非煤矿山常见事故与预防（上）——透视冒顶片帮和矿井透水事故

非煤矿山常见事故与预防（上）
——透视冒顶片帮和矿井透水事故

在全国“第十个安全生产月”活动期间，湖南省安全监管局将针对重点行业企业常见的事故隐患，组织开展“专家一堂课”活动，让非煤矿山、危险化学品、烟花爆竹、冶金等行业企业从业人员普遍接受一次安全教育。本期专家大讲堂由湖南第一工业设计研究院矿山专家文际坤为我们讲授《非煤矿山常见事故与预防》，这也是“专家一堂课”之一。讲堂分上下两期，本期为大家介绍的是冒顶片帮和矿井透水事故与预防。

改革开放以来，我省矿山企业蓬勃发展，为国民经济高速增长作出了很大贡献。但由于矿山工作环境和工作条件的特殊性，矿山企业发生各种自然灾害和人身伤亡事故的几率较高。增强安全意识，掌握安全知识，提高从业人员的安全素质，成为了一项迫切任务。就我省来说，非煤矿山种类繁、分布广、规模小、户数多、基础差，一直是事故多发的领域，每年安全事故死亡人数仅次于交通事故和煤矿事故，在各行业中位居第三位。非煤矿山事故以冒顶片帮、矿井透水、中毒窒息、边坡事故为常见。

一、冒顶片帮事故

冒顶片帮一直是地下矿山开采中最受关注的矿山安全问题。统计资料表明，冒顶片帮事故发生比例居各种矿山事故之首，死亡人数的比率也最高。

从图1-1可知，2010年全国非煤矿山生产安全死亡事故中，冒顶片帮事故高居榜首，比例约为25.03%。

图1-1 2010年全国非煤矿山主要事故类型死亡人数比例图

什么是冒顶片帮

冒顶、片帮是地压显现的结果。岩石在地壳内部是处于应力平衡状态，矿山开采、切割岩矿导致井巷周围的应力重新分配，致使岩矿发生变形、开裂、移动和破坏。如果技术措施和组织管理不当，就可能形成顶板岩石的冒落。按照冒落的部位，顶部垮塌称为“冒顶”，侧壁坍塌称为“片帮”。二者常同时发生，统称为冒顶片帮。

顶板岩体冒落造成伤害的叫冒顶（落）事故。依其冒顶片帮的范围，一般可分为大冒顶、局部冒顶、松石冒落三种。大冒顶通常发生在沉积矿床开采的矿山。例如：2006年8月19日19时10分，湖南省石门县蒙泉镇天德石膏矿、澧南石膏矿两矿井下冒落约2.72万m2，造成9人死亡，3人受伤的较大事故。局部冒顶和松石冒落，统称冒顶事故。这类冒顶事故多发生在顶板比较破碎的工作面；岩层层理、节理、断裂比较发育，易离层的工作面；超深矿井和爆破通风后排除工作不当的工作面。

冒顶片帮事故的诱因

冒顶片帮事故的发生，一般与生产管理、物质技术、冒险作业等多方面因素有关。各自的比例见图1-2。

图1-2 冒顶片帮事故分类统计

具体诱因有：

1、采矿方法不合理和顶板管理不善

采矿方法不合理，采掘顺序、凿岩爆破、支架放顶等作业不妥当，是导致此类事故的重要原因。例如，某铁矿不考虑本矿的矿床地质与开采技术条件，生搬硬套某锑矿护顶层的经验，发生顶板冒落致使5人死亡的惨痛事故。

2、缺乏有效支护

支护方式不当、不及时支护或缺少支架、支架的支撑力和顶板压力不相适应等是造成此类事故的另一重要原因。尤其是遇顶板岩石破碎时，缺乏有效支护极易造成顶板突然冒顶或片帮。例如，某矿采场顶板与底盘的走向断层相交形成了三角岩构造，对此本应选用木垛与支柱联合支护方案，但矿方只打了40多根立柱，顶板来压后，立柱大部分被压坏，发生了冒顶事故。

3、检查不周和疏忽大意

冒顶事故一般多发生于爆破后1～2小时内，这段时间往往又正好是工人在顶板下作业的时间。如果事先缺乏认真、全面的检查，疏忽大意，检查走过场，马虎了事，甚至没有检查，就会造成局部冒落及浮石砸人事故。

