晶岩)和岩石颗粒(非结晶岩)的大小、形状及结合方式。岩浆岩粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；沉积岩粒状结构、片架结构、斑基结构；变质岩板理结构、片理结构、片麻理结构。,矿山地质安全岩石材料,结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、节理、劈理已开裂结构面，又称不连续面。层理、板理、片理易开裂结构面。结构体：由不连续面切割成的大小不等、形态各异的岩块。岩体：由不连续面和结构体组成的地质体。,岩石的结构：岩石中晶粒(结晶岩)和岩石颗粒(非结晶岩)的大小、形状及结合方式。,岩石的构造：岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列方式及充填方式。,矿山地质安全岩石的变形特征,载荷类型,瞬时动荷作用下的变形特征：冲击荷载作用，如凿岩爆破。瞬时静荷载作用下的变形特征：作用时间为数分钟至10余分钟。长期静荷载作用下的变形特征：蠕变特征,矿山地质安全岩石的变形特征,特点(1)或多或少具有一定的弹性，但完全弹性的岩石较少；(2)岩石的变形特征与岩石的岩性和结构构造有关；(3)岩石的非弹性变形不一定只在高应力才出现，有此岩石在低应力条件下也出现非弹性变形孔隙、裂隙压缩。,致密坚硬，玄武岩、石英岩、白云岩等；II.致密较软岩石，石灰岩等；III.坚硬裂隙发育岩石，花岗岩、砂岩等；IV.叫坚硬致密的岩石，大理岩、片麻岩等；V.片岩垂直片理加压VI.岩盐。,弹性,弹塑性,塑弹性,塑弹塑性,塑弹塑性,弹塑蠕变型,1.单调连续加载,矿山地质安全岩石的变形特征,2岩石的弹性参数确定(弹模E与泊桑比),泊桑比：,矿山地质安全岩石的变形特征,3.岩石的全应力应变曲线应力应变全图,岩石全应力应变曲线,A微裂隙压密极限;B弹性极限;C屈服极限；D峰值强度;E 残余强度。,矿山地质安全岩石的变形特征,4.岩石在循环加卸载条件下的变形特征,矿山地质安全岩石的变形特征,5.岩石在常规三轴压缩条件下的变形特征,软岩：3 增大：曲线斜率上升，塑性变形增大，1-3增大；,硬岩：3 增大,曲线斜率几乎不变，塑性变形增大，1-3增大。,围压影响：,软岩,硬岩,矿山地质安全岩石的变形特征,6.真三轴压缩条件下的变形特征,2不变,3不变,3不变，2增大，1-3上升；屈服限上升；塑性变形下降；2不变，3增大，1-3上升；屈服限不变；塑性变形增大。,矿山地质安全岩石的强度,1.抗拉强度,直接拉伸法,劈裂法,间接拉伸方形试件,点荷载法,矿山地质安全岩石的强度,2.单轴抗压强度,直接压缩法,点荷载法,矿山地质安全影响矿岩性质的因素,1.应力状态；2.矿物成分;矿物硬度；不稳定矿物；粘土矿物。3.岩石的构造；4.水；5.温度。,矿山地质安全岩石的破坏方式与过程,破坏方式,破坏过程,矿山地质安全岩石的强度理论,摩尔库仑强度理论,矿山地质安全岩体结构及其定义,结构面：岩体中已开裂或易开裂的所有地质界面。不连续面：开裂的或抗拉强度为零或很小的结构面。结构体：由不连续面所切割成的岩石块体。岩体结构：岩体中结构单元的组合和排列形式。组合：结构单元在岩体中的搭配关系。排列：结构单无的有序和无序，不连续面的贯通 或断续特征。岩体的力学效应变形效应：岩体的变形是结构面的变形和结构体的变 形的综合效应。岩体的破坏：是结构体破坏、结构面错动、开裂或延 伸的结果。,矿山地质安全岩体构造调查,主要由巷道详细线调查及钻孔调查两部分组成。调查的主要内容包括：不连续面的几何参数（产状（倾角/倾向）、间距及持续性）、不连续面表面条件（平直度、粗糙度、张开度）、充填物性质、风化等级及地下水条件等。,钻孔岩芯调查,巷道详细线调查,矿山地质安全岩体构造调查结果分析,节理密度等值线（调查巷道长度1148米，节理数3938）,断层密度等值线（调查巷道长度1148米，节理数324）,不连续面密度等值线图,矿山地质安全岩体构造调查结果分析,不连续面几何参数概率分布模型,倾角,倾向,间距,持续长度,矿山地质安全不连续面分级,级：延长数百米以上的断层或断层破碎带。影响矿山开拓工程的布置，影响开采顺序、矿区和矿山山体的稳定性。级：延长数十米至数百米的断层或层间错动面。影响回采顺序和回采方向，影响多个采埸和多条巷道和稳定性。级：延长十余米至数十米的大节理或开裂层面。