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金属矿山安全现状与防治新技术
2011-08-11
矿山安全是采矿工业可持续发展的重要组成部分,已广泛引起各国政府的高度重 视。评析了金属矿山事故现状及其原因,对矿山工程地质灾害类型及其隐患进行了探讨, 介绍了国内外金属矿山安全事故防治新技术。
第 3 卷 第 2 期 Vol. 3 No. 2 采 Mining Technology 矿 技 术   2003 年 6 月 Jun.   2003   金 属 矿 山 安 全 现 状 与 防 治 新 技 术 周 爱 民 长 沙 矿 山 研 究 院 , 湖 南 长 沙 410012) ( 摘 要 :矿 山 安 全 是 采 矿 工 业 可 持 续 发 展 的 重 要 组 成 部 分 ,已 广 泛 引 起 各 国 政 府 的 高 度 重 视 。 评 析 了 金 属 矿 山 事 故 现 状 及 其 原 因 ,对 矿 山 工 程 地 质 灾 害 类 型 及 其 隐 患 进 行 了 探 讨 , 介 绍 了 国 内 外 金 属 矿 山 安 全 事 故 防 治 新 技 术 。 关 键 词 :金 属 矿 山 ;矿 山 安 全 ;安 全 事 故 ;地 质 灾 害 ;可 持 续 发 展 ;安 全 信 息 ;灾 害 防 治   矿 山 安 全 是 采 矿 工 业 可 持 续 发 展 的 重 要 组 成 部 1 国 内 外 矿 山 事 故 评 析 分 。 搞 好 矿 山 安 全 工 作 ,对 发 展 地 区 经 济 和 保 持 社 会 稳 定 具 有 重 要 意 义 。 从 矿 山 角 度 上 看 ,搞 好 安 全 工 作 ,对 提 高 矿 山 经 济 效 益 和 降 低 生 产 成 本 也 具 有 重 要 的 现 实 意 义 。 我 国 正 处 于 以 开 发 和 利 用 物 质 资 源 为 主 要 特 征 的 工 业 化 过 程 中 ,仍 需 要 以 消 耗 大 量 的 矿 产 资 源 来 维 持 国 民 经 济 持 续 稳 定 的 增 长 。 随 着 矿 产 资 源 开 发 强 度 的 加 大 ,矿 山 安 全 事 故 预 报 与 防 治 技 术 相 对 于 矿 山 开 采 技 术 来 说 处 于 落 后 状 态 ,以 致 矿 山 生 产 环 境 不 断 恶 化 ,矿 山 安 全 事 故 愈 来 愈 严 重 ,且 各 类 可 导 致 矿 山 安 全 事 故 的 潜 在 隐 患 也 在 增 多 。 频 繁 发 生 的 矿 山 安 全 事 故 ,给 国 家 、企 业 自 身 以 及 职 工 家 庭 造 成 巨 大 的 生 命 财 产 损 失 ,严 重 制 约 了 国 民 经 济 和 矿 山 企 业 的 可 持 续 发 展 。 据 国 际 劳 工 组 织 统 计 ,世 界 矿 工 人 数 只 占 劳 工 总 数 的 1 % ,而 死 亡 事 故 率 却 占 8 %。 我 国 是 一 个 采 矿 大 国 ,且 是 一 个 最 大 的 发 展 中 国 家 。 20 世 80 年 代 后 期 以 来 ,由 于 国 家 经 济 的 发 展 对 矿 产 品 的 需 求 量 增 大 、市 场 经 济 条 件 下 形 成 的 对 国 有 矿 山 企 业 的 冲 击 、个 别 矿 山 片 面 追 求 经 济 效 益 、安 全 管 理 和 环 境 保 护 意 识 的 淡 化 、开 采 技 术 及 设 备 的 相 对 落 后 、民 采 干 扰 等 ,导 致 矿 山 多 年 开 采 过 程 中 积 聚 的 灾 害 隐 患 的 爆 发 、开 采 环 境 不 断 恶 化 ,矿 山 工 程 地 质 灾 害 问 题 日 趋 严 重 ,造 成 人 员 伤 亡 、环 境 破 坏 和 矿 产 资 源 严 重 浪 费 。 