4．浮石处理操作不当

处理浮石时，撬前落后，撬左落右，撬小落大等。还有处理浮石时站立的位置不当，撬毛工的操作技术不熟练和安全意识不强等。有矿山就曾发生落下浮石砸死撬毛工的事故。

5、受外力震动，浮石突然脱落

大多数矿采用爆破方式进行采矿，由于炸药爆炸产生的冲击波和地震效应，使一些浮石受震动突然落下，导致伤亡事故发生。

6、顶板岩石因物理性质变化而冒落

某矿的二长斑岩吸水后膨胀，强度降低，在无任何征兆的情况下突然脱落砸死2人。

7、地质构造等自然条件影响

如果矿岩节理、层理、裂缝发育，或为地质构造所破坏，形成压碎带，或由于地下水的作用，改变了工作面正常压力状况，容易发生冒顶片帮事故。对于回采工作面的地质构造不清楚，顶板的性质不清楚（有的有伪顶，有的无伪顶，还有的无直接顶只有老顶），容易造成冒顶事故。

8、地压活动

有些矿山开采深度不断加深，没有对采空区及时进行处理，受到地压活动的危害，频繁引发冒顶事故。

9、违规生产，乱采滥挖。

具体表现在不按计划组织生产或根本就不具备生产条件，见矿采矿，采富弃贫，杀鸡取卵，乱采滥挖，采到哪算哪。

10、防护用品使用不当

由于没有正确使用防护用品，遇到冒顶事故造成工人伤亡的现象常有发生。如：有的由于安全帽带没按要求佩戴，冒落浮石砸落安全帽，使人员受伤；有的工人安全帽没按规定系带，低头时安全帽落下，正好被顶板冒落的浮石击中，造成伤亡事故。

冒顶前的预兆

大多数情况下，在冒顶之前，由于压力的增大，顶板岩石下沉，使支架开始发出断裂声，而后逐渐折断。同时，还能听到顶板岩石发出“啪、啪”的破裂声。随着顶板岩石进一步破碎，顶板会掉落小碎石，尔后便开始冒落。

顶板冒落之前，岩石被破坏的初期，其破碎的响声和频率都很低，常常在井下工作人员还没有听到之前，老鼠在洞里已经听到了。所以在井下岩层大破坏或大冒落之前，有时会看到老鼠“搬家”，甚至可以看到老鼠像受惊的野马到处乱窜。

当听到或者看到上述冒顶预兆时，井下工作的人员必须立即停止工作，从危险区撤到安全地点。必须注意的是，一些节理发育、裂缝较多的顶板，有可能发生突然冒落，且在冒落前没有任何预兆。

冒顶片帮事故的预防

要防止冒顶片帮事故的发生，必须严格遵守安全技术规程，从多方面采取综合预防措施。

1、选用合理的采矿方法

选择合理、安全的采矿方法，制定具体的安全技术操作规程，建立正常的生产秩序，坚持正规循环作业，是防止冒顶片帮事故的重要措施。

2、搞好地质调查工作

对于工作面推进地带的地质构造要调查清楚，通过危险地带时要采取可靠的安全措施。

3、加强工作面顶板的管理与支护的维护

在不稳固的岩层中掘进井巷，应及时支护。在松软或流砂岩层中掘进，永久性支护至掘进工作面之间，应架设临时支护或特殊支护。

要选择合理的支护方式，支架要有足够的强度。采用锚杆、喷射混凝土支护、锚喷联合支护等方法维护采场和巷道的顶板时，支护要及时。

必须加强工作面顶板的管理，对所有井巷均要定期检查，发现有弯曲、歪斜、腐朽、折断、破损的支架，必须及时进行更换或维修。

4、及时处理采空区

矿山开采应处理好采矿与采空区处理的关系。采用正确的开采顺序，减少暴露空区，缩短空区暴露时间，及时充填、支护或崩落采空区。

5、加强对顶板和浮石的检查与处理

“敲帮问顶”是一项灵活有效的松石检测方法，目前仍在井下矿山广泛使用。但撬棍检查处理松石时，有一定的局限性。资料表明，当松石厚度大于0.4米，面积大于1.5平方米时，“敲帮问顶”就无济于事。一些先进矿山企业在使用传统的方式进行“敲帮问顶”时，还同时使用超声探测、红外线辐射检测等先进检测方法。

冒顶事故的自救措施

迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆，而当时又难以采取措施防止顶板冒落时，最好的避灾措施是迅速离开危险区，撤退到安全地点。

遇险时要靠帮贴身站立或到木垛处避灾。从发生冒顶事故的实际情况来看，顶板沿岩壁冒落是很少见的。因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险者应靠岩帮贴身站立避灾，但要注意片帮伤人。另外，冒顶时可能将支柱压断或摧倒，但在一般情况下不可能压垮或推倒质量合格的木垛。

遇险后立即发出呼救信号。冒顶对人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险者应立即采用电话汇报、呼叫、敲击钢轨、管道和岩石（注意：岩块可能造成新的冒落时，则不能敲打，只能呼叫）等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救护人员进行抢救。