影响单一采埸和单条巷道的稳定性。级：延展性短、无充填物的节理、劈理和次生裂隙。影响坑道和采埸的局部稳定性，影响岩体的力学效应。级：连续性差的小节理或隐节理，一般不切割成结构体。主要影响岩石的力学性质。,矿山地质安全水文地质结构,含水体(层)：孔隙含水体砂岩、砾岩。裂隙含水体：构造变动剧烈岩体。管道含水体：卡斯特化岩体。隔水体(层)层状隔水体软弱岩层 块状隔水体A由不透水岩层组成，如碳酸盐胶结砂砾层；B地应力作用下紧闭的碎裂结构岩体。,矿山地质安全水文地质结构,常见于没有隔水体的河间地块岩体，排泄于河湖，补给来自河湖。它可以是统一含水体，也可以是裂隙含水体。其补给来源主要靠大气降水。在地块两侧河道水位相差较大时亦可河道运流补给。其运动方式在很大程度上是受岩体结构所控制。其运动速度受潜水面的水力坡度和岩体渗透性控制。,1统一含水体结构,矿山地质安全水文地质结构,2层状含水体结构,存在于两隔水层之间的透水层中，远源补给，远缘排泄，多数为承压水。特点是夹于隔水层之间。其补给、运行、排泄严格受隔水层控制，多半是远源补给，远缘排泄。由大气降水或者河湖补给。排泄于湖河或统一含水体内，亦可以泉水的方式溢出地表，多数为承压水。地下水面受上下隔水层的顶、底板控制。其运动形态主要受补给区与排泄区地下水位差、运行距离及含水体的透水性的控制。,矿山地质安全水文地质结构,3脉状含水体结构,存在于断层破碎带或结构面内，其产状主要受断层往往与统一含水体和层状含水体发育特征所控制，也可以把它视为陡倾角的层状含水体，它可以有很多分枝，成为脉状地下水系，系往往与统一含水体、层状含水体相通，使它们成为脉状地下水补给排泄场所。,矿山地质安全水文地质结构,4管道含水体结构,存在于喀斯特化岩体，大气补给，沿卡斯特管道流动，以喀斯特泉的方式排出。,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,人类从地表和地表深处开采出巨大数额的矿石和围岩，改变和破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，使地质环境不断地改变和恶化，给生产建设和人民生活带来了很大的危害，称矿山环境地质问题。当前我国矿山地质环境存在的问题主要表现在下列几个方面：,矿山废水污染 矿山疏干排水造成灾害频生 占用和破坏大量土地 地质灾害频繁发生 大气污染,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,矿山建设和生产过程中的矿坑排水，洗矿过程中加入有机和无机药剂而形成的尾矿水，露天矿、排矿堆、尾矿及矸石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成份的废水，矿区其他工业和医疗、生活废水等。这些受污染的废水，大部分未经处理，排放后又直接或间接地污染了地表水、地下水和周围农田、土地，并进一步污染了农作物，有害元素成份经挥发也污染空气。我国年排放选矿废水大约为36亿吨，北方岩溶地区的煤、铁矿山，每年要排矿坑水12亿吨，绝大部分都受到不同程度的污染，其中30%左右经处理使用，其他都是自然排放。,1.矿山废水污染,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,2.矿山疏干排水造成灾害频生,地下水深降强排，产生的巨大水头差，引起矿井突水事故不断发生。30多年来我国主要煤炭矿区，因突水淹没全矿井58次，部分淹井64次，造成经济损失27亿元。在岩溶充水矿区，疏干排水引起地面塌陷，严重地影响地面建筑，交通运输以及农田耕作与灌溉。沿海地区有些矿区，因蔬干排水形成海水入侵，破坏了当地淡水资源，影响了植物生长。由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石化和沙化，生态环境遭到破坏。,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,3.占用和破坏大量土地,采矿活动所占用的土地（如厂房、工业广场、碓矿场）；为采矿服务的交通（公里、铁路等）设施；采矿生产过程中堆放的大量固体废弃物所占用的土地；矿山开采而产生地面裂缝、变形及地表大面积的塌陷等。到目前为止，我国采矿工业占用和破坏的土地已达2000至3000万亩之多。每采万吨煤炭要塌陷土地3亩。