丁 旭

西部黃金股份有限公司

礦山工程安全設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究

丁 旭

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礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求。隨著礦山工程的建設(shè)發(fā)展，礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)程度逐漸加深，礦山開(kāi)發(fā)工程中的安全事故也越來(lái)越多。為提高礦山工程的安全水平，對(duì)礦山工程進(jìn)行安全設(shè)計(jì)是十分有必要的。基于這種情況，本文從礦山工程的安全設(shè)計(jì)出發(fā)，對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，從而提高礦區(qū)安全水平，保障工作人員的生命安全。

礦山工程；安全設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

一、我國(guó)礦山工程現(xiàn)狀

我國(guó)礦山在礦床開(kāi)采過(guò)程中，涉及到的各種礦山工程如巷道、礦柱、礦房、邊坡等，其穩(wěn)定性對(duì)礦床的順利回采具有十分重要的意義。礦山工程的不穩(wěn)定，如巷道的垮落、礦柱的破壞、頂板的冒落、邊坡的滑移，不但擾亂礦山的正常生產(chǎn)，而且嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的人身安全和設(shè)備的正常運(yùn)行，造成地下資源的損失。據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，由于礦山工程的失穩(wěn)而導(dǎo)致采礦作業(yè)人員傷亡的事故，占礦山總傷亡事故的百分之六十以上。由于我國(guó)目前采礦科學(xué)技術(shù)水平還比較低，采礦設(shè)備和工藝也比較落后，礦山工程的設(shè)計(jì)與施工大多處在用已知工程類(lèi)比法解決問(wèn)題的階段，許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還沒(méi)有推行為普遍方法。

二、礦房安全設(shè)計(jì)

大多數(shù)礦山發(fā)生安全事故都是由于巖石失穩(wěn)造成的。巖石失穩(wěn)是指巖石在應(yīng)力作用下穩(wěn)定性遭到破壞的狀況，在這個(gè)受破壞的過(guò)程中，還伴隨著能量釋放、變形等一系列現(xiàn)象。分析這種現(xiàn)象，能有效地了解礦山巖石的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，礦山巖石質(zhì)地較硬但也具有一定的脆性，其抗壓能力較強(qiáng)，相反抗拉能力較弱時(shí)，當(dāng)?shù)V山巖石受到應(yīng)力作用，巖石內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力，且不同截面產(chǎn)生的內(nèi)力并不相同。礦山巖石單位面積受到的應(yīng)力和內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力是可以通過(guò)相關(guān)的受力分析計(jì)算出來(lái)的，礦房的跨度是影響礦房安全的重要因素，對(duì)礦房、礦柱的數(shù)量有著直接影響。大部分礦房的數(shù)量都是憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的，與測(cè)試計(jì)算的數(shù)據(jù)有一定的差異，計(jì)算得出的礦房跨度也并不一定都是小于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的跨度，只是根據(jù)不同的礦山巖體的不同情況，通過(guò)計(jì)算公式可以得出，在礦山巖石可承受的抗拉強(qiáng)度之內(nèi)的合理跨度，更有效的利用巖石本身的強(qiáng)度使應(yīng)力合理分布，同時(shí)充分發(fā)揮礦山巖石的結(jié)構(gòu)潛力，從而增加礦山工程的經(jīng)濟(jì)效益。

三、礦柱的安全規(guī)格

礦柱是礦房的重要支柱，也是承受應(yīng)力的重要載體，與礦山工程的安全有著直接關(guān)系，與礦石回采率也有著重要關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，不同的狀況下，礦山工程中的礦柱受力情況與巖石的抗壓抗拉能力有很大的區(qū)別，而且，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算公式能得出準(zhǔn)確結(jié)果。但是，當(dāng)情況具體到某一個(gè)礦區(qū)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)查礦區(qū)巖石的儲(chǔ)存狀況或者相關(guān)的測(cè)試，分析計(jì)算得出更合理的礦柱尺寸。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)計(jì)算得出的礦柱尺寸準(zhǔn)確性更強(qiáng)，有相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出，合理的礦柱尺寸還能增加一定的礦石回采率。雖然目前還沒(méi)有準(zhǔn)確統(tǒng)一的計(jì)算方法，但是通過(guò)不同的計(jì)算、分析，得出的數(shù)據(jù)一般相差不大，具有一定的科學(xué)性。在實(shí)際情況中，由于礦石的自身構(gòu)造、巖石裂縫、應(yīng)力作用或者地質(zhì)狀況等因素的影響，增加了計(jì)算難度?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)地調(diào)查、檢測(cè)試驗(yàn)來(lái)避免這些因素，進(jìn)而找出其中規(guī)律，使結(jié)果更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

