矿山的安全问题随着矿山生产的产生而产生,随着开采深度的发展而发展。在矿山的开采过程中,由于受到人的不安全行为,物的不安全状态和环境的不安全因素的影响和限制,导致伤、亡事故的频频发生,已经引起人们的广泛关注。
矿山安全生产管理的重点和难点是井下的采掘顶帮的安全管理工作。深入现场作业及服务的人员越来越想有一个良好的安全环境,消除顶板的不安全状态。
一、 顶板安全管理的制约
1、地质状况
矿体走向为NE30°~40°w 左右,倾向NW,倾角25°~45°左右,主断层有5~20cm的断层泥,遇水极易软化坍塌,断层上盘为蚀变极为强烈的绢英岩化花岗岩,其岩石极为破碎,且含有泥质和裂隙水,对下盘矿石开采极为不利;位于主断层下盘的矿体节理裂隙极为发育、构造节理面纵横交错,且节理面内多有泥质充填,稳固性较差;矿体下盘的围岩破碎、稳定性差,赋存于黄铁娟英质碎裂岩及硅化花岗岩蚀变带碎裂岩中,构造裂隙极其发育。黄铁娟英质碎裂岩f=6~8,上盘岩石f=4~6;其抗拉强度仅为单轴抗压强度的1/9~1/19,垂直于结构面的抗拉强度趋近于0。这种矿岩条件直接制约着采掘顶板的安全管理。
2、破碎岩体给顶帮管理带来的限制
其一,极易受爆破震动的影响发生微观结构上的破坏,使岩体发生变化,当结构面上的滑移超过其位移的极限值时,岩体结构解体崩溃,往往无明显变形而突然冒落。
其二,对于采掘工程在施工过程中,由于岩体的抗拉强度较小,顶板自撑拱形之内的岩体重量就变成了岩体的抗拉强度,在一定的暴露面积和一定的时间内,当顶板承受的拉应力(岩体的自身重量)超过岩体本身的抗拉强度时,便使顶板在拱顶范围内的岩石发生冒落。因此这种矿岩条件给顶帮的安全管理工作带来了极大的难度。
二、顶板安全管理的措施
1、不断改善采矿方法,逐步改变顶板的暴露面积和暴露形式
安全上可靠,技术上先进,经济上合理是应用采矿方法的三个必要的条件,但首要的因素就是安全上可靠,如果安全上不可靠,其他条件再好也经不住历史的考验,不能成为采矿生产的好方法。
1)顶板暴露面积的改善
采用上向水平分层充填采矿法,其采场空顶跨度在8米左右,长度为矿体的水平厚度,并且分一、二步回采,二步采难度更大,采取了锚杆支护顶板,经常出现塌方冒顶现象,并且非常严重,直接威胁着作业人员的安全。
采场采用了巷道掘进式进路采矿,进路空顶的跨度保持在3m左右,使顶板暴露跨度比原来缩小了60%以上,暴露面积的缩小,拱顶内岩石重量随之减少,增加了岩体的稳定,顶板的冒落现象有了明显的减少,使顶板的安全管理有了进一步的改善。
顶板暴露的跨度进行了进一步的研究,对于三类岩石为中等破碎岩石,跨度在3~5m,顶板暴露时间在一个周之内,四类岩石为特别破碎岩石,顶板跨度在2.5m暴露时间只有10小时,便会出现塌方;随着开采深度的加深,岩石的应力将会进一步的加大。