,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,4.地质灾害频繁发生,开采引起边坡失稳、滑坡和崩塌等灾害。如阜新海洲、平庄西露天、抚顺西露天、辽宁大孤山铁矿、湖北盐池河磷矿，都发生过较严重的滑坡和崩塌，少则几百立方米，多则几十万、几百万立方米，除造成运输和生产中断、附近建筑物遭受破坏外，严重地影响人民群众的生命安全。矿渣及尾矿的堆放，除了占用大量土地、严重污染水土资源及大气外，还经常发生塌方、滑坡、泥石流。尾矿和矸石堆，发生自燃放出有害的气体，污染大气。,矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害,5.大气污染,煤炭采矿行业工业废气排放量3954.3m3/a，占全国工业废气排放量的5.7%，位居第五位。其中有害物排放量73.13万t/a，主要为烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳，使矿山地区大气环境遭受不同程度的污染。因二氧化硫污染导致的我国酸雨区面积占国土面积30%以上，主要分布于长江以南、青藏高原以东地区。,矿山地质安全引起矿山环境地质问题的原因,矿山地质环境管理十分薄弱，法律法规不健全 矿山地质环境恢复资金短缺 乡镇矿山的异军突起加重了矿山地质环境的破坏 缺少必需的技术投入和支持 矿山地质环境治理多为“末端治理”激励和约束机制不完善，宣传教育的力度不够,矿山地质安全解决矿山环境地质问题的对策,认真贯彻党和国家的环保方针、政策 加强矿山环境保护法律建设 建立矿山地质环境治理基金，恢复矿山环境 对新办矿山采矿权审批实行矿山地质环境影响评价制度 开展矿山地质环境调查，做好矿山地质环境保护规划 加强矿山环境保护的科技研究与国际合作 加强矿山环境保护宣传教育,矿山地质安全矿山开采对地质工程的要求,1.较大的断层、破碎带、滑坡，泥石流的性质和规模；2.含水层(包括溶洞)和隔水层的岩性、层厚、产状，含水层之间、地面水和地下水之间的水力联系，地下水的潜水位、水质、水量和流向，地面水流系统和有关水利工程的疏水能力以及当地历年降水量和最高洪水位；3.矿山设计范围内原有小窑、老窑的分布范围、开采深度和积水情况；4.瓦斯、二氧化碳赋存情况，矿物自然发火和矿尘爆炸的可能性；5.对人体有害的矿物组份、含量和变化规律，勘探区至少一年的天然放射性本底数据；6.地温异常和热水矿区的岩石热导率、地温梯度、热水来源、水温、水压和水量，以及圈定的热害区范围；7.工业、生活用水的水源和水质；8.钻孔封孔资料；,矿山地质安全矿山地质灾害实例,由于地下采空，地面及边坡开挖影响了山体、斜坡稳定，导致开裂、崩塌和滑坡等地质灾害。长江三峡链子崖危岩体，主要由于崖下挖洞采煤已有500年历史，造成12万m2的采空区，使上复山体形成17组58条开裂缝和352万m3的危岩体，时刻威胁长江航道的安全。湖北远安盐池河磷矿，采矿形成6.4万m2采空区，致使上复山体逐渐发生变形、开裂，1980年6月3日因暴雨诱发崩塌100万m3山体，仅16秒钟就摧毁了山体下殷盐矿务局机关的全部建筑和坑口设施，造成284人死亡，经济损失2500万元。露天采矿场滑坡频繁发生，辽宁抚顺西露天采坑深300m，曾发生滑坡60次；甘肃白银矿露天采坑83年7月9日发生100万m3的大型滑坡；湖北襄樊市万山采石场90年3月17日发生滑坡，造成11人死亡等。由于矿山排放的废渣常堆积在山坡或沟谷，暴雨诱发下极易发生泥石流，河南小秦岭西峪沟金矿，将数万m3的矿渣堆放在沟底使河道严重受阻，94年7月，暴雨形成泥石流沿沟下泄，不仅道路及生产、生活设施遭到严重破坏，而且51人死亡。四川冕宁县泸沽铁矿，向盐井沟内堆放55万m3矿渣，70年5月26日发生泥石流，冲毁房屋、堵塞河沟、死亡104人，并威胁成昆铁路和泸沽镇安全。但还不接受教训，以后每年均有数量不等的弃渣排入沟内，因而几乎年年都有泥石流发生。由采矿诱发地震，也出现在我国许多矿山。由于地下矿顶板崩塌、采空区围岩变形等作用引起，大同煤矿自1956年以来出现顶板塌落而引起的较大地震41次，最高震级3.4级，震中裂度可达度。湖南恩斗桥煤矿7381年间发生有感地震20次，震级3级，震中烈度度。四川自贡盐矿，7480年间发生0.83.8级地震288次，平均每年约44次。,采矿诱发地质灾害，造成大量人员伤亡和经济损失,露天矿山开采安全,露天矿山开采安全安全开采基本条件,1.