2010年安全工程师《安全生产技术》重点预习(52)

安全生产技术精讲班第 58 讲讲义第一节 矿山安全基础知识【考试大纲要求】：1、了解井巷施工程序和原则、井巷掘进的主要施工方法；2、熟悉井巷支护及维护的技术要点，井巷施工中常见的灾害事故类型及特征；3、掌握井巷施工中各个环节的安全技术措施及管理要求，矿用爆破器材的分类、性能、安全使用方法和保管、储运要求，预防和治理常见灾害事故的技术措施。4、了解各类矿山的主要采矿（煤）方法和分类；【教材内容】：第七章 矿山安全技术第一节 矿山安全基础知识 一、井巷施工安全(一)井巷施工程序和基本原则井巷是为进行采掘工作在岩层或煤层内所开凿的一切空硐。井巷工程包括井筒、井底车场巷道及硐室、主要石门、运输大巷、采区巷道及回风巷道等全部工程。这些工程中有一些工程构成连锁工程项目，也可以称为矿井建设关键线路或主要矛盾线，也就是决定矿井建设最短总工期的、只能按顺序施工的路线。该线路上的各单位工程统称关键工程，包括井筒、井底车场重车线、主要石门、运输大巷、采区车场、采区上山、最后一个采区切割巷道或与风井贯通巷道、风井等。(二)井巷掘进的主要施工方法根据施工方法及地层赋存条件的不同，井筒(或巷道)施工分为普通凿井法与特殊凿井法。普通凿井法是在稳定或含水较少的地层中采用钻眼爆破或其他常规手段凿井的方法。特殊凿井法是在不稳定或含水量很大的地层中，采用非钻爆法的特殊技术与工艺的凿井方法。通常采用的有冻结法凿井、钻井法凿井、注浆凿井法凿井。1普通凿井法普通凿井法一般采用钻眼爆破的方法。在岩体上钻凿一定直径、一定深度及数量的炮眼，并在炮眼装入炸药，靠炸药爆炸的力量破碎岩体，从而达到井巷掘进的目的。它的优点是操作简单，易于掌握，设备简单，安全可靠，可以根据要求，在岩体中钻爆出不同形状，不同深度的井筒或巷道。根据炮眼深度与直径的不同，我国将钻爆法分为浅孔爆破法、中深孔爆破法和深孔爆破法。炮眼直径小于 50mm，深度小于 2m 时称为浅孔爆破，多用于井巷工程；炮眼直径小于 50mm，深度 24m 称为中深孔爆破，多用于井筒及大断面硐室掘进；炮眼直径大于 50mm、深度大于 5m 则称为深孔爆破，主要用于立井井筒及溜煤眼、大断面硐室以及露天开采的台阶爆破。 2特殊凿井法特殊凿井法是当井筒(或巷道)穿过不稳定含水地层时，一般是第四系和第三系，用普通凿井法无法通过时采用的特殊施工方法。通常指冻结法、钻井法、注浆法。(三)井巷支护及维护。井巷掘进出空间后，都要进行临时支护或永久支护，以防止围岩的破坏。井巷支护的方式主要有以下几种：1锚杆支护与锚喷支护(1)锚杆支护。锚杆支护是单独采用锚杆的支护。掘进后即向巷道围岩钻孔，然后向孔中安装锚杆，必要时也可安装锚索，如在大断面巷道或硐室支护时。目的是使锚杆和锚索与围岩共同作用进行巷道支护。锚杆支护的作用机理有多种：悬吊作用、组合梁作用及挤压连接、加固拱作用和松动圈支护理论等。(2)锚喷支护。锚喷支护又称喷锚支护，联合使用锚杆和喷射混凝土或喷浆的支护。从广义上讲可以将除锚杆支护以外的其他与锚杆联合的支护型式都纳入此范围。如喷浆支护、喷混凝土支护、锚网支护、锚喷网支护、锚梁网(喷)支护以及锚索支护等。2混凝土及钢筋混凝土支护混凝土支护是用预制混凝土块或浇筑混凝土砌筑的支架所进行的支护。钢筋混凝土支护是用预制的钢筋混凝土构件或浇筑的钢筋混凝土砌筑的支架所进行的支护。这两种支护是立井井筒及运输大巷及井底车场所采用的主要支护方式。3棚状支架棚状支架根据材质不同可以分为木支架和金属支架。(四)矿用爆破器材及安全管理矿用爆破器材主要包括炸药和起爆器材。1炸药矿用炸药一般有酸铵类炸药、水胶炸药、硝化甘油炸药和乳胶炸药。其中硝酸铵类炸药是我国矿山最广泛使用的工业炸药。硝酸铵类炸药曾称“硝安炸药”或“硝铵炸药”，是经硝酸铵为主加有可燃剂或再加敏化剂(硝化甘油除外)，可用雷管起爆的混合炸药。该炸药的特点是氧平衡接近于零，有毒气体产生量受到严格限制。硝酸铵炸药均为粉状，用纸包装加工成圆柱形药卷，外涂一层石蜡防水。硝酸铵炸药的贮存期为 46 个月。胶炸药是 20 世纪 70 年代研制成功的新型炸药，是硝酸甲胺的微小液滴分散在以硝酸盐为主的氧化剂水溶液中，经稠化、交联而制成的凝胶状含水炸药。