某矿井片帮冒顶事故的原因分析及应对措施

李忠水

(中核浙江衢州铀业有限公司 浙江 衢州市 324008)

0 前言

矿(压)灾害的常见类型为采掘工作面的冒顶片帮、采场顶板的大范围垮落和冲击地压(岩爆)。2008年4月24日某矿井发生一起片帮冒顶事故，导致一人死亡，作业铲运机受到严重损坏。该矿井因此停产整顿一个月，企业损失巨大。为防止类似事故再次发生，技术人员经调查分析，结合现场实际总结了造成这次事故的原因，并提出了相应的对策和措施。

1 事故概况

2008年4月24日晚班，某矿井出矿铲运班司机陈某根据安排，到某采场出矿，此外当班的还有在邻近采场作业的另一位司机和一位安全人员，该采场当时出矿即将结束，只进行一些清场工作。陈某在清理上盘碎矿时，铲斗不断撞击上盘绿色层，导致绿色层片帮引起顶板冒顶，造成人、车被掩埋，司机陈某经抢救无效死亡，铲运机受到严重损坏。

2 片帮冒顶事故的原因分析

(1)矿岩地质构造复杂。发生事故的采场地处F4、F6断层交错点，两断层倾角较大，矿岩比较破碎。另外该矿井的地质构造特殊:矿石和底板岩石较稳固，流纹岩的普氏硬度系数f=10～12，顶板为绿色层(凝灰岩)，稳固性较差，遇水易塌落，f=6～10，在断层处有淋水，同时采场顶板水平节理发育，易引发片帮冒顶事故。

(2)地压活动。采场东部有一条较大压扭性断层F4，受该构造影响，整个采场顶板岩性较破碎。受采掘爆破震动及冲击波的影响，原岩应力遭破坏，地压活动频繁，经常有岩爆现象。

(3)思想麻痹，疏忽大意。该采场从－15 m中段上采开始，由于受断层的影响，地压较大，在生产过程中采取了行之有效的安全技术措施，采场的顶板相对稳定。但此次事故发生前，采场顶帮均无异样，从而放松了警惕。实际上岩石内部蕴藏着横向裂隙。作业人员思想麻痹，疏忽大意，进入工作面前，没有认真检查和执行敲帮问顶制度。

(4)凿岩工、爆破员及铲运司机技术不熟练。由于采场上盘为绿色层，按技术规程应留50 cm左右的矿石护顶，但凿岩工在接近绿色层操作时没有很好控制，眼底往往超过绿色层，而爆破员既没堵孔也没有减少药量，爆破后使绿色层暴露影响顶板稳定。另外铲运机司机对上盘的边角碎矿铲装方法有问题，在铲装不顺的情况下，铲斗不断撞击不稳定的绿色层，致使绿色层片帮引起冒顶事故。

(5)采矿强度低，采矿循环周期长。该矿井属缓倾斜矿体，找边时间长，找边时间平均占采矿时间的40%左右。爆破冲击波不断对采场顶板及边帮的撞击和震荡，严重影响采场顶板的稳定性，使原本的顶板矿岩内产生横向裂隙。此外井下空气潮湿且裂隙水增加，使绿色层长时间暴露在空气中，遇水易塌落。

3 防范措施

3.1 做好地质调查工作

认真细致调查和整理地质资料，对采掘工作面经过区域的地质构造调查清楚。通过地质构造带时，采取可靠的安全技术措施，选择合理的采矿方法，制定具体的安全技术操作方法，建立正常的生产和作业制度。

3.2 控制采场空顶高度

出矿后采场空顶高度控制在4.0 m之内。当矿体围岩稳固，允许“两采一充”时，出矿后空顶高度应控制在6 m之内，这样易对采场顶板进行处理。根据经验超过6 m的采场顶板很难觉察到顶板的变化，顶板浮石也难发现。

3.3 控制采场顶板暴露面积

落矿后采场顶板暴露面积控制在600 m2以内。由于地质条件变化，矿体长度、厚度过大时，可采取以下措施控制采场顶板面积:

(1)该矿井矿体较大，为有效管理采场，按规程要求把整个矿体分成几个部分，形成相应的采场矿房开采，采场实行阶梯式布置、后退式开采，每个相邻采场之间用500 mm厚的砼隔离墙分开，必须确保单个采场作业面的顶板暴露面积在600 m2之内。相邻采场须形成阶梯开采，前一采场超前后采场1～2个分层。

(2)当矿体变化较大面积超规范要求的采场，或地质条件较复杂时，把采场分割成两部分分别开采，先进行矿体上盘上采，采到相应面积(能保证安全)时停下来，进行充填作业及砼隔墙的施工，完成后再进行矿体下盘的上采及充填，从而避免采掘人员和设备在高空下作业。

3.4 使用正确可靠的作业方式

对于采场切割、找边，采矿作业人员根据物探人员的跟班指导进行找边。找完边后须打竖向眼(即上采眼)，上采眼须根据矿体的产状控制炮眼深度，特别是靠近矿体上盘时，打眼严格控制炮眼深度和角度，炮眼深度以接触到上盘绿色层必须停止打眼。装药放炮时靠近矿体上盘装药量相对较少，使矿体上盘保持一定厚度(50 cm)的护顶矿，增强顶板的稳定性，最大可能避免上盘绿色层的暴露。对采场边角碎矿特别是上盘的碎矿铲装尽量减少使用铲运机，可辅助人工将碎矿搬运至采场安全地点再用铲运机铲装，避免机械对上盘顶板的撞击。另外对顶板稳定性差的采场，可用电耙将矿石耙至采场入口，铲运机在采场入口出矿，可避免铲运机在落顶后的采场空顶下作业。

3.5 适当留矿柱，进一步提高顶板的稳固性

在采场切割、上采过程中，适当地留矿柱对增强采场顶板的稳固性能起到较好的效果，特别是靠近矿体上盘的矿柱。另外用采场废石进行充填，以支撑部分矿体上盘顶板。对必须预留矿柱但品位高的地段提前浇筑混凝土柱。

3.6 加强顶板、边帮检查，关注地压活动情况

每次进入采场须及时处理顶板、边帮浮石，经常注意采场围岩的应力变化，发现问题及时处理，对采场顶板、边帮检查、处理，采掘施工单位必须落实管理责任人，能现场处理必须立即进行处理，不能现场处理的及时上报，并作好记录，制定相关措施进行处理。对地压相对较大及地质构造复杂的采场要定期观察地压变化情况，分析地压活动规律，避免地压活动造成的损失。

3.7 加大采矿强度，缩短采矿循环时间，及时处理采空区

合理安排采场个数，作业相对集中。对于在作业的采场，增加采矿班次，从而提高采场的采矿强度，降低顶板管理难度。采用充填法处理采空区，充填要及时，加大充填强度，缩短充填时间。充填时要求到边，特别对缓倾斜矿体的上盘，必须做到密实接顶，从而达到卸载顶板压力的效果。

3.8 加强作业人员安全培训、安全责任教育

加强井下采场作业人员的岗前和在职培训，提高作业人员的安全意识，增强安全责任感。真正做到“人人为安全，安全为人人”，使安全意识深入人心。

4 措施实施效果

事故采场通过加强管理和得当的措施，未再发生片帮冒顶事故，同时贫化和损失也得到有效控制，达到高效安全回收资源。另外其他采场也同时严格按照上述措施进行有效管理，2008年至今再未发生类似事故。

5 结论

片帮冒顶事故，是地下矿山发生的常见事故，也是各矿山企业重点关注的工作。防止采掘工作面的冒顶片帮、采场顶板大范围垮落事故的发生，必须严格遵守安全技术规程，应从多方面采取综合预防措施。

［1］中国安全生产协会注册安全工程师工作委员会编写.安全生产技术［M］.北京:中国大百科全书出版社，2008.

［2］GB16423－2006.金属非金属矿山安全技术规程［S］.

［3］采矿手册编委会.采矿手册(第4卷)［M］.北京:冶金工业出版社，1991.

［4］刘彦宾，冯煜彪，贺富领，等.浅谈非煤矿山地下采空区处理措施［J］.采矿技术，2010，10(5):55-56.

［5］解世俊.金属矿床地下开采［M］.北京:冶金工业出版社.