遇险人员要积极配合外部的营救工作。冒顶后被埋压的人员不要惊慌失措，在条件不允许时切忌采用猛烈挣扎的办法脱险，造成事故扩大。被隔堵受困的人员，应维护好自身安全，配合外部的营救工作，为提前脱险创造良好条件。

保持良好的心态避灾自救：① 要正视已发生的灾害，切忌惊慌失措，坚信领导和工友一定会积极进行抢救。尽量减少体力和氧气消耗，有计划地使用饮水、食物和照明等，做好较长时间避灾的准备。② 力所能及地维护加固冒落地点和躲避处的支架，以防止冒顶进一步扩大。 ③ 如被困地点有压风管，供水管，应打开压风管输送新鲜空气，但要注意保暖；开放水管，适时饮水。

二．矿井透水事故

矿山采掘活动总会直接或间接破坏含水层，引起地下水涌入矿坑。从此种意义上讲，矿坑充水难以避免。据统计，我国2001～2009年发生矿山透水事故511起，死亡3245人。如图2-1所示。

图2-1 2001～2009年透水事故统计

但是，防止矿坑透水，保证矿井安全生产不仅可能也是必须做到的。

发生矿井水灾的原因

总结过去发生的矿井水灾，其主要原因有：

1、地面防洪、防水措施不完善，或有措施执行不力，地表水（多为雨季降水）大量灌入井下。

2、水文地质条件不清，井巷接近强含水层、导水断层、老空积水、陷落柱、封堵不良钻孔，未事先探放水，盲目施工。

3、井巷位置设计不当，过分接近强含水层等水源，或留设的防水矿岩柱厚度偏小，施工后，因地压和水压共同作用而发生顶、底板透水。

4、乱采乱掘，破坏了防水矿岩柱；井巷施工质量伪劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂导致透水；或工程钻孔在固井止水前误穿巷道，导致顶板含水透水。

▲某非煤矿山发生透水事故后，救援人员在矿硐内搜救被困人员

5、积水巷道测量错误，导致新掘巷道穿透积水区；巷道掘进方向偏离了探水钻孔方向，与积水区掘透。

6、排水设备能力不足或设备不完好。井下水仓未按期清泥，容量减小；排水能力不足，涌水量长时间大于排水量，且采取措施也无法补救；井下未构筑防水门或虽有而透水时无法顺利及时关闭。

7、水泵房没有敷设备用的独立电源，原有供电电源故障且长时间不能修复。

8、疏忽：出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。

各种透水的特征

矿井透水有大有小，情况各异。一旦遇有透水现象，应注意它的特征，以便判断水源，有针对性采取措施。

1、老窿水透水

一般由上而下；瞬时水量很大，来势凶猛，其后水量迅速减小；由于水在地下封闭积存时间长，水有色有味。

2、地表水渗入

其颜色随地表水的颜色而定，雨季洪水渗入井下一般混黄，有时带有泥沙或地表杂物；洪水来临时（有滞后时间）水量变大，雨水过后水质变清，水量变小。

3、含水层透水

由于水文地质条件千差万别，透水情况多种多样。孔隙裂隙水一般从岩层裂缝里流出，水质清澈透明，无味，水量达到一定数值后开始稳定，如果不进行封堵，会成为常年流水。

4、强含水层透水

一般有水量由小变大的过程，水从裂缝或溶洞中涌出，有压力、翻水，初始水色呈灰白色，以后变清，无色无味，清凉可口，随着透水通道加大，水量急剧上升，随高压水的大量喷出会再次造成岩层破裂，并伴有岩层与水交杂的巨响。

发生矿井透水的预兆

1、发潮。采掘工作面的矿岩变得发暗潮湿。

2、出现雾气。井下空气中含有大量水蒸汽，湿度较大，当采掘工作面接近积水区时，水蒸气变成雾气。

3、矿岩壁挂汗。当工作面接近积水区时，因受水压作用，水透过矿岩壁并聚成水珠现象，看起来就像人出汗一样。

4、滴水或流水。这种现象是发汗进一步发展的结果。证明工作地点与积水区的距离越来越近，矿岩隔水性越来越差，抗压能力越来越低，总的情况越来越严重。

5、挂红。这种现象往往是流水出现后产生的。表明水内含有铁的氧化物，或硫铁矿物等，出现“挂红”一般认为是接近老窿积水的象征。

6、空气变冷。工作面接近大量积水区以后，气温降低，感到发凉。

7、岩层发出嘶嘶水叫。这种声音，很像低沉的雷鸣声或不开锅的声音，这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。

