深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施研究.pdf

第 8 期深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施研究石远方（贵州开磷集团股份有限公司，贵州 贵阳550000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：开阳磷矿是中国重要的磷矿石开采基地，随着浅部磷矿资源逐渐枯竭，矿山开采转入深部。加强深部磷矿地下开采安全防范措施有利于保障矿山安全和高质量发展。文章通过对深部磷矿地下开采的安全隐患进行客观分析研判，论述了深部磷矿地下开采存在的主要安全隐患，进而结合深部磷矿地下开采条件，提出深部磷矿地下开采的防治措施。在具体防治措施中，主要从安全技术对策措施、安全管理对策措施两个维度分析了深部磷矿地下开采防治措施，旨在为深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施研究提供理论指导与帮助。关键词：深部磷矿；地下开采；安全隐患；防治措施作者简介：石远方（1984），男，贵州道真人，主要从事地下磷矿山开采安全技术工作。开阳磷矿地处贵州省开阳县金中镇境内，该地磷矿资源丰富，为保障中国粮食安全提供高含磷复合肥作出了重要贡献。近年来，开阳磷矿紧紧围绕高质量发展的需要，不断提升磷矿资源利用率，已建成集采矿、磷煤化工、氟化工、新能源材料等于一体的大型磷化工园区。1深部磷矿地下开采作业的安全影响分析1.1深井热害开阳磷矿部分开采区域井下自然温度已超过 30，中国地温梯度是 3/100m。围岩温度随深度的增加而不断增高，机械设备产热、空气的自然压缩热等影响因素相互叠加，深部开采受到热害的影响愈发明显咱1暂。1.2中毒与窒息传统爆破采矿方法产生的炮烟、各种有毒烟尘、柴油机械产生的尾气等积聚在井下作业空间。爆破后产生的炮烟是造成井下人员中毒的主要原因之一，其他有毒烟尘则包括开采过程中遇到的溶洞、采空区、巷道中存在的有毒气体，火灾后产生的有毒烟气、CO2等。特别是在通风不畅的情况下，容易发生作业人员中毒与窒息事故。1.3放炮伤害采用爆破采矿方法就有发生放炮伤害的风险。特别是在放炮作业过程中，放炮呼应联络确认不到位、没有做好警戒、放炮操作不正确、残眼或盲炮处理不当、运送爆破材料不规范等违反爆破安全规程易发生放炮伤害事故咱2暂。1.4水害开阳磷矿以溶洞和溶隙为主，同时，矿层顶板直接进水熔岩充水矿床。磷矿矿坑充水源多以大气降水为主，主要通过大面积分布白云岩浅部溶洞、溶隙补给以及横切矿体溪流补给。由于上述因素影响，导致磷矿矿坑充水受到影响的同时，对采掘深度造成下降的问题。如采掘深度下降，进而会导致白云岩含水层区域地下水补给与地层越流补给增加，最终导致深部磷矿地存在开采隐患。1.5井巷垮冒及采场冒顶深部磷矿开采受地压影响较大，此外，从力学角度来看，井下巷道因长时间在围岩作用下极大程度上容易发生变形。特别是在旧巷道，因为原有支护方式与支护密度不能满足正常使用，在采空区的共同作用下，井巷极易发生垮冒。矿层的直接顶板有时是一层水云母粘土质页岩或含磷砾岩，这层岩石为矿层的假顶，它与上部的真顶（白云岩）结合不紧密，力学性质差，遇水易膨胀、松软，属于软弱层。采矿方法不合理、支护不当、揭顶不彻底、处理浮石操作方法不当等因素影响，采场极易发生冒顶。同时，对顶、底板性质及其它地质状况了解不够，构造裂隙中的剪裂隙使顶板容易在无预兆中冒落。以掘进巷道冒顶片帮伤害事故为例，对影响因素分析如图 1 所示。1.6火灾井下阻燃材料、湿式制动设备、干式变压器等应用降低了井下火灾风险。但内燃机设备线路短路、油品泄漏等影响因素仍有可能发生火灾事故。1.7提升井运输伤害随着深部磷矿开采运输需要，提升井的应用、传统胶带运输距离增加、井下汽车运输等影响因素，易发生提升及运输伤害咱3暂。