近 年 来 ,金 属 矿 山 冒 顶 、突 水 、地 表 塌 陷 等 重 大 工 程 地 质 灾 害 事 故 不 断 发 生 ,严 重 的 矿 山 灾 害 性 问 题 呈 明 显 上 升 势 头 ,而 且 各 类 安 全 隐 患 显 著 增 多 。 金 属 、非 金 属 矿 山 事 故 死 亡 人 数 有 逐 年 上 升 趋 势 ,仅 次 于 道 路 交 通 事 故 和 煤 矿 事 故 , 在 国 内 各 行 业 中 排 第 三 位 。 2001 年 共 发 生 一 次 死 亡 3 人 以 上 的 重 大 伤 亡 事 故 120 起 ,平 均 每 个 月 10 起 ,每 起 事 故 平 均 死 亡 5. 6 人 。 特 别 是 发 生 了 像 广 西 南 丹“ 7. 17”这 样 的 特 大 恶 性 事 故 ,造 成 了 巨 大 的 人 身 伤 亡 和 财 产 损 失 ,在 国 内 外 产 生 了 极 其 恶 劣 的 影 响 。 2002 年 全 国 非 煤 矿 山 发 生 事 故 次 数 和 死 亡 人 数 比 上 年 上 升 了 24. 4 %和 6. 2 %。 频 繁 发 生 的 矿 山 安 全 事 故 给 国 家 、矿 山 企 业 以 及 附 近 的 广 大 人 民 群 众 造 成 了 巨 大 的 生 命 财 产 和 经 济 损 失 ,产 生 了 不 良 的 社 会 影 响 ,严 重 制 约 了 国 民 经 济 和 矿 山 企 业 的 可 持 续 发 展 。 党 和 政 府 一 贯 高 度 重 视 和 关 注 安 全 生 产 。“ 安 全 第 一 ,预 防 为 主 ”是 党 和 国 家 的 一 贯 方 针 ,江 泽 民 同 志 明 确 指 出 :安 全 生 产 “ 隐 患 险 于 明 火 ,防 范 胜 于 救 灾 ,责 任 重 于 泰 山 ”。《 中 华 人 民 共 和 国 安 全 生 产 法 》已 颁 布 实 施 ,政 府 主 管 部 门 加 强 了 安 全 生 产 监 督 管 理 力 度 ,加 强 监 控 重 大 安 全 隐 患 ,遏 制 事 故 ,减 少 人 民 生 命 和 财 产 损 失 。 矿 山 生 产 的 对 象 是 矿 产 资 源 ,无 论 地 下 开 采 的 矿 山 ,还 是 露 天 开 采 的 矿 山 ,由 于 矿 床 类 型 和 性 质 不 同 ,地 质 环 境 千 差 万 别 ,开 采 技 术 条 件 千 变 万 化 ,无 一 固 定 的 开 采 模 式 ,矿 山 生 产 的 每 个 环 节 都 有 发 生 安 全 事 故 的 可 能 性 ,随 着 客 观 条 件 的 变 化 ,在 生 产 过 程 中 会 不 断 出 现 新 情 况 ,出 现 新 的 不 安 全 因 素 。 近 几 十 年 来 ,我 国 已 从 技 术 角 度 对 因 开 采 导 致 的 矿 山 安 全 问 题 进 行 了 一 些 研 究 ,为 保 证 矿 山 的 安 全 起 到 了 一 定 的 作 用 ,但 是 远 远 不 能 满 足 矿 山 安 全 生 产 的 需 要 。 据 美 国 矿 山 安 全 与 健 康 监 察 局 统 计 ,1989 年 美 国 金 属 矿 山 和 非 金 属 矿 山 死 亡 事 故 创 历 史 新 低 ,矿 山 死 亡 人 数 为 48 人 ;每 20 万 工 时 工 伤 率 为 7. 76。 2 采 矿 技 术 2003 年 6 月 丧 失 劳 动 力 的 非 死 亡 工 伤 率 按 20 万 工 时 计 为 4. 35 。 放 矿 溜 井 是 美 国 地 下 金 属 矿 山 的 一 大 安 全 隐 患 ,约 有 75 %的 伤 害 事 故 与 放 矿 溜 井 有 关 。 也 是 事 故 率 最 高 的 灾 害 之 一 ,冒 顶 包 括 岩 层 脱 落 、块 体 冒 落 、不 良 地 层 塌 落 ,以 及 由 于 采 矿 和 地 质 结 构 引 起 的 各 种 垮 塌 。 