工作帮及非工作帮的边坡角、台阶高度、平台宽度及台阶坡面角，符合设计要求；影响边坡稳定的滑体，已按设计采取了有效措施。2.有防排水，防尘供水系统，各产尘点防尘措施及，装备齐全并符合要求。3.供电照明和通讯网络形成并安全可靠。4.采矿设备、装载机械和运输系统的安全防护装置齐全可靠；5.采掘爆破的避炮设施和避雷装置安全可靠。6.尾矿和排土场按规定设置。7.对开采中产生的噪音，振动、有毒有害物质的危害，有预防措施。8.水文地质及有关图纸等技术、资料齐全，有灾害预防和处理计划。9.安全规章制度健全，按规定设置安全机构和配足安全人员，对特殊工种进行了安全技术培训。10.采矿方法和开采顺序合理，并符合要求。,露天矿山开采安全开采工艺,1.生产控制系统2.表土、废石剥离3.凿岩4.防尘5.爆破6.装载7.运输8.矿石处理,露天矿山开采安全设计的安全要求,1.如果采场矿岩松软，而且不用爆破方法采掘作业，阶段高度就不得大于机械的最大挖掘高度。2.如果采场矿岩坚硬稳固，采用爆破方法作业时，阶段高度不得大于机械最大挖掘高度的1.2倍。3.如果采场矿岩为砂状的矿岩，又是人工开采时，阶段高度不得大于1.8m。4.如果采场矿岩为松软矿岩，而且是人工开采时，阶段高度不得大于3m。5.如果采场矿岩为坚硬稳固的矿岩，而且是人工开采时阶段高度不得大于6m。,(一)对台阶的高度的要求,露天矿山开采安全设计的安全要求,1松软矿岩，坡面角不大于所采矿岩的自然安息角。2较稳固矿岩，坡面角不大于50。3坚硬稳固矿岩，坡面角不大子80。,(二)对边坡角的要求,露天矿山开采安全设计的安全要求,最小工作台阶宽度必须保证运输和安全的需要。采矿和运输设备运输线路、供电和通讯线路，必须设置在工作平台稳定的坡面范围内。爆堆边缘到准轨铁路中心的距离，应不小于2.5m；到窄轨铁路中心的距离，应不小于2m；到汽车道路的边缘的距离，应不小于1m。,(三)对台阶宽度的要求,露天矿山开采安全防尘、防毒管理要求,露天矿中粉尘、有毒气体以及放射性物质等对人体“有害”，必须同时具备三个必要的条件，即：1.空气中有这些物质存在，并超过一定的浓度;2.被吸人人体;3.对人体作用超过一定时间。只有同时满足这三个条件，才对人体产生危害。因此只要采取措施，破坏这三个条件的同时存在，就能达到“无害”的目的。目前，通风仍然是最重要的措施，即不断地用新鲜空气去稀释和冲淡这些有害物质，使之达到无害程度，并排出矿外。,露天矿山开采安全防排水管理要求,挖沟排(截)洪 矿区地面防渗 防水堤坝 整治河道。,露天矿的防排水方法主要包括：,露天矿山开采安全防排水管理要求,(一)挖沟排(截)洪 位于山麓和山前平原区的矿区，若有大气降水顺坡汇流涌人露天采场、矿床疏干塌陷区、坑采崩落区、工业广场等低凹处，造成局部地区淹没，或沿充水岩层露头、构造破碎带甚至井口渗(灌)入井下时，则必须在矿区上方、垂直来水方向修筑沟渠，拦截山洪。排(截)洪沟通常沿地形等高线布置，并按一定的坡度将水排出矿区范围之外。,露天矿山开采安全防排水管理要求,(二)矿区地面防渗(1)对于产生渗漏但未发生塌陷的地段，可用粘土或亚粘土铺盖夯实，其厚度0.5-1m；以不再渗漏为度。(2)对于较大的塌陷坑和裂缝等充水通道，通常是下部用块石充填，上部用粘土夯实，并且使其高出地面约0.3m，以防自然密实后重新下沉积水。(3)对于底部出露基岩的开口塌洞(溶洞、宽大裂缝)，则应先在洞底铺设支架(如用废钢轨、废钢管等)，然后用混凝土或钢筋混凝土将洞口封死，再在其上回填土石，当回填至地面附近时，改用0.8m粘土分层夯实，并使其高出地面约0.3m。(4)对矿区某些范围较大的低洼区，不易填堵时，则可考虑在适当部位设置移动泵站，排除积水，以防内涝。对矿区内较大的地表水体，应尽量设法截源引流，防渗堵漏，以减少地表水下渗量。,露天矿山开采安全防排水管理要求,(三)修筑防水堤坝 当矿区井口低于当地历史最高洪水位或矿区主要充水岩层埋藏在近河流地段，并且河床下为隔水层时，应筑堤截流。(四)整治河道 矿区或其附近有河流通过，并且渗漏严重，威胁矿井生产时，应采取措施整治河道。河道防渗处理措施有：防渗铺盖；防渗渡槽；河道截直；河流改道；,露天矿山开采安全防火管理要求,对于露天矿火灾，应遵照中华人民共和国公安部关于火灾、重大火灾和特大火灾的规定进行统计报告。