开采残余矿层存在的风险及防治对策.pdf

2020年 5月上 世界有色金属 181 开采残余矿层存在的风险及防治对策 何从学 （贵州煤矿矿用安全产品检验中心， 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 0 ） 摘 要 矿产资源是一种应用很广的能源资源。 由于矿产资源开采时间较长， 为满足能源需求， 促进能源的合理开发与 利用， 一些矿企逐步在进行残余矿层的回收开采， 但是， 残余矿层的开采中， 常常面临着有害气体爆炸的威胁， 导致开 采过程中伴随着一系列的风险。 基于目前矿山开采现状， 本文分析了开采残余矿层时所面临的潜在隐患， 提出了相应的 防治对策， 能够减小开采过程中可燃气体的威胁， 保证矿山安全生产。 关键词 残余矿层 ； 潜在风险 ； 防治对策 中图分类号 T D 8 0 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 2 0 ） 0 9 - 0 1 8 1 - 2 The risk of mining residual seam and its prevention and control measures HE Cong-xue G u i z h o u mi n e s a f e t y p r o d u c t s i n s p e c t i o n c e n t e r , G u i y a n g 5 5 0 0 0 0 , C h i n a Abstract Mi n e r a l r e s o u r c e s a r e w i d e l y u s e d i n e n e r g y r e s o u r c e s . D u e t o t h e l o n g mi n i n g t i me o f mi n e r a l r e s o u r c e s , i n o r d e r t o me e t t h e e n e r g y d e ma n d a n d p r o mo t e t h e r a t i o n a l d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a t i o n o f e n e r g y , s o me mi n i n g e n t e r p r i s e s a r e g r a d u a l l y c a r r y i n g o u t t h e r e c o v e r y mi n i n g o f r e s i d u a l o r e b e d . Ho w e v e r , t h e mi n i n g o f r e s i d u a l o r e b e d o f t e n f a c e s t h e t h r e a t o f f l a mma b l e g a s e x p l o s i o n , w h i c h l e a d s t o a s e r i e s o f r i s k s i n t h e mi n i n g p r o c e s s . B a s e d o n t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f mi n i n g , t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e p o t e n t i a l h i d d e n d a n g e r s i n t h e mi n i n g o f r e s i d u a l o r e b e d , a n d p u t s f o r w a r d t h e c o r r e s p o n d i n g p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a s u r e s , w h i c h c a n r e d u c e t h e t h r e a t o f c o mb u s t i b l e g a s i n t h e mi n i n g p r o c e s s a n d e n s u r e t h e s a f e t y o f mi n i n g . Keywords r e s i d u a l o r e b e d ; p o t e n t i a l r i s k ; p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a s u r e s 近年来， 大部分矿企在进行能源开采的过程中， 井下有 害气体爆炸事故频发是制约开采的重要因素， 常常存在残余 矿层的开采方面， 会伴随着井下有害气体超限、 有毒有害气 体超标、 有害气体爆炸等威胁， 使得开采人员处于一个极为 危险的工作环境中。 