四、采空區(qū)的安全設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的礦石開(kāi)采，礦區(qū)會(huì)形成采空區(qū)。采空區(qū)的存在，是礦山工程中的一大安全隱患，對(duì)于施工人員和施工機(jī)械都有可能造成不同程度的影響。處理礦山采空區(qū)的方法有垮落法、充填法、支撐法、緩慢下沉法這四種方法。在我國(guó)的礦山工程中運(yùn)用較多的就是垮落法和充填法，這兩種方法在不同的方面有優(yōu)有劣，具體哪個(gè)更具有優(yōu)勢(shì)還不能片面確定。最理想的狀態(tài)是通過(guò)一定的技術(shù)手段，對(duì)于地表允許垮落的礦區(qū)，在礦石開(kāi)采過(guò)程中，保證采空區(qū)的擋板不會(huì)掉落造成安全事故。在礦區(qū)開(kāi)采結(jié)束后能較輕易的將擋板取下，避免形成安全隱患。而對(duì)于不允許垮落的地表礦石開(kāi)采區(qū)，能夠不進(jìn)行垮落也不進(jìn)行填充，通過(guò)技術(shù)手段維持礦區(qū)的巖石穩(wěn)定，減少安全事故的發(fā)生。在采空區(qū)安全處理的實(shí)際研究中，德國(guó)曾經(jīng)使用將采礦柱用礦尾砂膠結(jié)填充支撐礦房的方法來(lái)增加礦房的支撐力。這種方法既保證了礦區(qū)巖層不易陷落，又保護(hù)了地表環(huán)境，提高了經(jīng)濟(jì)效益。這種處理方法，有效的減少了礦山工程對(duì)地表環(huán)境的破壞，這也是新時(shí)期礦區(qū)安全管理和采空區(qū)處理的重要經(jīng)驗(yàn)。

五、安全設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

對(duì)礦山工程的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著礦山工程的安全狀況和經(jīng)濟(jì)利益，它也是礦山采空區(qū)處理的重要依據(jù)。所以，在進(jìn)行礦山工程的安全設(shè)計(jì)之前，要進(jìn)行充分的試驗(yàn)研究。對(duì)于礦區(qū)的地質(zhì)情況、應(yīng)力分布狀況等要有充分的了解，只有在準(zhǔn)備充分的前提下，才能更好的進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，進(jìn)而保證其合理性。從礦區(qū)的準(zhǔn)備初期到開(kāi)采過(guò)程，再到后期的采空區(qū)處理等一系列過(guò)程，都要有具體的安全設(shè)計(jì)線(xiàn)路，

理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，那么礦區(qū)工程中的巖體力學(xué)就是采礦工程的重要理論基礎(chǔ)。它為礦山工程的開(kāi)采和開(kāi)展實(shí)際工作提供了理論依據(jù)。特別是在采空區(qū)的治理問(wèn)題中，巖體力學(xué)的運(yùn)用更是至關(guān)重要。對(duì)于處理可能陷落的礦山采空區(qū)，需要采用垮落或者填充的方法，使用有效的技術(shù)手段支撐礦洞，保證礦區(qū)巖體的完整性。還可以通過(guò)巖體力學(xué)的研究確定合適的處理方法，從而保證經(jīng)濟(jì)效益與礦山工程的安全問(wèn)題都能得到解決。

總而言之，礦山工程的安全設(shè)計(jì)直接關(guān)系著礦區(qū)工作人員和施工機(jī)械的安全。因此，對(duì)礦區(qū)工程的安全研究工作才是當(dāng)下的重點(diǎn)工作，對(duì)于礦房的跨度研究、礦柱的安全尺寸確定以及處理采空區(qū)的工作，是最主要的安全設(shè)計(jì)重點(diǎn)。要保證專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)與實(shí)際工作相結(jié)合，從而使礦區(qū)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益最大化，保證礦山工程的施工安全，促進(jìn)我國(guó)礦山工程持續(xù)、健康的發(fā)展。

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