特 别 是 矿 岩 稳 定 性 差 的 难 采 矿 体 及 软 弱 夹 层 ,易 发 生 较 大 规 模 的 垮 落 ,引 起 采 场 和 巷 道 冒 顶 事 故 。 据 澳 大 利 亚 矿 业 委 员 会 统 计 ,1997 年 矿 山 发 生 事 故 共 死 亡 33 人 ,其 中 10 人 死 于 冒 顶 ,其 余 的 与 大 型 设 备 的 违 规 操 作 有 关 。 (3) 深 部 岩 爆 。 近 年 , 部 分 金 属 矿 山 进 入 了 1000 m以 下 深 部 开 采 ,高 应 力 条 件 下 的 硬 岩 层 往 往 会 发 生 岩 爆 。 冬 瓜 山 铜 矿 开 拓 达 1100 m ,深 部 有 岩 爆 声 和 岩 石 弹 射 现 象 ;红 透 山 铜 矿 开 拓 达 1337 m , 在 采 深 1100 m 左 右 ,大 片 采 区 花 岗 岩 柱 及 上 下 盘 发 生 多 次 大 的 岩 爆 ,地 表 听 到 响 声 如 雷 ,井 巷 工 程 严 重 综 观 国 内 外 矿 山 安 全 状 况 ,初 步 得 出 以 下 认 识 : ( 1) 金 属 矿 山 事 故 原 因 以 冒 顶 、塌 陷 、岩 爆 、涌 水 和 滑 坡 等 工 程 灾 害 为 主 ; 2) 矿 山 安 全 的 影 响 因 素 还 包 括 开 采 技 术 、矿 工 ( 素 质 和 安 全 管 理 等 。 # 为 确 保 矿 山 生 产 安 全 ,各 个 国 家 均 付 出 了 大 量 努 力 。 发 达 国 家 和 中 等 发 达 国 家 ,采 矿 工 业 已 发 展 成 为 较 安 全 的 行 业 。 但 是 ,我 国 矿 山 尤 其 煤 矿 和 金 矿 的 安 全 状 况 仍 令 人 担 忧 。 近 年 矿 山 事 故 率 接 近 于 美 国 20 世 纪 初 叶 的 水 平 。 这 说 明 我 国 经 济 水 平 正 处 在 初 级 发 展 阶 段 ,也 反 映 了 发 展 中 国 家 的 基 本 特 征 。 同 时 ,矿 山 安 全 状 况 的 好 坏 也 是 一 个 国 家 综 合 实 力 强 弱 的 反 映 。 破 坏 ,给 生 产 造 成 危 害 ; 大 厂 105 矿 体 埋 深 1000 m ,民 采 开 挖 形 成 高 大 的 采 空 区 ,2001 年 3、4 月 发 生 多 次 巨 大 的 岩 爆 和 微 震 ,震 动 地 表 ,深 部 民 采 区 段 发 生 大 垮 塌 。 (4) 地 下 水 穿 透 和 突 发 涌 水 。 突 发 性 大 量 涌 水 虽 然 不 是 直 接 由 地 压 引 起 ,但 与 采 矿 作 业 密 切 关 联 , 一 旦 接 近 积 水 的 巷 道 和 采 空 区 ,或 遇 到 溶 洞 和 地 下 暗 河 等 ,在 隔 离 岩 层 突 然 失 稳 的 情 况 ,易 造 成 灾 害 。 ( 5) 非 正 常 生 产 引 起 的 灾 害 事 故 。 许 多 民 采 违 2 矿 山 工 程 地 质 灾 害 隐 患 分 析 反 规 程 ,不 遵 循 客 观 条 件 ,乱 采 乱 挖 ,不 处 理 空 区 ,打 乱 开 采 顺 序 ,破 坏 隔 离 和 保 安 矿 柱 等 ,引 发 灾 害 事 故 。 如 1998 年 铜 坑 矿 细 脉 带 火 区 水 平 隔 离 矿 柱 被 民 采 破 坏 后 ,引 起 民 采 作 业 面 大 塌 方 事 故 ,并 冒 通 地 表 ,火 区 复 燃 ,造 成 资 源 损 失 并 构 成 极 大 危 害 。 2. 2 矿 山 地 质 灾 害 隐 患 金 属 矿 山 ,尤 其 是 有 色 金 属 和 黄 金 矿 山 ,矿 山 工 程 地 质 灾 害 是 导 致 矿 山 安 全 事 故 的 主 要 内 因 。 