蘇家林

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

梅山鐵礦地下開采有害因素分析及應(yīng)急管理系統(tǒng)

蘇家林

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

介紹了梅山鐵礦地下開采存在的有害因素，以安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)建設(shè)為核心，強(qiáng)化與數(shù)字化礦山建設(shè)的有機(jī)整合，建立完善了《梅山智能生產(chǎn)管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)》，開發(fā)了“安全生產(chǎn)智能管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)與生產(chǎn)管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，為安全生產(chǎn)提供了重要保障。

地下開采 有害因素 應(yīng)急管理系統(tǒng)

隨著我國安全生產(chǎn)法規(guī)的不斷完善和先進(jìn)、適用性新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，全國非煤礦山安全生產(chǎn)總體上保持了穩(wěn)定好轉(zhuǎn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，事故的比例在行業(yè)中仍處于前列。如2013年全國非煤礦山共發(fā)生生產(chǎn)安全事故659起、死亡852人，其中特別重大事故1起、死亡62人，給人民群眾和國家財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失，制約了礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。建立和完善礦山應(yīng)急管理體系，強(qiáng)化對(duì)危險(xiǎn)有害因素的監(jiān)控監(jiān)測(cè)，提升礦山的本質(zhì)安全，對(duì)減少事故的發(fā)生有十分重要的意義。

1 地下開采系統(tǒng)的危險(xiǎn)有害因素分析

礦山開采過程中的不安全因素有地質(zhì)構(gòu)造、地表水和地下水的賦存狀況，地表塌陷、冒頂片幫、坍塌、井下突水、火災(zāi)、爆炸、墜井、機(jī)械傷害、電氣傷害等[2]。

梅山鐵礦采用“主斜坡道-豎井”聯(lián)合開拓方式，無底柱分段崩落法開采，二期延伸工程運(yùn)輸水平為井下-420 m。分析其主要有害因素如下。

(1)地質(zhì)構(gòu)造。梅山鐵礦床位于淮陽山字型構(gòu)造體系前弧東翼，寧蕪中生代陸相火山巖斷陷盆地北段，梅山-鳳凰山構(gòu)造帶與濱江構(gòu)造帶的交接部位。區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，對(duì)礦體無明顯破壞作用，僅對(duì)礦體連續(xù)性稍有影響。

(2)水文地質(zhì)。礦區(qū)地表水系發(fā)育，長(zhǎng)江在礦區(qū)西北5 km處通過，人工河道(秦淮新河)流經(jīng)礦區(qū)東北部，河底寬55 m，河面寬120 m，設(shè)計(jì)最大洪峰流量800 m3/s。礦區(qū)地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)降水一部分呈地表水流，一部分滲入礦坑。根據(jù)水利部門監(jiān)測(cè)，秦淮新河部分滲透補(bǔ)給礦區(qū)地下水，滲入量180 m3/d。

(3)有毒、有害物質(zhì)。礦石的自然類型有塊狀、浸染狀、斑點(diǎn)狀、網(wǎng)脈浸染狀、角礫狀和竹葉狀。礦石中主要化學(xué)組分有：鐵、硫、磷、硅、鋁、鈣、鎂，并伴生有釩和鎵，其他組分含量很少。通過對(duì)原礦的多元素分析，有毒有害物質(zhì)含量較低。

(4)巖石穩(wěn)定性。根據(jù)梅山鐵礦工程地質(zhì)勘察報(bào)告分析，礦體在-330 m以下近礦圍巖多以黑云母安山巖、矽化高嶺土安山巖、凝灰角礫巖以及輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖為主。由于巖石局部遭受不同程度的蝕變，巖體較破碎，巖石強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，易引起巖體失穩(wěn)。

(5)火災(zāi)危害。井下生產(chǎn)中引發(fā)火災(zāi)事故的主要因素：易燃易爆物品管理、使用不善；電氣設(shè)備絕緣不良，安裝不符合規(guī)定，發(fā)生短路、超負(fù)荷、接觸電阻過大等；工藝布置不合理，存放易燃易爆物場(chǎng)所未采取相應(yīng)的防火防爆措施；違反安全操作規(guī)程，在易燃易爆物場(chǎng)所用火，均可能引起井下火災(zāi)事故。

