露天煤矿排土场坍塌原因及安全防范措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 17 日 作者简介：贾炎兴（1992），男，汉族，内蒙古鄂尔多斯人，全日制大专（后续函授本科），助力工程师，研究方向为露天矿业。-109-露天煤矿排土场坍塌原因及安全防范措施 贾炎兴 内蒙古聚力矿业综合管理有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300 摘要：摘要：露天煤矿排土场坍塌是造成煤矿生产事故的重要原因之一，本文根据地质因素、自然因素、人为因素和工程因素等各个方面分析了露天煤矿排土场坍塌的原因，并提出了相应的安全防范措施，如加强地质勘察，排水疏干，回填沉陷和裂缝，巡查监测制度，设置警告牌或警示线，优化排弃工程，隐患排查整改，应急预案和培训教育等措施。关键词：关键词：露天煤矿；排土场；安全防范措施 中图分类号：中图分类号：TD824 露天煤矿排土场是煤炭采掘过程中不可或缺的部分，但同时也是造成煤矿事故的重要因素之一。近年来，露天煤矿排土场坍塌事故频发，给人们的生命财产带来了巨大损失。因此，对于露天煤矿排土场坍塌原因的分析以及相应的安全防范措施的制定显得十分必要。1 露天煤矿排土场的作用 露天煤矿排土场是用于存放开采煤矿时产生的废土、石渣、岩石等杂质的地方。它在煤矿开采过程中扮演了废土处理、环境保护和矿区治理等重要角色。通过合理规划和管理排土场，可以避免对周边环境的影响和损害，促进煤矿企业的可持续发展。同时，在煤矿开采结束后，排土场还可以用于矿区治理和复垦，恢复原有的植被覆盖，减少矿区对周边环境的污染。因此，露天煤矿排土场是煤矿企业实施环境保护和可持续发展的一项重要举措。2 露天煤矿排土场坍塌原因 2.1 地质因素 地质因素包括岩土的性质、岩层的结构构造和地下水条件。不同岩土的性质差异很大，如岩石的硬度、密实程度、抗风化和抗软化能力等。一般来说，坚硬的岩石有较好的抗剪强度和稳定性，而松散的土壤则容易发生滑动和坍塌。如果地质环境中存在节理、断层、褶皱等构造的岩层也容易发生滑动和崩塌。此外，地下水的存在会软化滑动带和岩土，降低其抗剪强度，增加边坡的下滑力。2.2 自然因素 自然因素主要包括降雨和地震。降雨会使边坡岩土饱和，增加孔隙水压力，软化滑动带和附近的岩土，降低其抗剪强度，同时还会增加边坡的重力和下滑力。特别是在长时间、高强度降雨的情况下，边坡的稳定性风险更大。地震会产生地震波，引起土体振动和变形，使边坡岩土发生裂隙、位移等现象，增加了边坡的破坏风险。特别是对于地震活跃区域或地震烈度较高的地区，边坡的稳定性更加脆弱。2.3 人为因素 人为因素包括边坡坡脚的开挖、斜坡堆载、附近或地下的采空塌陷以及生产中的爆破震动等。边坡坡脚的开挖会削弱边坡的支撑力，改变地下水的渗流场，引起古老滑坡复活和新生滑坡1。斜坡上的堆载增加了滑体的重力，地下水的升高以及填土的存在也可能导致滑动。采空塌陷会引起边坡向临空面滑动，而爆破震动会导致局部稳定性的减弱和岩体破碎。此外，在内蒙古区域，部分排土场下方有民间偷采遗留下的巷道，当地下水流出渗透到排土场底部时，就会形成沿排土场基底软弱层的滑坡面，这时就容易发生坍塌。2.4 排土量大，高差大 矿场排土量大、推进快，使整个排土场达到一定荷载，荷载加大过程中逐渐大于排土场底部承载力，中国科技期刊数据库 工业 A-110-使整个排土面发生塑性变形，形成的鼓包逐渐增大，牵动排土平台持续开裂下沉。同时，排土量大势必使得排土场高差大，造成边坡不稳定，进而引发坍塌。3 露天煤矿排土场坍塌安全防范措施 3.1 排土场选址 为了确保排土场少占田地，它应该选择在山坡荒地沟谷中定位。排土场应与露天采场保持充足的安全距离，也就是说，排土场应建在露天开采最终境界线之外。然而，在不影响矿山生产发展和采场边坡稳定性的前提下，可以尽量靠近露天采场最终境界线，以便实现近距离排土的便利。3.2 地质勘察与设计 一旦位置确定，就需要进行特殊的工程、水文地质勘探以及地形测绘，以分析和确定排土参数。在设计排土场时，需要明确规定阶段高度、总堆置高度、安全平台宽度、总边坡角以及相邻阶段同时作业的超前堆置高度等参数。