矿 山 工 程 地 质 灾 害 主 要 是 指 因 开 采 引 起 矿 山 地 应 力 重 新 分 布 ,导 致 岩 移 和 岩 体 破 坏 等 灾 变 状 况 。 这 些 灾 害 隐 患 可 以 通 过 矿 山 岩 石 力 学 工 程 设 计 和 矿 山 安 全 监 控 与 防 治 技 术 来 消 除 。 但 金 属 矿 山 的 地 质 条 件 恶 劣 ,地 压 灾 害 隐 患 大 ,影 响 因 素 复 杂 。 矿 床 地 质 构 造 、地 应 力 环 境 条 件 、岩 层 软 弱 带 、岩 体 裂 隙 、地 下 水 、地 热 ,以 及 开 挖 影 响 等 各 方 面 ,均 相 互 制 约 着 采 矿 工 程 和 围 岩 的 稳 定 性 。 (1) 露 天 转 地 下 矿 山 的 过 渡 期 ,过 渡 带 为 应 力 集 中 区 ,存 在 复 杂 的 岩 石 力 学 问 题 ,易 引 发 灾 变 。 需 因 地 制 宜 消 除 灾 害 隐 患 ,才 能 最 大 限 度 回 收 资 源 。 (2) 山 地 和 地 应 力 集 中 构 造 区 ,往 往 水 平 应 力 异 常 ,只 有 结 合 主 应 力 影 响 等 因 素 考 虑 灾 害 的 防 治 ,才 能 达 到 良 好 的 实 效 。 2 . 1 矿 山 工 程 地 质 灾 害 类 型 金 属 、非 金 属 矿 山 除 地 表 边 坡 和 尾 矿 坝 可 能 的 (3) 急 倾 斜 中 厚 矿 体 和 薄 矿 脉 群 的 开 采 中 ,水 平 方 向 及 垂 直 方 向 的 应 力 集 中 都 比 较 突 出 ,只 有 妥 善 地 布 置 采 矿 工 程 和 实 行 合 理 回 采 方 案 ,并 施 行 有 效 的 监 控 和 有 关 防 治 措 施 ,才 能 根 本 消 除 灾 害 隐 患 。 (4) 缓 倾 斜 中 厚 以 上 矿 体 的 开 采 ,由 于 矿 体 的 连 续 性 ,形 成 层 状 的 空 区 ,若 采 用 空 场 法 或 房 柱 法 ,易 形 成 大 片 空 区 连 通 ,一 旦 隔 离 矿 柱 被 破 坏 ,可 能 造 成 大 面 积 地 压 灾 害 。 滑 坡 等 工 程 灾 害 外 ,由 地 压 引 起 的 地 质 灾 害 类 型 还 包 括 : ( 1) 地 表 塌 陷 。 由 于 浅 部 空 区 或 较 大 范 围 的 采 动 影 响 ,在 近 地 表 的 岩 移 活 动 中 ,有 可 能 对 地 表 建 筑 和 道 路 等 构 成 一 定 危 害 ,有 些 甚 至 引 起 山 体 滑 移 。 地 表 塌 陷 在 金 属 矿 较 为 普 遍 ,造 成 危 害 较 大 。 当 爆 破 诱 发 或 岩 层 移 动 到 一 定 程 度 时 ,将 爆 发 采 空 区 大 范 围 塌 落 。 由 于 空 区 的 突 发 性 崩 塌 ,还 会 产 生 巨 大 的 地 震 波 、空 气 冲 击 波 等 灾 害 。 (5) 厚 大 特 大 矿 体 或 重 叠 矿 体 的 开 采 中 ,由 于 压 力 分 布 、扰 动 十 分 复 杂 ,随 着 空 区 的 不 断 扩 大 ,地 压 活 动 加 剧 ,存 在 突 发 性 垮 塌 冲 击 的 隐 患 。 ( 2) 采 场 冒 顶 。 冒 顶 事 故 是 地 下 矿 山 最 为 普 遍 , 第 3 卷 第 2 期 周 爱 民 : 金 属 矿 山 安 全 现 状 与 防 治 新 技 术 3 ( 3) 携 带 式 热 应 力 监 测 计 。 澳 大 利 亚 芒 特 艾 萨 3 矿 山 安 全 防 治 新 技 术 的 应 用 与 发 展 铅 锌 矿 。 原 岩 温 度 达 60 ℃ 。 因 此 ,监 测 岩 石 温 度 对 矿 工 所 产 生 的 热 应 力 影 响 成 为 亟 待 解 决 的 问 题 。 