应遵守中华人民共和国消防条例和当地消防机关的要求，对于各类建筑物、油库、材料场和炸药库、仓库等建立防火制度，完善防火措施，配备足够的消防器材。各厂房和建筑物之间，要建立消防通道。消防通道上不得堆积各种物料，以利于消防车辆通行。矿山地面必须结合生活供水管道设计地面消防水管系统，井下则结合作业供水管道设计消防水管系统。水池的容积和管道的规格应考虑两者的用水量。,露天矿山开采安全潜在的边坡问题,露天矿山开采安全边坡安全管理,确保露天矿边坡安全是一项综合性工作，包括确定合理的边坡参数，选择适当的开采技术和制定严格的边坡安全管理制度。1、确定合理的台阶高度和平台宽度 合理的台阶高度对露天开采的技术经济指标和作业安全都具有重要的意义。确定台阶高度要考虑矿岩的埋藏条件和力学性质、穿爆作业的要求、采掘工作的要求，一般不超过15m。平台宽度不但影响边坡角的大小，也影响边坡的稳定。工作平台宽度取决于所采用的采掘运输设备的要求和爆堆的宽度。,露天矿山开采安全边坡安全管理,2正确选择台阶坡面角和最终边坡角 台阶坡面角的大小与矿岩性质、穿爆方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素有关。工作台阶坡面角的大小在各类矿上安全规程都作了详细的规定。在一般情况下，其大小取决于矿岩的性质：松软矿岩，工作台阶坡面角不大于所开采矿岩的自然安息角；较稳定的矿岩，工作台阶坡面角不大于55；坚硬稳固的矿岩，工作台阶坡面角不大于75，最终边坡角与岩石的性质、地质构造、水文地质条件、开采深度、边坡存在期限等因素有关。由于这些因素十分复杂，因此通常参照类似矿山的实际数据来选择矿上最终边坡角。,露天矿山开采安全边坡安全管理,3选用合理的开采顺序和推进方向 在生产过程中要坚持从上到下的开采顺序，坚持打下向孔或倾斜炮孔，杜绝在作业台阶底部进行掏底开采，避免边坡形成伞檐状和空洞。一般情况下应选用从上盘向下盘的采剥推进方向，做到有计划、有条理的开采。4合理进行爆破作业，减少爆破震动对边坡的影响 由于爆破作业产生的地震可以使岩体的节理张开，因此在接近边坡地段尽量不采用大规模的齐发爆破，可以采用微差爆破、预裂爆破、减震爆破等控制爆破技术，并严格控制同时爆破的炸药量。在采场内尽量不用抛掷爆破，应采用松动爆破，以防止飞石伤人，减少对边坡的破坏。,露天矿山开采安全案例分析,1拟建边坡外轮廓线平面图(台阶、坡面线和境界线)；2边坡岩体结构类型分界线；3边坡岩体结 的赤平极射投影图(结构面极点图或极点等密图，相应的投影园弧)和代表性的实体比例投影；4边坡潜在稳定性估计，即预测边坡各段是否稳定及潜在的边坡破坏类型。,地下矿山开采安全,地下矿山开采安全安全开采基本条件,1地下开采矿山的井口和平碉及其主要构筑物的位置，应不受地表塌陷、山洪爆发和雪崩的危害。2主要井巷的位置，应布置在稳定的岩层中，避免开凿在含水层、断层和受断层破坏的岩层中，特别是岩溶发育的地层的流砂中。3每个生产矿井，必须有两个独立的能上下人的直达地表的安全出口；各个生产中段(水平)和各个采场必须要有两个能上、下人的安全出口与直达地表的出口相通。4选用适应顶板特点的支护型式和器材，井下巷道断面的宽度和高度应满足生产和行人的要求。,地下矿山开采安全地下开采系统,1.生产管理2.凿岩3.爆破4.出矿5.溜矿系统6.井下破碎7.箕斗提升8.提升井架,地下矿山开采安全安全开采基本条件,4选用适应顶板特点的支护型式和器材，井下巷道断面的宽度和高度应满足生产和行人的要求。5矿井有完整、合理的通风系统，采用机械通风；新矿井、新水平(区段)、新采区的开采应按设计的要求形成通风系统，井下通风构筑物设施、设备的设置和质量以及通风的风质、风量、风速符合要求。6矿井开采的防排水，防尘供水、供电、照明和通风系统已形成并安全可靠。7提升、运输系统的安全保护和信号装置齐全可靠，其设备的选择、安装试运转符合要求。8按规定选择电器设备、仪器仪表，其安装和保护装置，在试运转中符合要求并安全可靠。,地下矿山开采安全安全开采基本条件,9.有自然发火的矿井有防灭火系统，消防器材、材料配置及数量符合要求。10.按规定建立矿山救护组织和按规定装备救护工具与器材。11.对开采中产生的噪音、振动、有毒有害物质的危害，有预防措施。12.水文、地质及有关图纸等技术资料齐全，有灾害预防和处理计划。13.安全生产规章制度健全，按要求设置安全机构和配足安全人员，对特殊：工种的作业人员进行安全技术培训。14.