要合理选择排土场的位置和形状，建立合理的支护结构和排土工程布置方案。比如，在地质条件复杂的地方，我们可以增加支撑方式、加固边坡、设置防渗排水等，提高排土场的稳定性和抗风险能力。另外，地质勘察还要全面分析排土场周边的地质环境，包括附近的地下水情况、地震活动等因素，评估它们对排土场稳定性的影响，并采取相应的防范措施。比如，在地下水位较高或可能有地下水涌入的地区，我们可以采取防渗排水措施，减少水分对排土场的不利影响。设计时，排土场平台必须保持平整，并且排土线应整体均衡推动。坡顶线应呈直线形或弧形，并且排土工作面对坡顶线方向应有 3%5%的反坡2。3.3 排水疏干工作 要特别关注排土场的排水疏干工作。排土场的基底主要由黄土和粉质粘土弱层组成，而这些材料对水分非常敏感，会导致它们的物理力学性质发生改变。因此，我们需要加强排土场的排水系统，要合理设置排水沟、排水管和排水孔等排水设施，确保排水通畅。还要对排土场的基底和弱层进行防渗处理，例如铺设防水材料、加固基底等，以防止降水和地表水渗入基底和弱层，提高它们的强度。同时，还需要定期检查排水设施的畅通情况，及时清理堵塞物，确保排水系统的正常运行。在雨季或降雨较多的情况下，需加大排水疏干力度，以保持排土场的稳定性。这样可以有效减少排土场因水分问题而引发的坍塌风险，确保煤矿生产的顺利进行。为了确保排土场排洪问题，需要在山坡排土场四周修筑牢靠的截洪和排水设备来拦截山坡汇水。在排土场内平台中应实施 2%3%的反坡，并在排土场平台上修筑排水沟来拦截平台外表山坡汇水。如果排土场范围内有出水点，则必须在排土之前采取措施将水疏出，排土场底层应排弃大块岩石，并形成渗流通道。3.4 及时回填沉陷和裂缝 排土场在沉降固结过程中可能会出现不均衡变形，导致沉降和裂缝。如果我们不能及时回填这些沉降和裂缝，水分就会渗入排土场内部，对边坡的稳定性造成影响。因此，我们必须及时回填这些沉降和裂缝。我们可以使用一些常见的方法，如将松散的土壤填入沉降和裂缝中，然后进行压实处理。这样可以有效地修复排土场，并防止水分进入土壤中3。3.5 巡查监测制度 在实践中，企业应当建立排土场边坡的日常巡查监测制度，我们可以安排专门的人员对排土场边坡进行定期巡查，观察是否有异常的沉降、裂缝或其他变形现象。他们可以使用简单的工具，如测量尺、水平仪等，来检测边坡的平整度和稳定性。同时，他们还可以留意排土场周围的地表水情况，以及附近是否有新出现的沉陷或裂缝。一旦发现异常情况，巡查人员应立即向相关部门报告，以便进行进一步的评估和处理。根据具体情况，可能需要采取一些应急措施，如加固边坡、排除水分、限制施工等，以确保排土场的稳定性和安全性。此外，在雨季或其他恶劣气候条件下，我们应特别关注排土场的情况，并加强监测工作。3.6 设置警告牌或警示线 如果排土安全车挡或反坡不符合规定，或者在坡顶线内侧30米范围内存在大面积裂缝或不匀称下沉现象，禁止汽车进入该危险区4。而对于高度和坡面角度中国科技期刊数据库 工业 A-111-较大的复合边坡，我们可以在边坡附近显眼的位置设置大型的警告牌，上面标注着“危险边坡，请勿靠近”等警示语。这样可以吸引人们的注意力，提醒他们边坡的存在以及潜在的风险。此外，我们还可以使用明亮的警示线来划定边坡的边界，将危险区域与安全区域清晰地区分开来。这样可以有效地限制人员进入危险区域，并避免意外事件的发生。同时，我们还需要定期检查警告牌和警示线的状态，确保它们能够正常起到警示作用。如果发现有损坏或磨损的情况，应及时修复或更换，以保持其可见性和有效性。3.7 优化排弃工程 优化排弃方式、速度和堆放程序，提高排土场剥离物料的强度和承载力，可以避免弱层强度下降。因此，在采矿排土工程设计中要考虑优化排土工艺，具体来说，我们可以采用机械化设备实现快速排土，减少人工操作的风险，同时避免排土量过大导致边坡不稳定。此外，我们还应该考虑排土场的位置和高度，使其与边坡的稳定性相协调。合理的排土程序能够有效减少排土过程中对边坡的冲击和破坏，从而增加边坡的稳定性。在采矿排土工程设计中，我们还应该考虑优化排土工艺，避免对弱层的破坏和损害。我们可以通过改变排土方向和角度，仔细选择排土场的位置，以及采用合适的排土方式来最大限度地减少对弱层的影响，并确保排土后的边坡稳定性5。3.8 隐患排查和整改 企业应该加强对安全隐患的排查和整改工作。