美 国 陆 军 环 境 医 学 研 究 院 和 西 澳 大 利 亚 柯 廷 大 学 合 资 开 发 一 种 携 带 式 热 应 力 监 测 计 ,业 已 研 制 成 功 并 投 入 批 量 生 产 。 这 种 监 测 计 具 有 多 种 功 能 :评 价 人 员 在 某 一 特 别 的 热 环 境 下 可 持 续 工 作 多 长 时 间 ;监 测 各 种 环 境 参 数 ;选 择 与 工 作 强 度 和 着 装 相 适 应 的 环 境 参 数 ;提 出 诸 如 工 作 / 休 息 循 环 时 间 和 预 防 干 燥 所 要 求 的 供 水 量 等 建 议 数 据 。 同 时 ,还 可 测 量 湿 球 / 干 球 温 度 、空 气 冷 却 量 、平 均 辐 射 热 温 度 、风 速 和 相 对 湿 度 ,以 及 接 收 有 关 着 装 、工 作 负 荷 和 工 作 强 度 方 面 的 输 入 数 据 。 过 去 ,矿 工 仅 凭 经 验 来 预 测 事 故 征 兆 ,其 中 敲 帮 问 顶 就 是 最 常 用 的 方 法 。 随 着 科 学 技 术 的 不 断 进 步 ,预 测 事 故 征 兆 的 手 段 也 不 断 得 到 改 进 ,预 测 水 平 越 来 越 高 。 事 故 征 兆 预 测 由 经 验 法 向 科 学 预 测 技 术 发 展 。 近 几 年 ,国 内 外 矿 山 积 极 采 用 新 的 预 警 技 术 , 有 效 控 制 了 矿 山 事 故 的 发 生 或 减 少 了 人 员 伤 亡 和 财 产 损 失 。 以 微 电 子 技 术 和 信 息 技 术 为 先 导 的 世 界 新 技 术 革 命 的 成 果 ,正 迅 速 渗 透 到 矿 山 领 域 。 例 如 ,美 国 、 加 拿 大 、澳 大 利 亚 等 国 的 采 矿 生 产 工 艺 正 向 遥 控 和 自 动 化 发 展 ,采 矿 工 业 正 由 劳 动 密 集 向 资 本 密 集 和 技 术 密 集 转 化 ,矿 山 生 产 高 度 机 械 化 和 计 算 机 化 。 针 对 地 表 岩 移 ,地 下 采 场 冒 顶 、片 帮 、岩 爆 ,露 天 滑 坡 ,尾 矿 库 坝 失 稳 以 及 矿 山 火 灾 和 突 水 等 事 故 源 ,布 置 实 时 监 测 系 统 通 过 现 代 科 学 技 术 成 果 ,将 事 故 发 生 率 降 低 到 最 低 水 平 。 这 一 切 变 革 也 促 使 一 些 国 家 的 矿 山 工 人 在 结 构 和 素 质 上 发 生 重 大 变 化 。 技 术 的 巨 大 变 化 促 使 矿 工 更 年 轻 ,技 术 更 熟 练 ,效 率 更 高 , 同 时 工 作 条 件 变 得 更 安 全 卫 生 。 实 践 表 明 ,只 有 高 素 质 的 矿 工 ,才 能 适 应 现 代 化 矿 井 生 产 的 需 要 。 安 全 生 产 是 一 项 系 统 工 程 ,必 须 依 靠 完 善 法 律 、 社 会 、经 济 、行 政 等 各 方 面 手 段 ,经 过 长 期 的 努 力 来 实 现 。 增 加 安 全 投 资 并 完 善 投 资 的 实 际 效 果 ,无 疑 是 一 项 尽 快 控 制 和 扭 转 事 故 多 发 的 重 要 措 施 。 而 依 靠 技 术 进 步 ,可 促 进 生 产 效 率 的 提 高 和 安 全 状 况 的 改 善 。 (4) 乙 硫 醇 预 报 火 灾 仪 。 将 乙 硫 醇 喷 入 下 行 通 风 巷 道 和 压 风 设 备 ,这 是 预 报 火 灾 和 其 他 险 情 的 有 效 方 法 。 EI 设 备 公 司 和 Zacon 有 限 公 司 共 同 研 制 的 地 面 — 井 下 乙 硫 醇 综 合 预 报 火 灾 系 统 在 相 当 短 的 时 间 内 可 预 报 火 灾 险 情 。 (5) 射 频 发 送 器 跟 踪 仪 。 