采矿方法和开采顺序合理并符合要求。,地下矿山开采安全井巷工程安全管理要求,1.每个矿井至少有两个独立的能行人的直达地面的安全出口。矿井的每个生产水平(中段)和各个采区(盘区)至少有两个能行人的安全出口，并与直达地面的出口相通。2.每个矿井有独立的采用机械通风的通风系统保证外下作业场所有足够的风量；但是，小型非瓦斯矿井在保证：井下作业场所所需风量的前提下，可以采用自然通风。3.井巷断面能满足行人、运输、通风和安全设施、设备的安装、维修及施工需要。4.井巷支护和采场顶板管理能保证作业场所的安全。,地下矿山开采安全井巷工程安全管理要求,5.相邻矿井之间、矿井与露天矿之间、矿井与老引之间留有足够的安全隔离矿柱。矿山井巷布置留有足够的保障井上和井下安全的矿柱或者岩柱。6.有地面和井下的防水，排水系统，有防止地表水泄入井下和露天采场的措施。7.溜矿井有防止和处理堵塞的安全措施。8.有自然发火可能性的矿井，主要运输巷道布置在岩层或者不易自然发火的矿层内，并采用预防性灌浆或者其他有效的预防自然发火的措施。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,一、一般规定 1.地质资料比较齐全，赋存条件基本清楚的中型矿山，应有采矿方法设计作为施工依据。产状、赋存条件缺乏的矿体，必须在开拓、采准过程中，及时进行补充勘探，作出块段或矿块的采矿方法设计。2.采矿方法必须根据矿体的赋存条件、围岩稳定情况、设备能力等慎重选择。厚度大或倾角缓的矿体，采用留矿法时，应合理地布置底部结构，防止底板留矿。3.每个采场都要有两个出口，并连通上下。安全出口的支护必须坚固，并设梯子。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,4.在上下相邻的两个中段，沿倾斜上下对应布置的采场使用空场法、留矿法回采时，禁止同时回采，只有上部矿房结束后，方准回采下面采场。5.采用全面采矿法时，回采过程中应周密检查顶 板，根据顶板稳定情况，留出合适的矿柱。6.采用横撑支柱采矿法时，横撑支护材料应有足够强度，要搭好平台后才准进行凿岩作业，禁止人员在横撑上行走。采区宽度(矿体厚度)不得超过3m。7.矿柱必须合理地回收。设计回采矿房时，必须同时设计回采矿柱。本中段回采矿房结束后，应及时回采上一中段的矿柱。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,8.回采过程中，必须保证矿柱的稳定性及运输、通风等巷道的完好，不允许在矿柱内掘进有损其稳定性的井巷。回采矿房至矿柱附近时，应严格控制凿岩质量和一次爆破炸药量，技术人员要及时给出回采界限，严禁超采超挖。9.地压活动频繁、强度大的矿井，应有专管地压的人员。地压管理人员日常对全矿各地段进行监察，发现险情(如支护歪斜、破损、顶板和两帮开裂等)，应及时报告，通知有关人员，并分析原因，进行处理。个别地压活动频繁、顶板破碎、有冒落可能的采场，应由有经验的人员，每班进行检查，指导凿岩方式，避免发生大冒落。发现冒落预兆，应立即撤出全部人员。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,10.采空区应及时处理。枧采空区体积及潜在危险大小采取不同的处理办法。体积大，一旦塌落会造成下部整个采场或整个矿井毁灭性灾害的，应采用充填法或及时，有效地采用强制崩落的方法处理。体积不大，或远寓主要矿体的孤立采空区，可采用密闭方法处理。密闭墙的强度应满足抵御塌落时所产生的冲击波的冲击。11.放矿工应和采场运搬工取得联系，在漏斗放矿时，不宜同时往溜井倒矿，以免矿石流冲出伤人,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(二)浅孔留矿法的安全规定 1.在开采第一分层前，应将下部漏斗扩完并充满矿石；2.每个漏斗都应均匀放矿，发现悬空，上部要停止作业，消除悬空后方准继续作业；3.放矿人员和采场内的人员，要密切联系。在放矿影响区域内，不准上下同时作业。4.每回采一分层的放矿量，应使工作面的高度保持在2m以内。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(三)充填采矿法的安全规定 1.采场必须保持两个出口，并有照明。人行井、放矿井和通风井都必须保持畅通。2.禁止在采场内同时进行凿岩和处理浮石。