因此， 在残余矿层的开采方面， 最为关 键的就是要进行矿山易燃易爆灾害的预防与控制， 相关人员 需在矿井残余矿层开采之前， 做好可能发生灾害的分析、 预 防与控制措施，降低或消除开采过程中的有害气体灾害威 胁， 最大程度上保障开采工作的顺利进行， 保证作业人员的 生命安全， 提高残余矿层开采价值。 1 残余矿层开采的安全风险 一些矿企在能源的开采过程中， 逐步对残余矿层回收利 用， 但是， 开采矿井残余矿层的过程中， 有害气体爆炸灾害 较为常见， 爆炸事故发生严重阻碍了开采工作的顺利进行， 如果不及时对这些灾害加以预防与控制， 不仅会造成重大的 人员伤亡， 还会使得相应的采矿设备被摧毁， 开采作业被迫 中断， 甚至还需要大量投入人力物力资源来应急救援 [1]。 近 年来， 矿井开采残余矿层的过程中， 生产安全事故如不能完 全预测与控制， 开采人员就会面临着极端恶劣的开采环境。 这种情况下， 各个矿企在有害气体爆炸灾害的防治方面投入 了大量的成本， 以实现安全生产的目标。 但是， 对于一些小 型的矿企而言， 在开采矿井残余矿层对事故预防方面过多的 治理成本投入， 使得企业面临着较大的经济压力， 经济负担 过重，长期下去将会不堪重负，被迫停产或者关闭。因此， 在开采残余矿层的过程中， 矿山开采事故的防治需符合技术 性与经济性的要求。 2 开采残余矿层的情况调查 2.1 残余矿层开采现状调查 虽然我国的矿物资源储量丰富， 但是由于我国的人口基 数大， 人均矿产资源数量有限， 再加上工业化与城市化发展 中， 矿产资源需求量逐年增加， 现有的可开采能源难以满足 日益增加的资源需求。 矿产资源的分布条件相对复杂， 尤其 在南方地区，赋存条件较差，很多为薄矿层、倾角大，开采 难度增加， 现有的开采技术与设备不断改进满足各种矿层的 开采要求 [2]。多年以来，大部分矿企加大了资源开采力度， 随着时间的推移， 一些矿井逐步走向萎缩， 小型矿企数量大 幅度减少， 且一些矿企逐步开始回收开采残余矿层。 由于矿 井开采残余矿层环境的特殊性， 在开采过程中常常存在着瓦 斯事故威胁。 2.2 残余矿层开采类型调查 残余矿层的开采过程中， 主要包含了以下类型 ①临时 矿层。 针对这类的残余矿层， 在开采的过程中主要开采的是 本矿井正常开采的需要留设的临时矿层， 这些矿层普遍存在 恶劣的开采环境、 采空区有害气体困扰等情况， 开采相对困 难，对开采技术的要求很高 [3]。②残余分层开采。此种残余 矿层开采主要是由于在前期的开采过程中， 矿层厚度相对较 大， 再加上之前的开采技术限制， 导致在前期的开采过程中 仅仅是针对某一分层的开采， 而在后期则需要进行其他分层 的开采。 收稿日期 2 0 2 0 - 0 4 作者简介 何从学， 男， 生于1 9 8 3 年， 汉族， 贵州贵阳人， 本科， 中级工 程师， 研究方向 煤矿开采。 世界有色金属 2020年 5月上182 3 开采残余矿层存在的威胁 3.1 有害气体爆炸事故风险 在矿井开采残余矿层的过程中， 事故风险主要体现在井 下有害气体爆炸风险方面。 由于残余矿层的分布条件相对特 殊， 再加上尺寸不规则、 范围不清晰等原因， 使得在开采的 过程中， 相关开采人员并不能够充分掌握矿井受到矿层集中 应力影响的具体范围与程度等情况， 也就使得在开采的过程 中， 有害气体爆炸事故发生的概率大大增加， 在这种情况下， 采空区有害气体和矿层自身含量是造成井下开采事故的关 键因素 [4]。 此外， 这类事故的出现也常常是由于矿企的管理 漏洞所造成的， 比如， 矿企的相关管理部门会存在矿层卸压 的错误认识， 认为即使现场存在突出的相关表现与预兆， 也 不会发生突出事故， 也就缺乏相应的风险防范与应急预案， 在发生突出事故时，难以及时进行相应的事故处理。比如， 以某矿企为例， 在突出事故发生之前， 存在有害气体涌出异 常情况， 尤其是在事故前3天， 有害气体涌出量大幅度降低， 相关人员在此过程中认为掘进碛头存在明显的应力变化， 而 对矿压没有采取相应的控制措施， 造成了突出事故。 