水胶炸药具有抗水性能强、密度高、威力大、安全性好、生产工艺简单、使用方便等特点，无硝酸铵类炸药的主要缺点。化甘油炸药是硝化甘油被可燃剂和(或)氧化剂等吸收后组成的混合炸药。其优点是威力高、耐水(可在水下爆破)、密度大、具有可塑性、爆炸稳定性高。缺点是会“老化”、“渗油”，机械敏度高，生产和使用安全度较差，价格昂贵，已经很少使用。化炸药是通过乳化剂的作用，使以硝酸盐为主的氧化剂水溶液微滴均匀地分散在含有气泡或多孔性物质的油相连续介质中而形成的油包水型膏状含水炸药。有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下工作面或工作地点应使用经主管部门批准，符合国家安全规程规定的煤矿许用炸药。2起爆器材起爆器材可分为起爆材料和传爆材料两大类。雷管是爆破工程的主要起爆材料，导火 线、导爆管属于传爆材料，继爆管、导爆线既可起起爆作用，又可起传爆作用，是两者的综合。(1)雷管。雷管由外界能激发，能可靠地引起其后的起爆材料或各种工业炸药爆轰的起爆材料。雷管有火雷管与电雷管两种。使用导火索引爆的雷管称火雷管，用通电点火引爆的雷管称为电雷管。由于煤矿井下存在瓦斯和煤尘。因此，煤矿井下禁止使用明火起爆，只能采用电能激发的电雷管。电雷管可以分成如下几种：激发后瞬时爆炸的称“瞬发电雷管”，隔一定时间爆炸的称 “延期电雷管”。按延期间隔时间不同，延期电雷管又可以分为“秒延期电雷管”和“毫秒延期电雷管”。延期电雷管是为了提高爆破效果，加大自由面，使工作面各种炮眼的爆炸有一定的先后顺序。此外，还有抗静电性能的雷管，称“抗静电电雷管”。(2)导火索。导火索又叫导火线，用于引爆火雷管。由于导火索点燃后，自身是一发火体，因此不能在有瓦斯或矿尘爆炸的场所使用。(3)导爆索。导爆索又叫传爆线，是以副爆药为索芯，以棉、麻、纤维等为被覆材料， 能够传递爆轰波的索状起爆材料。导爆索可用来传递爆轰波并直接引爆炸药或与之相连的 另一根导爆索。(4)继爆管。继爆管是专门与导爆索配合使用的延期起爆器材，借助于继爆管的微差 延期继爆作用与导爆索一起实现微差爆破。(5)导爆管。导爆管是一种非电起爆器材，不能直接起爆炸药，只能传递爆轰波起爆 雷管，由雷管引爆炸药。导爆管也不能用于有瓦斯或矿尘爆炸危险的作业场所。3爆破材料的安全管理(1)爆破材料的储存。为防止爆破器材变质、自燃、爆炸、被盗以及有利于收发和管理，爆破安全规程规定，爆破器材必须存放在爆破器材库里。爆破器材库由专门存放爆破器材的主要建构筑物和爆破器材的发放、管理、防护和办公等辅助设施组成。爆破器材库按其作用及性质分总库、分库和发放站；按其服务年限分为永久性库和临时性库两大类； 按其所处位置分为地面库、永久性硐室库和井下爆破器材库等。(2)爆破材料的运输。爆破器材运输过程中的主要安全要求是防火、防震、防潮、防冻和防殉爆。爆破材料的运输包括地面运输到用户单位或爆破材料库，以及把爆破材料运输 到爆破现场(包括井下运输)。地面运输爆破器材时，必须遵守中华人民共和国民用爆炸物品管理条例中有关规定。在井下运输要符合爆破安全规程的有关规定。(3)井下爆破作业的安全要求。井下爆破作业必须使用符合国家标准或行业标准的爆破器材。凡从事爆破工作的人员，都必须经过培训，考试合格并持有合格证。爆破作业必须按爆破设计说明书或爆破说明书进行。禁止进行爆破器材加工和爆破作业的人员穿化纤衣服。煤矿井下进行爆破作业必须严格遵守煤矿安全规程的相关规定。二、矿山开采安全二、矿山开采安全(一)采矿方法对于一个具体矿床，根据地质条件和岩石力学资料，在符合生产安全的要求下，选择合理的采矿方法，能取得最大的经济效益。采矿方法可大致分为露天开采、地下开采和液体开采 3 种基本采矿方法。1.露天开采用一定的开采工艺，按一定的开采顺序，剥离岩石、采出矿石的方法。即在露天条件下，将埋藏较浅的矿石，从矿坑露天矿、山坡露天矿或剥离露天矿进行开采。包括挖掘一系列顺序的沟槽。露天开采工艺按作业的连续性，分间断式、连续式和半连续式。