3.采场放炮前，必须通知相邻采场和附近井巷作业人员，并加强警戒。4.上向分层充填采场，必须先施工充填井及其联络道、然后施工底部结构及拉底巷道，以便尽快形成良好的通风条件。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,5.采场凿岩时，炮眼布置要均匀，沿顶板构成拱形。装药要适当，以控制矿石块度。6.采场放矿要设格筛，防止人员坠落和堵塞。7.每分层回采后要及时充填，确保充填质量。最后一分层要采取措施，严密接顶。8.禁止人员在充填井下方停留和通行。充填时，各工序间应有通讯联系。9.人行井、溜矿井应有可靠的防止充填料泄落的背垫材料，以防止堵塞及形成悬空。10.下向胶结充填的采场，两帮底角的矿石要清净。混凝土标号不得低于50号。11.干式充填，每个作业点均应有良好的通风、除尘措施，并加强个体防护。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(四)分段采矿法的安全规定 1.除回采、运输、充填和通风用的巷道外，禁止在采场顶柱内开掘其它巷道。2.上下中段的矿房和矿柱，其规格应相同，上下要对应。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(五)壁式崩落采矿法的安全规定 1.悬顶、控顶、放顶距离和放顶的安全措施，必须在设计中作出规定。2.放顶前要进行全面检查以确保出口畅通，照明良好和设备安全。3.放顶时，禁止人员在放顶区附近的巷道中停留。4.在密集支柱中，每隔3-5m要有一个宽度不小于0.8m的安全出口。密集支柱受压过大时，必须及时采取加固措施。5.放顶若未达到预期效果，必须作出周密设计，方可进行二次放顶。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,6.多层矿体分层回采时，必须待上层顶板岩石崩落并稳定后，才准回采下部矿层。7.相邻两个中段同时回采时，上中段回采工作面应比下中段工作面超前一个工作面斜长的距离，且不得小于20m。8.撤柱后不能自行冒落的顶板，应在密集支柱外0.5m处，向放顶处重新凿岩爆破，强制崩落。9.机械撤柱及人工撤柱，应自下而上、由远而近进行。矿体倾角小于10的，撤柱顺序不限。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(六)有底柱分段崩落采矿法和阶段崩落法的安全规定 1.采场电耙道应有独立的进、回风道，电耙道的耙运方向应与风流方向相反。2.电耙道间的联络道，应设在入风侧，并在电耙绞车的侧翼或后方。3.电耙道放矿溜井口旁，必须有宽度不小于0.8m的人行道。4.未修复的电耙道，不准出矿。5.采用挤压爆破时，应对补偿空间和放矿量进行控制，以免造成悬拱。6.拉底空间应形成厚度不小于3-4m的松散垫层。7.采场顶部应有厚度不小于崩落层高度的覆盖岩层。若采场顶板不能自行冒落，应及时强制崩落，或用充填料予以充填。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(七)无底柱分段崩落采矿法的安全规定 1.回采工作面的上方，应有大于分段高度的覆盖岩层，以保证回采工作的安全。若上盘不能自行冒落或冒落的岩石量达不到所规定的厚度，必须及时进行强制放顶使覆盖岩层厚度达到分段高度的二倍左右。2.上下两个分段同时回采时，上分段应超前于下分段，超过前距离应使上分段位于下分段回采工作面的错动范围之外，且不得小于20m。3.各分段联络道必须有足够的新鲜风流。4.各分段回采完毕，应及时封闭本分段的溜井口。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(八)分层崩落法的安全规定 1.每个分层进路宽度不得超过3m，分层高度不得超过3.5m。2.上下分层同时回采时，必须保持上分层(在水平方向上超前相邻下分层15m以上。3.崩落假顶时，禁止人员在相邻的进路内停留。4.假顶降落受阻时，禁止继续开采分层。顶板降落产生空洞时，禁止在相邻进路或下部分层巷道内作业。5.崩落顶板时，禁止用砍伐法撤出支柱，开采第一分层时，禁止撤出支柱。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,6.顶板不能及时自然崩落的缓倾斜矿体，应进行强制放顶。