3.2 发生有害气体中毒威胁 在残余矿层的开采过程中， 旧巷与残余矿层的矿山压力 显现、再加上存在巷道失修、开采层不完整等因素的影响， 导致在残余矿层的开采过程中， 并不能够进行相关工作面的 布置， 由于缺乏采掘工作面， 导致在开采过程中， 存在漏风、 不稳定通风系统等现象， 矿井通风难以保障。 此外， 随着开 采活动的进行， 顶板大面积来压、 有害气体异常涌出等现象 也会造成矿井内通风系统管理难度的加大。 通风不畅导致在 残余矿层的开采过程中可能存在有害气体中毒、火灾等事 故。 4 开采残余矿层时对引发开采事故的防治对策 4.1 采用新技术贯彻与落实 从矿企的长期发展来看， 矿井残余矿层开采不应该保持 长期性， 为提高矿企经济效益的实现， 各个矿企都需要坚决 执行限采关闭的政策， 结合矿企的发展现状， 从产业结构调 整的角度来进行残余矿层开采限制。 为保障限采关闭政策实 施的有效性， 国土资源管理部门需对各个矿企的矿产资源、 残存的资源性质等加以综合规划与分析， 要求是要限制矿企 进行残余矿层的开采， 再加上存在技术、 管理等方面的局限 性， 采用新技术开采。 4.2 残余矿层影响范围的勘查 在残余矿层的开采过程中， 为了实现对有害气体引发事 故的预防与控制， 有关开采部门与人员需在开采工作开始之 前对残余矿层的影响范围加以详细勘查， 将此勘查结果作为 后期开采方案制定的重要依据。 勘察工作主要从以下方面来 进行 ①全面获得残余矿层拐点的详细资料， 在此过程中需 做好相应的地质测量工作， 并保障测量的准确性 ； ②深入矿 井现场获得详细的资料， 还需要对邻近矿井与旧矿井开采情 况加以调查， 获得真实的矿井开采信息 ； ③综合评估残余矿 层中所存在有害气体易发事故的影响范围与危害程度， 了解 附近矿层与相关区域是否会形成应力的集中或者叠加现象 ； ④科学应用钻探手段与技术，在矿井各种资料的核查过程 中， 对残余矿层的探测过程中， 同样需进行有害气体的赋存 条件、 水体情况等的勘查。 4.3 绘制保护关系图 在开采残余矿层的过程中，如果是对保护层的开采活 动，一般情况下是不允许在采空区存在矿层的留存。但是， 如果在开采的过程中发现在保护层中存在不规则开采层， 在 此情况下， 开采人员需采取必要的全面保护措施， 在保护措 施的制定上， 需结合保护层与被保护层之间的层间距变化来 进行， 在保护过程中， 同样需要确定残余矿层的具体影响区 域与范围。 如果相关人员并未完全掌握保护层各个残余矿层 之间的关系， 可以在开采的过程中将其作为未开采保护层。 如果是对残余矿层的开采， 相关人员不仅要明确掌握其矿层 影响范围， 还需要进行各个矿层保护关系图的绘制， 且在保 护关系图的绘制要定期进行， 如果是对被保护层进行的开采 活动， 开采人员需综合分析有害气体涌出量等各种的动态性 参数与因素， 进行相应的修正。 4.4 注重监督执法检查工作 在开采残余矿层的过程中， 要实现有害气体爆炸的预防 与控制， 相关部门需加强监督执法与检查， 定期对矿井实施 检查， 通过检查来发现矿井开采中存在的安全威胁， 尤其是 要通过检查来获得残余矿层中的有害气体的浓度、 涌出量等 参数。 此外， 在残余矿层的开采过程中， 要实施严格的限制， 各个部门需加强在矿井开采中的协调与沟通， 通过联合协作 机制的构建， 发挥不同部门之间的联动性与协作性， 使得不 同部门都能够在矿井生产中发挥各自的监管作用， 保障生产 的安全性。 如果在监督检查过程中发现残余矿层中存在有害 气体爆炸的威胁， 不同部门需立即针对该情况制定相应的预 防与处理策略。 5 结语 近年来， 在矿山开采过程中， 为实现矿产资源的合理利 用， 很多矿企逐步开始了残余矿层开采， 这类矿井开采的条 件相对特殊， 在开采过程中常常存在着有害气体爆炸威胁， 为保障开采的安全性， 矿企需针对残余矿层的具体情况， 制 定相应的有害气体易发开发事故的防治策略， 保持残余矿层 的高效、 安全开采。 [1] 胡兰芳,陈克钧,孟中华,等.复杂采空区下残留磷矿层的回收[J].矿 业研究与开发,20120611-13122. [2] 李俊勇.开采残余煤柱矿井的安全技术及管理措施[J].内燃机与配 件,2017,00000695. [3] 顾雪祥.四川马脑壳层控金矿床中辉锑矿残余沉积组构的发现[J].成都 理工学院学报,2000,274331-334. [4] 冯兆伟.无煤柱开采工作面瓦斯防治技术研究与实践[J].石化技 术,2019,026002213.