(6)爆炸危害主要有：火藥庫管理不嚴(yán)，炸藥燃燒中毒，爆破裝藥設(shè)計(jì)不科學(xué)，爆破安全距離估計(jì)不足，警戒不嚴(yán)；引爆材料質(zhì)量不良，點(diǎn)炮遲緩；爆破后過早進(jìn)入爆破工作面；殘炮處置不當(dāng)。

(7)機(jī)械、電氣傷害有：生產(chǎn)作業(yè)中操作、防護(hù)不當(dāng)；電氣設(shè)備短路、漏電、過負(fù)荷、接地不良和違章操作等。

(8)職業(yè)傷害主要有：井下爆破、鑿巖、回采、破碎、倒運(yùn)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵，井下通風(fēng)不良、未采取濕式作業(yè)，可能導(dǎo)致矽肺等職業(yè)病發(fā)生；井下爆破、回采鑿巖作業(yè)、礦巖提升運(yùn)輸、通風(fēng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、礦石的破碎等造成的噪聲和振動(dòng)的傷害。

2 地下開采系統(tǒng)應(yīng)急管理信息化系統(tǒng)

2.1 應(yīng)急管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

梅山鐵礦結(jié)合自身地下開采存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，以安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)為基礎(chǔ)，與數(shù)字化礦山建設(shè)進(jìn)行了有機(jī)整合，建立完善了《梅山智能生產(chǎn)管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)》，開發(fā)了“安全生產(chǎn)智能管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)及與生產(chǎn)管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，為安全生產(chǎn)提供了重要保障。

2.1.1 安全生產(chǎn)智能管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)建

梅山礦業(yè)公司安全生產(chǎn)智能管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)(如圖1)，以生產(chǎn)過程中的人員、機(jī)器設(shè)備、物料、生產(chǎn)環(huán)境為控制環(huán)節(jié)，對(duì)控制過程中的關(guān)鍵因素、特殊過程、危險(xiǎn)有害因素等實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)。

圖1 梅山礦業(yè)安全生產(chǎn)智能管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)框圖

2.1.2 關(guān)鍵安全信息管控

在做好危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，礦業(yè)公司針對(duì)生產(chǎn)過程中240多項(xiàng)危險(xiǎn)性大、異常作業(yè)和可能存在的突發(fā)事件，明確了管控等級(jí)(礦業(yè)公司級(jí)、廠級(jí)、車間級(jí))、安全責(zé)任人、作業(yè)流程、主要危險(xiǎn)源和控制措施。當(dāng)生產(chǎn)調(diào)度在安排危險(xiǎn)性較大、異常作業(yè)項(xiàng)目和發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，通過平臺(tái)短信系統(tǒng)進(jìn)行信息發(fā)布，及時(shí)通知到相關(guān)責(zé)任人，確保現(xiàn)場(chǎng)得到有效管控。

2.2 安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)的建設(shè)

(1)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。將《梅山井下多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)》進(jìn)行了整合，使系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程控制、風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)的監(jiān)測(cè)顯示、故障報(bào)警等功能，并設(shè)置了有毒有害氣體、風(fēng)量、風(fēng)速監(jiān)測(cè)等功能。

(2)人員定位系統(tǒng)。通過對(duì)服務(wù)器的升級(jí)改造，優(yōu)化了井下采掘中段、溜破系統(tǒng)、提運(yùn)系統(tǒng)、主斜坡道口等讀卡器的安設(shè)位置，提高了定位精度。

(3)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)。梅山鐵礦井下主要出口有副井、西南井和主斜坡道。主斜坡道可通至各采掘水平中段，最終至-420 m運(yùn)輸水平，為井下無軌設(shè)備在各生產(chǎn)分段間的聯(lián)絡(luò)通道，兼作井下安全出口。各采掘中段及運(yùn)輸水平的人員，可就近通過主斜坡道、副井及西南井撤離至地表。