7.凿岩、装药、出矿等作业，应在支护区域内进行。8.采区采完后，应在天井口铺设加强假顶。9.采矿应从矿块一侧向天井方向进行，以免造成通风不良的独头工作面。当采掘接近天井时，分层沿脉(穿脉)必须在分层内与另一天井相通。10.清理工作面，必须从出口开始向崩落区进行。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(九)回采矿柱的安全规定 1.回采顶柱和间柱，应预先检查运输巷道的稳定情况，必要时应采取加固措施。2.采用胶结充填采矿法时，须待胶结充填体达到要求强度，方可进行矿柱回采。3.回采未充填的相邻两个矿房的间柱时，禁止在矿柱内开凿巷道。4.所有顶柱和间柱的回采准备工作，须在矿房回采结束前做好(嗣后胶结充填采空区除外)。5.除装药和爆破工作人员外，禁止无关人员进入未充填的矿房顶柱内的巷道和矿柱回采区。6.采用大爆破方式强制崩落大量矿柱时，在爆破冲击波和地震波影响半径范围内的巷道、设备及设施，均应采取安全措施。未达到顶期崩落效果的，应进行补充崩落设计。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(十)残余采矿的安全规定 1.开采范围应由原经营单位规定，转让采矿权的单位，必须周密考虑所转让区域会不会对现有的通风、运输、绐排水等系统造成干扰及引起资源纠纷，不得不负责任地转让采矿权。接受单位不得越界开采。2.转让采矿权的单位，有权利和义务依据转让区域具体条件对接受单位(或个人)的开采能力进行检查，不具备开采能力的不准转让。转让单位应向接受者提供有关的地质、采矿资料和安全生产注意事项。地质资料中，应交代清楚有水的空区溶洞的位置。3.在废弃时间较长的矿井或中段进行残采时，应首先熟悉原来各系统的布置情况，对已破坏的井巷硐室进行修复，确保通道的安全和必要的通风条件。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,4.废弃采场中的支护材料、封闭溜矿口、漏斗、人行井口的钢材、木材以及井巷中原来冒顶区下伪木垛，严禁随便挪用或搬动。发现上述支护材料已有腐烂、破损，应加固或更换。5.进入废1日采场进行残采前，必须对采场井巷及支护的稳定性、空气条件作认真检查，处理不安全因素后方准进行正常的采矿生产。6.在老空区内，或矿柱上采矿，应严格控制一次爆破用量，以避免爆破引起大规模冒落灾害。7.个体户集中采矿的地段，放炮时必须通知左邻右舍，防止放冷炮伤害他人。宜规定统一的放炮时间，但应避免各作业面同时起爆，形成大规模爆破。各作业面应顺序爆破。8.补充探矿、采矿井巷时，应避开有水的老空区或溶洞。,地下矿山开采安全常用采矿方法及其安全 管理要求,(十一)小矿点开采的安全规定 1小矿点必须留有行人通路。入坑前必须认真检查从地表到工作面的通道和独立的人员出入通道、工作点的边帮、顶板、表土情况，确认安全后，方准进行作业。2.遇雨、雪或恶劣天气时，应停止作业，人员撤至地表。雨、雪过后，应观察一定时间，待边帮稳定后方准恢复生产。3.在提升矿岩时，人员应躲到安全的地点，不准站在吊桶下方。4.地下作业的工作面要有照明，提升支架要稳固牢靠。提升井口要高于地面，以防地表水流人采场及防止矿石或其他物体滚人井内伤人。5.进入空气流通不良地点，应防止窒息。,地下矿山开采安全矿山地压管理,岩体被开挖以后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中的应力重新分布，产生了次生应力场，使巷道或采场周围的岩石发生变形、移动和破坏，这种现象称为地压显现。使围岩变形、移动和破坏的力，称为地压或矿山压力。通过现场观测、实验室试验和理论分析研究，提出了许多地压假说，总结出地压活动规律，以及应用了各种地压管理方法和原则，这一切对完善地下开采工艺和技术，都产生了显著的影响。,地下矿山开采安全矿山地压管理,利用矿岩本身的强度和留必要的支撑矿柱，以保持采场 的稳定性；采取各种支护方法，支撑回采工作面，以维持其稳定性；充填采空区，支撑围岩并保持其稳定性；崩落围岩，使采场围岩应力降低，并使其重新分布，达 到新的应力平衡。,一、采场地压管理的基本方法,地下矿山开采安全矿山地压管理,二、采场暴露面积 影响采场暴露面积大小的主要因素有：矿石和围岩的力学性质、开采深度、施加在开采空间顶板的上覆岩层厚度、暴露面维持的时间、暴露面