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件；连续式工艺劳动效率高，易实现生产过程自动化，但只能用于松软矿岩；半连续式工艺兼有以上两者的特点，但在硬岩中，需增加机械破碎岩石的环节。2.井工(地下)开采(1)井工采煤方法井工煤矿采煤方法虽然种类较多，但归纳起来，基本上可以分为壁式、柱式两大体系。 1)壁式体系采煤法根据煤层厚度不同，对于薄及中厚煤层，一般采用一次采全厚的单一长壁采煤法；对于厚煤层，一般是将其分成若干中等厚度的分层，采用分层长壁采煤法。按照回采工作面的推进方向与煤层走向的关系，壁式采煤法又可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法两种类型。(1)缓倾斜及倾斜煤层单一长壁采煤法。缓倾斜及倾斜煤层采用单一长壁采煤法所采用的回采工艺主要有炮采、普通机械化采煤(高档普采)和综合机械化采煤 3 种类型。在选择回采工艺方式时，应结合矿山地质条件、设备供应状况、技术条件以及技术管理水平和采煤系统统一考虑。炮采工作面回采工序包括：破煤、装煤、运煤、推移输送机、工作面支护和顶板控制六大工序。普通机械化采煤是用浅截式滚筒采煤机落煤、装煤，利用可弯曲刮板输送机运煤，使用单体液压支柱(或摩擦金属支柱)和铰接顶梁组成的悬臂式支架支护的采煤方法。综合机械化采煤是指采煤的全部生产过程，包括落煤、装煤、运煤、支护、顶板控制以及回采巷道运输等全部实现机械化的采煤方法。综合机械化放顶煤开采技术。我国放顶煤开采主要是指长壁综合机械化放顶煤开采(以下简称综放开采)。综放开采的实质是沿煤层底部布置一个长壁工作面，用综合机械化方式进行回采，同时充分利用矿山压力作用(特殊情况下辅以人工松动方法)，使工作面上方的顶煤破碎，并在支架后方(或上方)放落、运出工作面的一种井工开采方式。2)柱式体系采煤法柱式体系采煤法分为 3 种类型：房式、房柱式及巷柱式。房式及房柱式采煤法的实质是在煤层内开掘一些煤房，煤房与煤房之间以联络巷相通。回采在煤房中进行，煤柱可留下不采；或在煤房采完后，再回采煤柱。前者称为房式采煤法，后者称为房柱式采煤法。2金属非金属地下矿山采矿方法根据矿石回采过程中采场管理方法的不同，金属非金属矿山地下采矿方法可分为空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法等。1)空场采矿法空场采矿法在回采过程中，采空区主要依靠暂留或永久残留的矿柱进行支撑，采空区始终是空着的，一般在矿石和围岩很稳固时采用。根据回采时矿块结构的不同与回采作业特点，空场采矿法又可分为全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿活、分段矿房法和阶段矿房法等。(1)全面采矿法。在薄和中厚的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角一般小于 30)矿体中，应用全面采矿法。该方法的特点是：工作面沿矿体走向或倾向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿留下，呈不规则的矿柱以维护采空区，这些矿柱一般作永久损失，不进行回采。(2)房柱采矿法。房柱采矿法用于开采水平和倾斜的矿体，在矿块或采空区矿房和矿柱交替布置，回采矿房时，留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶块岩石。它比全面采矿法适用范围广，不仅能回采薄矿体，而且可以回采厚和极厚矿体。矿石和围岩均稳固的水平和缓倾斜矿体，是这种采矿方法应用的基本条件。(3)留矿采矿法。工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出 13 左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出，即大量放矿。这种采矿方法适用于开采矿石和围岩稳固、矿石无自燃性、破碎后不结块的急倾斜矿床。(4)分阶段矿房法。分阶段矿房法是按矿块的垂直方向，再划分为若干分段；在每个分段水平布置矿房和矿柱，中分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱并同时处理采空区。