通過對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)分析，按照“撤離優(yōu)先，避險(xiǎn)就近”的原則，重點(diǎn)考慮-420 m水平以下的溜、破系統(tǒng)及粉礦清理系統(tǒng)的作業(yè)人員安全，在-420 m 主運(yùn)輸水平盲提升井井口附近設(shè)一座救生倉。當(dāng)井下發(fā)生災(zāi)變時(shí)，可視災(zāi)變情況選擇由盲井提升至-420 m水平由斜坡道或副井逃生，或者進(jìn)入救生倉避險(xiǎn)。

(4)井下壓風(fēng)自救系統(tǒng)。地面設(shè)有空氣壓縮機(jī)站，內(nèi)設(shè)5臺(tái)空氣壓縮機(jī)，總額定排氣量為320 m3/min，額定供氣壓力0.8 MPa，按照井下最多工作人數(shù)，能夠滿足壓風(fēng)自救系統(tǒng)的需要。

(5)供水施救系統(tǒng)。井下鑿巖、消防供水均為自來水，能滿足生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生要求，按照設(shè)計(jì)方案的要求，配置了相應(yīng)的供水施救終端裝置。

(6)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。按照建設(shè)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，在原有通信的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一路通信電纜，作為冗余保護(hù)。井下各主要作業(yè)點(diǎn)、值守崗位均設(shè)置了通信電話，為通信聯(lián)系提供了可靠的保障。

3 應(yīng)急系統(tǒng)中存在的問題及對(duì)策措施

(1)應(yīng)急指揮系統(tǒng)。針對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)點(diǎn)多，工作人員分布較散的特點(diǎn)，為了讓員工在井下災(zāi)變時(shí)以最快的速度撤離危險(xiǎn)區(qū)域，在井下配置一套應(yīng)急語音廣播系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可通過語音廣播應(yīng)急指揮，確?，F(xiàn)場(chǎng)人員有序、安全撤離。此外，將移動(dòng)信號(hào)引入井下各主要巷道，增強(qiáng)通訊系統(tǒng)的冗余保障。

(2)井下水害的監(jiān)控監(jiān)測(cè)。礦區(qū)附近的人工河道(秦淮新河)河床為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，且進(jìn)行了防滲處理。為防止可能存在的突水風(fēng)險(xiǎn)，在河道兩岸布置了長(zhǎng)期觀測(cè)孔，實(shí)施計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程在線觀測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到異?，F(xiàn)象時(shí)，及時(shí)采取預(yù)警措施。

(3)有毒有害氣體監(jiān)測(cè)。由于井下生產(chǎn)的特點(diǎn)，有毒有害氣體在線監(jiān)測(cè)只能設(shè)置在井下爆破影響范圍之外，為確保員工作業(yè)安全，為井下作業(yè)人員配置了便攜式手持有害氣體檢測(cè)儀和個(gè)體自救器。

4 結(jié) 語

梅山鐵礦以安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)建設(shè)為核心的應(yīng)急管理信息化系統(tǒng)的建立，不僅為井下災(zāi)變時(shí)提供了可靠的信息保障、實(shí)施快速響應(yīng)，也對(duì)井下重大危險(xiǎn)源點(diǎn)、重點(diǎn)設(shè)備、特殊過程的監(jiān)控發(fā)揮了積極的作用。另外，還要繼續(xù)強(qiáng)化先進(jìn)、適用性技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)應(yīng)急管理信息化系統(tǒng)的完善，加大安全資金的有效投入，提升應(yīng)急裝備的本質(zhì)安全；針對(duì)礦山潛在的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步完善應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場(chǎng)處置方案，建立與地方政府的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，為礦山安全生產(chǎn)提供外部資源保障。

[1] 國家安全監(jiān)管總局監(jiān)管一司.2013年全國非煤礦山生產(chǎn)安全事故分析報(bào)告[R].北京：國家安全監(jiān)管總局監(jiān)管一司，2014.

[2] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.安全評(píng)價(jià)[M].3版.北京：北京煤炭工業(yè)出版社，2005.

2014-10-27)

蘇家林(1967—)，男，主任工程師，210041 江蘇省南京市雨花臺(tái)區(qū)西善橋。