8、顶板来压，产生裂缝，出现淋水。地板鼓起，有时出现压力射流。

9．钻孔底发软或出水。用探水钻探水时，如发现钻孔底发软，钻屑发潮，就说明钻杆已接近积水区，如继续钻就有出水可能。

发现透水预兆的紧急处理

掘进工作面或其他地点不管发现上述何种透水预兆，都必须立即停止工作，并报告调度室或主管矿长，采取安全措施。

若是水情紧急，透水即将发生，必须立即发出警报，迅速采取果断措施（启动备用水泵等）进行处理，防止淹井，并及时撤出所有受水害威胁的人员。

如果透水已经发生，各工作地点人员必须迅速向高标高的巷道往上撤离。

探水作业注意的安全事项

矿井水害的防治措施概括起来主要有：防治地表水涌入矿井、探放水、疏放排水、留设防水矿（岩）柱、设置水闸门或水闸墙、注浆堵水、截流地下水；建立防治水保障制度、加强水文地质工作，做好矿井涌水、积水预报等。各矿山的自然情况各不相同，可以有针对性地选择相应防治水措施。就井下矿工来讲，重点是注意探水作业安全。

1、探水工作面要加强支护，以防高压水冲垮巷壁及支架。

2、探水工作地点挂牌，明确探水眼位置、方向、眼数、钻孔深度。打钻前要清理好巷道，准备好水沟或其他水路。

3.、在工作地点或附近安装电话。

4、应有良好照明和畅通的人行道；巷道的一侧悬挂绳子（或利用管道）作扶手。

5.、水压大的探水眼要装套管，装水闸阀，便于调节水量。

6、探水钻机后面、前面给进手把活动范围内不得站人，以防高压水将钻杆顶出伤人；或者手把翻转打人。

7、钻凿探水孔时，若发现岩石变软，或沿钻杆向外流水超过正常凿岩供水量等现象，应立即停止凿岩，固定钻杆，严禁移动钻机和拔钻，并立即报告主管矿长采取安全措施。

这方面的教训是刻骨铭心的：2010年7月20日上午10点，花垣县振兴锰矿（文华矿硐）3人在打探水钻，钻孔涌水大，便拔出钻杆堵水；由于水压大，堵水失败。于是，又叫来3人。6人共同用木棍包布将钻孔堵住。水堵住7～8小时后透水，致10名矿工遇难。

8、防中毒。对老采空区、硫化矿床氧化带的溶洞、与深大断裂有关的含水构造以及被淹井巷探放水作业时，为预防被水封住的、或水中溶解的有害气体，应事先采取通风安全措施，并使用防爆照明灯具。发现有害气体、易燃气体泄出，应及时采取处置措施。

透水时的避灾方法

1、矿井一旦发生透水事故，在场工作人员应将灾情向矿领导汇报，作业人员应听从班组长指挥，迅速撤离。

2、熟悉避灾线路。俗话说“水往低处流，人往高处走”。透水时，应根据应急救援预案中规定的避灾路线，撤离到上一个中段或地面。

3、行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或其他固定物体（压风管等），尽量避开压力水头和泄水主流，并注意防止被水中滚动废石和木料撞伤。

4、如透水后破坏了巷道中的照明和路标，迷失行进方向时，遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。

5、在撤退沿途和所经过的巷道交叉口，应留设指示行进方向的明显标志，以提示救护人员的注意。

6、人员撤退到井底车场，需从梯子间上去时，应遵守秩序，禁止慌乱和争抢。行动中手要抓牢，脚要蹬稳，切实注意自己和他人的安全。

7、如果唯一的出口被水封堵无法撤退时，应有组织的在独头工作面躲避，等待救护人员的营救。严禁盲目潜水逃生等冒险行为。独头巷道，如不漏气，即使低于外部最高水位时也不会全部被淹没，仍有空气存在。务必要心情平静、适量喝水、躺卧待救是可能生还的。2010年7月20日花垣县振兴锰矿透水，有4人进入一上山档头面。其中一人为逃生强行进入水淹大巷潜出被淹死；其他3人于9天后获救。

本期专家 / 文际坤

国家注册咨询工程师、 国家注册采矿工程师、高级地质工程师、高级职业经理人、湖南省安全生产专家委员会专家、湖南省国土资源厅矿山环评专家。现任职于湖南第一工业设计研究院(原煤炭工业部长沙设计研究院)，长期从事矿山水文地质、“三下一上”开采、开采沉陷与损害的科研和设计工作。曾荣获全国煤炭协会（部级）工程咨询成果二等奖一次，湖南省工程咨询成果一等奖两次。

■责任编辑 林 洁