(5)阶段矿房法。阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法。根据落矿方式的不同又可分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法。前者要求在矿房底部进行拉底，后者除拉底外，有的还需在矿房的全高开出垂直切割槽。2)崩落采矿法崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着崩落矿石，强制(或自然)崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。主要包括单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法、阶段崩落法。(1)单层崩落法。单层崩落法主要用来开采顶板岩石不稳固、厚度一般小于 3m 的缓倾斜矿层。将阶段矿层划分成矿块，矿块回采工作按矿体全厚沿走向推进。当回采工作面推进一定距离后，除保留回采工作所需的空间外，有计划地回收支柱并崩落采空区的顶板，用崩落顶板岩石充填采空区，以控制顶板压力。按工作面形式可分为长壁式崩落法、短壁式崩落法和进路式崩落法。(2)分层崩落法。分层崩落法按分层由上向下回采矿块，每个分层矿石采出之后，上面覆盖的崩落岩石下移充填采矿区。分层回采是在人工假顶保护下进行的，将矿石与崩落岩石隔开，从而保证了矿石损失和贫化的最小化。(3)有底柱分段崩落法。此法也称有底部结构的分段崩落法，其主要特征是：按分段逐个进行回采；在每个分段下部设有出矿专用的底部结构。分段回采由上向下逐分段依次进行。该采矿方法又可分为水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法。(4)无底柱分段崩落法。无底柱分段崩落法中分段下部未设有专用出矿巷道所构成的底部结构；分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行。(5)阶段崩落法。其基本特征是回采高度等于阶段全高。可分为阶段强制崩落法与阶段自然崩落法。阶段强制崩落法又可分为设有补偿空间的阶段强制崩落法和连续回采的阶段强制崩落法。3)充填采矿法随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法叫充填采矿法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。充填采空区的目的，主要是利用所形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防有自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向充填采矿法又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同，又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。(1)单层充填采矿法。此法适用于缓倾斜薄矿体，在矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、一次按矿体全厚回采，随工作面的推进、有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板崩落。(2)上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步骤回采矿房，第二步骤回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层进行，随着工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井中。矿房采到最上面分层时，进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后，再进行回