1.8高处坠落深部磷矿开采需要使用的溜井、风井等竖井增多，大型维修硐室施工、厚大矿体开采、切割贯通点多，施工作业措施不当、防护措施不到位等影响因素就会带43冶金与材料第 43 卷来高处坠落风险。1.9触电变电所、配电室、配电线路、配电箱、各种电气带动的生产设备、照明线路、照明器具、手持式电动工具等，因缺乏防护或防护失效，会出现设备漏电、短路、超负荷、绝缘破坏等故障，以及违章作业、缺少监护、缺少警示标志、人员误操作等原因，存在触电伤害的危险咱4暂。1.10机械伤害矿山生产过程中使用的机械设备运动（静止）部件、工具、加工件直接与人体接触造成对作业人员的伤害，或因机械内部或外部因素造成设备损坏。水泵设备、凿岩设备、通风设备、空压机及配套设备、装岩设备、运输设备、其它机械设备和设施均可能产生机械伤害。以上是对深部磷矿地下开采作业过程中主要的安全影响进行分析。实际生产过程中还存在地压危害、火药爆破、物体打击、淹溺，以及粉尘、噪声、振动等危险因素，对深部磷矿地下开采有一定的安全影响咱5暂。2防治措施2.1安全技术对策措施（1）优化深部井下通风系统。做好风量、风阻计算，选择主通风机能够满足系统生产需求，配备的通风设备、设施能够达到规程要求。对此，应进一步优化设备选择管理制度，通过制定与健全合理的设备功率最佳选择标准，加强对井下回风岗等工作管理，同时合理调控井下风量，适度增加工作面通风量，有助于实现回采工作面温度的有效控制。个体防护方面，要为井下作业人员配备专业且轻便的冷却服。在局部地热严重区域，可采取压缩空气制冷与人工制冷水空调系统咱6暂。（2）加强通风和增强个人防护是控制中毒窒息最有效的方法之一。结合深部磷矿地下开采条件，探索研究无爆破开采技术，减少炮烟中毒影响。同时，做好通风系统优化设计和建设投用，确保井下空气质量满足要求。此外，为进一步保障通风设施在发生火灾时具有较强的防风能力，应对巷道布置进行合理的规划与布设。文章认为，在具体实施过程中，可采用综合防尘措施进行布置，其中主要涵盖通风除尘、净化风流及个体防护措施等，以此将井下施工危险降至最低。（3）探索研究无爆破开采技术，从根源上解决放炮伤害威胁。同时，运用新型爆破技术，如远程遥控爆破、无人化装药、混装炸药等。（4）按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的要求，采用物探+钻探相结合预测和防治水害。严格意义上来说，探水眼的布置及超前距离，应根据水头的高低、岩层厚度、硬度等方面，并结合井下具体情况，采用合理的措施展开预测。在具体观测过程中，应进一步加强对含水段的地下水动态观测系统的建立，同时可制定相关观测及水害预报，以此将风险降至最低。（5）结合水文地质条件，优化采掘布设，合理设置井下防排水设施，能够有效预防水害。同时，对原有空区采取充填密闭，能够有效减少空区积水威胁。井巷在掘进过程中必须边探边掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施待确认安全后才向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。（6）对永久性井巷采取工程技术措施。对利旧的永久性井巷进行泄压处理，采用锚喷网支护、砌碹等方式增强巷道抗压强度，同时可通过局部注浆对巷道帮角等应力集中区域进行局部加强，或增设临时支护并及时进行闭岩，避免井巷垮冒现象的发生。对新建的永久图 1掘进巷道冒顶片帮伤害事故分析44第 8 期性井巷布设方式进行优化升级，将井巷布置在岩体稳定性好的岩层中或错开采空区，从而规避应力的集中区域，在断面设计中应适当增加断面尺寸，并选择马蹄形、半圆形、扁椭圆形等符合应力分布特点的断面形状。（7）采场冒顶控制安全技术上，选择合理的支护方式，正确进行支护设计，保证支护质量。探索采用柔性支护技术，如吸能锚杆应用。作业区域有假顶必揭除，空顶下作业必有支护，并保证足够的应力集中分布时间。结合地质条件，选择合适的采矿方法，减少爆破对顶板的影响。