一旦发现排土场存在安全隐患，我们应该立即做好记录，并督促施工队立即进行整改。具体来说，我们可以通过定期巡视和检测排土场的各项设施，确保其正常运行并发现有问题的地方。一旦发现安全隐患，我们应该及时记录，并通知相关责任人进行整改。如果发现问题严重，我们应该采取紧急措施，确保人员和设备的安全。在整改过程中，我们应该加强监督和跟踪，确保整改措施得到有效实施。如果发现整改不彻底或存在新的安全隐患，我们应该及时进行反馈和处理，以防止事情再次发生。3.9 应急预案 企业要建立健全坍塌事故的应急预案和演练机制，这样在发生意外时能够迅速有效地做出反应。首先，应急预案里要包括应急响应的步骤和程序。坍塌事故发生时，各级责任人员要按照预案中规定的流程积极行动，协调救援资源，组织人员撤离和伤员救治等。预案还要明确各部门、单位和人员的职责和权限，确保大家能够协同配合、迅速响应。其次，应急预案还要包括相关的资源调配和救援方案。预案里要明确调度救援队伍、器材设备、医疗救护资源等的具体措施和流程，确保事故发生后能够及时有序地展开救援工作。同时，还要考虑可能出现的特殊情况和风险，制定相应的处置方案，确保应对灵活、高效。另外，应急预案还要包括信息发布和协调机制。坍塌事故发生时，准确及时地向相关部门、单位和人员发布信息非常重要。预案里要规定信息发布的渠道和流程，并明确负责人员的职责和权限。同时，还要建立起跨部门、跨单位的协调机制，以便能够迅速响应、协调资源、共同应对事故。最后，为了确保应急预案的有效性，咱们要定期进行演练。通过定期演练，可以检验应急预案的可行性和合理性，发现问题并及时改进。演练还能提高各级责任人员和救援人员的应急处置能力，增强应对突发事件的能力和信心。3.10 培训教育 企业要给从业人员进行岗前培训和安全教育，提高他们的安全意识，确保他们在工作中能够正确应对突发情况。首先，岗前培训要包括基础理论知识和具体操作技能的培训。新员工要了解企业的安全生产管理制度、操作规程等，同时需要掌握相应的技能。比如，煤矿从业人员要了解煤矿开采的基本原理和安全规范，掌握煤矿设备的操作方法和维修技能等。其次，安全教育是重要的安全管理措施。通过安全教育，能够让员工深入了解企业的安全生产管理制度和安全隐患，提高他们的安全意识和责任心。此外，还要针对不同岗位的风险特点，设置相应的安全教育内容。比如，煤矿从业人员要学习煤矿火灾、瓦斯爆炸等事故的预防和应对方法，提高安全意识和应急处置能力。中国科技期刊数据库 工业 A-112-另外，岗前培训和安全教育要与实际工作相结合，注重实践操作。通过模拟实际工作情况，让员工在安全的环境下进行实际操作，帮助他们更好地掌握技能和知识。最后，为了确保培训效果，要进行相关的考核和评估。针对不同员工的特点和能力，制定相应的考核标准，并按照一定的周期进行评估，及时发现和纠正问题，提高培训的质量和效果。4 结束语 露天煤矿排土场坍塌事故具有极高的危险性和不可预测性，在当前安全生产形势下，露天煤矿排土场的安全问题日益凸显，需要引起广泛的重视。通过对露天煤矿排土场坍塌原因的分析和安全防范措施的提出，我们可以更好地预防和避免类似事故的发生，确保煤矿安全生产，保障人民群众的生命财产安全。本文提出的地质勘察、排水疏干、回填沉陷和裂缝、巡查监测制度、设置警告牌或警示线、优化排弃工程、隐患排查整改、应急预案和培训教育等防范措施为露天煤矿排土场坍塌的防范提供了一些参考，希望能对煤矿生产企业提高安全生产意识和管理水平起到一定的推动作用。参考文献 1张洪,陈毓.当前露天煤矿发展过程中存在的问题及解决措施J.露天采矿技术,2023,38(06):8-10.2张津鹏,李林,郭伟强等.复杂境界露天煤矿内排土场形态优化方法研究J.煤炭技术,2023,42(12):85-89.3 卜飞,段宏 波,李景明 等.裂 缝发 育情 况对露 天 煤矿 排土 场边 坡稳定 性 的影 响研 究 J.山西 煤炭,2022,42(04):82-88.4高志轩,陈涛,舒继森等.露天煤矿排土场综合治理方案研究以云南省文山州普阳煤矿1号排土场为例J.中国煤炭,2022,48(07):88-95.5董宝林,张立明.浅谈露天煤矿排土场边坡稳定性J.科学技术创新,2021(23):61-62.