随 着 矿 山 机 械 化 和 自 动 化 程 度 的 日 益 提 高 ,人 员 和 设 备 都 在 相 对 独 立 的 位 置 上 工 作 。 从 安 全 和 监 控 角 度 上 看 ,人 员 和 设 备 的 作 业 位 置 是 一 重 要 问 题 。 西 澳 大 利 亚 Impro 工 业 技 术 公 司 研 制 一 种 射 频 发 送 器 跟 踪 系 统 。 射 频 发 送 器 安 装 在 矿 工 的 备 用 电 池 盒 内 ,用 无 线 电 传 送 方 式 每 隔 半 秒 向 矿 山 接 收 站 发 送 特 定 电 码 (矿 工 矿 灯 号 码 和 姓 名 ) ,包 括 日 期 、位 置 等 信 息 ;矿 山 接 收 站 计 算 机 对 这 些 信 息 进 行 处 理 并 报 告 矿 工 所 在 位 置 。 这 种 系 统 对 井 下 救 援 工 作 具 有 重 要 作 用 。 3 . 1 预 测 预 警 仪 器 (1) 岩 层 稳 固 性 探 测 雷 达 。 为 了 减 少 矿 石 贫 化 3. 2 微 震 监 测 系 统 矿 山 微 震 监 测 技 术 的 应 用 已 有 数 十 年 的 历 史 , 国 外 目 前 已 进 入 了 广 泛 应 用 阶 段 。 微 震 监 测 设 备 方 面 ,目 前 正 朝 高 集 成 性 、小 体 积 、多 通 道 、高 灵 敏 度 等 方 向 发 展 。 目 前 已 有 16 通 道 、32 通 道 、48 通 道 和 64 通 道 的 设 备 投 入 使 用 。 信 号 处 理 方 面 ,在 数 据 采 集 与 存 储 ,波 形 识 别 ,排 除 噪 声 (音 ) 等 方 面 取 得 了 很 大 的 进 展 ,特 别 是 在 波 形 识 别 上 可 以 区 别 不 同 类 型 的 波 (如 P 波 、S 波 、噪 音 等 ) ,这 为 提 高 有 用 信 号 的 可 靠 性 提 供 了 保 障 。 在 矿 山 地 压 灾 害 预 报 应 用 方 面 ,主 要 是 通 过 提 高 对 微 震 事 件 的 定 位 精 度 ,实 现 对 地 压 灾 害 的 预 报 。 目 前 ,定 位 精 度 随 设 备 性 能 的 改 进 和 信 号 识 别 功 能 的 增 强 而 大 为 提 高 。 在 自 动 监 测 和 信 息 远 程 传 送 方 面 ,微 震 数 据 实 现 了 从 “ 地 下 ”到 “ 地 表 ”的 远 距 离 传 送 ,甚 至 通 过 调 制 调 解 电 路 送 至 和 提 高 采 矿 生 产 的 安 全 性 ,加 拿 大 基 德 克 里 克 锌 矿 采 用 岩 层 稳 固 性 探 测 雷 达 监 测 底 柱 的 稳 定 性 取 得 很 好 的 效 果 。 应 用 该 仪 器 测 定 浸 染 硫 化 矿 矿 囊 在 底 柱 中 的 位 置 ,监 测 采 场 顶 板 和 帮 壁 构 造 以 评 价 充 填 时 序 的 影 响 ,并 将 测 得 的 废 石 胶 结 充 填 区 空 隙 和 裂 隙 用 于 评 价 废 石 胶 结 充 填 体 的 质 量 。 ( 2) 地 震 层 析 X 射 线 摄 影 机 。 地 震 层 析 X 射 线 摄 影 机 对 测 定 地 下 矿 山 深 部 矿 柱 的 相 对 应 力 是 一 种 很 有 效 的 工 具 。 如 测 得 高 应 力 区 ,则 可 在 掘 进 前 去 除 应 力 或 避 开 这 些 高 应 力 区 进 行 掘 进 。 通 过 连 续 地 震 测 量 ,便 知 应 力 是 否 降 低 到 可 安 全 掘 进 的 状 态 。 用 地 震 层 析 X 射 线 摄 影 机 识 别 高 应 力 区 具 有 技 术 可 靠 、成 本 低 、效 率 高 等 优 点 。 4 采 矿 技 术 2003 年 6 月 更 远 的 地 方 。 