（8）优化矿井提升机安全设计，从自动化、智能化、可视化等方面提升安全水平，运用矿井多绳摩擦式提升机安全保护系统，对提升工艺及关键设备监控到位，通过不同层级报警迅速缩小故障范围、发现故障点，实现提升系统的安全可靠运行。（9）优化井下胶带运输系统，对井下胶带实现无人化运行、智能化巡检。同时做好溜井系统优化，减少井下汽车运输工作量，汽车运输不进入盘区斜坡道。（10）做好井下溜井无人值守和远程智能化破碎，全面推进运用各种尺寸的反钻井设备运用，竖井一次或多次机械切割成型，有效避免人员刷扩竖井的施工风险。在人行井、运输通道等工作场所，设置便于操作、巡检的维修作业的扶梯、工作平台、防护栏杆、安全盖板等安全设施。梯子、平台和易滑倒操作通道的地面设置防滑措施，并设置安全网、安全距离、安全信号和标志。（11）优化采矿方法。结合矿层条件探索应用从下而上多分层条带式采矿一次性充填接顶采矿方法，减少采准石门数量的同时减少切割贯通点数量。针对不同矿体赋存条件，探索应用从上而下的反钻切割采矿方法。2.2安全管理对策措施（1）加强深部磷矿地下开采可行性方案研究、初步设计、安全设施设计等环节的综合管理，从顶层设计上降低深部磷矿地下开采安全风险，提升本质安全水平。（2）结合深部磷矿地下开采安全影响因素，建立健全安全管理制度体系，综合配备安全管理人员和工程技术人员，“三项岗位人员”（主要负责人、安全管理人员、特种作业人员）持证上岗，并严格抓好制度执行。（3）严格落实 金属非金属矿山安全规程 及非煤地下矿山开采有关的标准、规范。结合各操作环节安全风险，建立健全岗位安全操作规程，经常组织员工进行安全教育学习和技术培训，增强职工的安全意识，提高作业人员的作业技能。（4）全面做好矿山顶板分级管理，做到“有假必揭、先揭后支、先支后采”。注意观测顶板来压情况和顶板稳定完整情况，过断层等构造带时要制定专门安全措施。回采工作面回采前必须编制作业规程。情况发生变化时，必须及时修改作业规程或补充安全措施。实行“敲帮问顶”制度，找顶人员要站在安全地点使用撬毛设备进行找顶，并有专人监护。确须人工找顶的，必须由有经验的老工人选择合适的找顶工具，站在安全地点找顶。（5）做好采矿设计，严格控制采场暴露面积和高度，做好采场安全技术交底和安全条件确认及监护工作。（6）建立健全安全风险分级管控与隐患排查治理双重预防机制，动态分析评估安全生产分析，压实风险管控责任和隐患排查治理责任，对隐患开展成因分析并适时采取教育和考核问责，确保各环节、各层级的安全风险管控到位。（7）建立健全全员安全生产责任制，建立岗位安全生产责任清单并定期考核评估，压紧压实岗位人员安全生产责任。（8）建立健全安全生产考核激励机制，组建专业安全技术专家团队，定期开展安全生产检查评估，有效防范化解安全生产风险，及时消除事故隐患。（9）进一步完善与构建安全生产管理制度及应急救援体系。深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施研究中，构建应急救援小组及完善相关配套设施较为关键。同时，应指定专人进行应急管理，并按规定组织进行演练。同时对发生的事故要认真进行分析，要对事故造成的人员轻伤或重伤等进行分析明确并记录存档。3结论综上所述，磷矿开采具有较强的复杂性及危险性，特别是深部磷矿低下开采具有巨大风险，如何对深部磷矿地下开采安全隐患进行识别及提出解决措施逐渐成为广大相关人员亟待解决的现实问题。对此，文章以深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施研究为研究方向，旨在为我国深部磷矿地下开采安全隐患与防治措施提供理论指导与帮助。参考文献1 吝曼卿，孙郡阳，张继豹，等.地下磷矿山岩爆研究进展及防控措施 J.化工矿物与加工，2023，52（4）：16-21+55.2 刘振华.矿井深部开采热害治理 J.能源与节能，2016，（1）：17-18+20.3 李文成，王建华，姚华，等.磷矿山深部巷道支护应用技术研究 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