有 分 散 布 置 的 火 灾 检 测 器 发 出 的 信 息 计 算 火 灾 位 置 的 方 法 。 这 种 系 统 由 三 大 部 分 组 成 ,即 :井 下 火 灾 检 测 器 网 络 ,与 检 测 器 连 接 的 通 往 地 面 的 电 子 数 据 通 讯 系 统 ,装 有 过 程 控 制 程 序 和 通 风 网 络 分 析 软 件 的 计 算 机 。 基 于 提 出 的 方 法 编 制 了 一 套 算 法 ,即 利 用 安 装 在 关 键 地 点 的 井 下 火 灾 检 测 器 发 生 的 实 时 输 出 作 为 计 算 机 模 型 的 输 入 来 确 定 井 下 火 灾 位 置 。 研 究 表 明 ,利 用 这 套 算 法 可 以 正 确 地 指 出 每 个 潜 在 火 灾 位 置 所 在 的 分 支 或 网 络 分 支 交 点 。 2 0 世 纪 80 年 代 以 来 ,微 震 监 测 技 术 已 在 国 外 的 深 井 金 属 矿 山 全 面 推 广 应 用 。 目 前 ,该 技 术 在 南 非 和 印 度 的 深 井 金 矿 、美 国 的 深 井 多 金 属 矿 山 、加 拿 大 和 澳 大 利 亚 的 深 井 金 属 矿 山 得 到 了 广 泛 应 用 ,应 用 范 围 覆 盖 数 十 个 矿 山 ,在 深 井 地 压 监 测 方 面 取 得 了 良 好 效 果 。 微 震 监 测 技 术 已 成 为 深 井 矿 山 地 压 监 测 预 报 的 最 主 要 的 、先 进 的 高 新 技 术 ,它 突 破 了 传 统 地 压 监 测 的 局 部 性 、不 连 续 性 、劳 动 强 度 大 、安 全 性 差 的 严 重 弊 端 ,实 现 了 深 井 矿 山 地 压 灾 害 监 测 的 自 动 化 、信 息 化 和 智 能 化 ,代 表 了 深 井 地 压 监 测 的 发 展 方 向 。 电 子 火 灾 检 测 器 安 装 在 井 下 关 键 位 置 ,检 测 的 环 境 参 数 包 括 燃 烧 产 物 、空 气 温 度 、风 速 和 风 流 方 向 ,以 及 大 气 压 等 。 火 灾 检 测 器 的 安 装 数 目 和 位 置 是 确 定 火 灾 位 置 的 关 键 一 环 。 检 测 器 通 过 相 应 的 遥 控 线 路 与 主 控 站 连 接 。 国 内 金 属 矿 山 尚 无 微 震 监 测 系 统 应 用 的 实 例 , 只 是 在 一 些 矿 山 采 用 了 单 通 道 或 多 通 道 的 声 发 射 监 测 系 统 。 微 震 监 测 系 统 与 声 发 射 监 测 系 统 在 功 能 上 是 有 区 别 的 (微 震 系 统 低 频 、高 能 、监 测 范 围 大 ,主 要 是 对 大 事 件 ;声 发 射 则 是 高 频 、低 能 、监 测 范 围 小 ) 对 于 深 井 大 范 围 开 采 的 矿 山 必 须 采 用 微 震 系 统 才 能 进 行 有 效 监 测 。 因 而 随 着 国 内 逐 步 进 入 深 井 开 采 , 正 在 注 重 微 震 技 术 的 研 究 ,并 取 得 了 一 些 成 果 。 在 国 家“ 十 五 ”攻 关 课 题 中 ,长 沙 矿 山 研 究 院 结 合 凡 口 铅 锌 矿 的 深 井 地 压 问 题 开 展 了 微 震 监 测 技 术 的 攻 关 研 究 。 这 不 仅 对 解 决 凡 口 铅 锌 矿 深 井 地 压 问 题 具 有 重 要 的 实 际 意 义 ,而 且 对 采 矿 行 业 来 说 具 有 很 好 的 技 术 带 动 性 和 示 范 作 用 ,为 在 我 国 深 井 矿 山 的 进 一 步 推 广 应 用 ,促 进 我 国 矿 山 地 压 管 理 的 现 代 化 具 有 重 要 意 义 。 3. 4 金 属 矿 山 安 全 信 息 系 统 金 属 矿 山 安 全 信 息 系 统 是 长 沙 矿 山 研 究 院 针 对 金 属 、非 金 属 矿 山 的 安 全 隐 患 和 安 全 事 故 正 在 研 究 的 一 种 矿 山 安 全 系 统 。 该 系 统 以 生 产 过 程 中 所 能 获 得 的 各 种 信 息 为 输 入 ,能 够 全 面 评 价 我 国 金 属 、非 金 属 矿 山 安 全 状 况 ,使 安 全 主 管 部 门 及 时 掌 握 安 全 信 息 ,科 学 地 预 警 矿 山 安 全 隐 患 ,达 到 预 防 、控 制 、减 少 甚 至 避 免 事 故 发 生 的 目 的 。 近 年 来 ,地 理 信 息 系 统 ( GIS) 在 国 内 外 防 灾 减 灾 领 域 得 到 广 泛 的 应 用 。 我 国 矿 山 也 已 开 始 从 事 这 方 面 的 研 究 工 作 。 防 灾 减 灾 是 一 项 系 统 工 程 ,涉 及 到 对 灾 害 的 监 测 、诱 因 分 析 、预 报 、评 估 、防 灾 、救 灾 等 各 个 方 面 ,其 每 个 过 程 和 环 节 都 与 空 间 的 地 理 要 素 密 切 相 关 ,如 灾 害 发 生 的 时 空 分 布 、强 度 与 频 度 、 灾 情 评 估 等 ,而 地 理 信 息 系 统 是 一 个 有 效 的 和 有 力 的 工 具 。 利 用 具 有 庞 大 空 间 分 析 功 能 的 地 理 信 息 系 统 ,建 立 金 属 矿 山 地 质 灾 害 防 灾 减 灾 系 统 ,建 立 地 质 灾 害 信 息 库 和 信 息 网 络 ,确 保 信 息 畅 通 ,保 证 信 息 资 源 共 享 ,可 为 分 析 灾 害 、防 治 灾 害 提 供 决 策 依 据 。 (收 稿 日 期 :2003 - 04 - 01) 3 . 3 计 算 机 辅 助 探 测 火 灾 位 置 系 统 采 用 复 杂 的 电 子 检 测 系 统 进 行 火 灾 的 早 期 预 报 ,可 以 改 善 井 下 安 全 条 件 ,但 这 种 检 测 系 统 仅 能 说 明 火 灾 在 其 附 近 ,而 不 能 确 定 火 灾 的 具 体 位 置 。 不 掌 握 火 灾 的 具 体 位 置 就 不 能 准 确 地 选 择 撤 退 路 线 和 避 难 所 、灭 火 方 案 和 救 护 队 行 动 方 案 。 作 为 完 善 井 下 火 灾 检 测 技 术 的 一 部 分 ,美 国 提 出 了 一 种 利 用 现 广 西 合 浦 恒 大 石 膏 矿“ 5. 18”冒 顶 事 故 概 况 001 年 5 月 18 日 凌 晨 3 时 30 分 ,广 西 合 浦 县 恒 大 石 膏 矿 发 生 重 大 冒 顶 事 故 ,造 成 29 人 死 亡 ,直 接 经 2 济 损 失 456 万 元 。 恒 大 石 膏 矿 实 为 陈 宇 棠 个 人 投 资 拥 有 的 一 家 集 体 企 业 ,位 于 合 浦 县 星 岛 湖 乡 大 岭 头 石 膏 矿 区 北 段 ,建 设 规 模 为 30 万 t/ 年 ,投 资 3000 万 元 ,1994 年 11 月 19 日 开 工 建 设 ,1998 年 4 矿 转 入 正 式 生 产 。 该 矿 采 用 中 央 单 一 竖 井 两 翼 多 水 平 开 拓 方 式 ,水 平 之 间 采 用 下 山 联 系 ,未 能 形 成 正 规 通 风 系 统 ,仅 利 用 局 扇 通 过 风 筒 沿 竖 井 将 井 下 污 风 排 出 地 面 。 采 矿 方 法 为 前 进 式 房 柱 法 。 发 生 冒 顶 范 围 为 北 翼 采 空 区 。 曾 于 1999 年 9 月 1 日 至 2001 年 4 月 21 日 发 生 过 4 次 冒 顶 事 故 ,造 成 5 人 死 亡 。
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