全面采矿法安全对策措施探讨

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【摘要】介绍了全面采矿法的特点及顶板管理工作，分析了全面采矿法的优缺点，在此基础之上，从安全技术、安全管理两个方面分别提出了全面采矿法开采的相关安全对策措施，有望对全面法安全和高效的开采提供一定的指导意义。

【关键词】全面采矿法；顶板管理；安全技术；安全管理

1 引言

我国现已探明的缓倾斜薄矿体矿石资源储量可观，矿体多为脉状或群脉状产出，多表现在贵金属及核资源矿山，如金矿及铀矿等，由于矿体形态复杂，产状变化大，矿体薄、倾角缓，回采过程中施工难度大，属于难采矿体。开采该类型矿床比较适合全面采矿法，全面采矿法的主要特点为工作面沿矿体走向或沿倾斜全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿( 有时也将少量矿石) 留下，呈不规则的矿柱以维护采空区，这些矿柱一般做永久损失，不进行回采。在个别情况下，用这种采矿方法回采贵重金属矿石，可不留矿柱，而用人工支柱( 混凝土支柱、木垛及木支柱等) 支撑顶板。全面采矿法的主要优点为采矿工艺简单、贫化低、采矿成本低等； 其主要缺点为采矿效率低、在顶板暴露下作业人员安全性差、要求有严格的顶板和通风管理等。因此有必要对全面采矿法进行较深入的研究与应用，以充分发挥采矿法的效益，达到安全高效的开采。

2 全面采矿法特点

全面法采矿法一般应用在薄和中厚(小于5～7m)的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角小于30°)矿体中，沿矿体走向把阶段划分成规则的矿块，由矿块进行回采，或把矿块沿走向、沿倾向划分为段，使矿块内形成许多区间（即小矿房）进行开采。矿块内各项回采作业，均在暴露的顶板下进行。因此采场顶板管理成为该采矿方法的关键，如果顶板岩石的稳固性较差时，则可以在顶板岩石中按装杆柱，以增加其稳固性，如果局部不稳固时，则可以在这些局部地区留下矿柱。因而这种采矿方法灵活性比较大。

全面法留的矿柱，最初是留连续矿柱，并且矿柱一般是不进行回采的，作为永久损失。随着采矿技术的发展，将连续矿柱改为不连续矿柱，这样可以提高矿石回收率。

3 顶板管理工作

顶板管理全面采矿法方法的关键工作，顶板管理工作一般是留矿柱或者用锚杆支护。

（1）留矿柱支护

当顶板岩石稳固性较差时，可以在顶板岩石中安装杆柱，以增加其稳固性。当顶板局部不稳固时，可以在局部地区留下矿柱。当矿房顶板遇到有断层或跨度较大时，可以予留临时矿柱〔在靠近矿房的下部地压比较大。因此，一般在矿房下部1/3左右的地方留第一排矿柱。矿柱的间距为5～8米，矿柱尺寸为φ3～7米。〕

（2）采用锚杆支护

锚杆是一种新型的支架，它是利用打入岩层中的杆体来加固岩层，它的优点是：安装杆柱工作迅速及时，支护过程可全部机械化，成本低，劳动强度低，同时支架材料的运搬、装卸、贮存的费用都可降低，没有火灾危险等由于优点多，因此，被国内外矿山广泛使用。

锚杆的种类很多，有砂浆锚杆，楔缝式金属锚杆、涨壳式锚杆、树脂锚杆，现在又应用桁架式锚杆以及摩擦锚杆。锚杆锚固效果好，但结构复杂、加工费用高，在金属矿山使用的较多，对几种锚杆的优缺点简单分析如下：

（1）砂浆锚杆

砂浆锚杆就是在顶板上打好眼，装入废旧钢丝绳，然后灌入水泥砂浆，形成了杆柱支护。砂浆锚杆的优点是：这种锚杆可用于软岩和破碎岩层；成本也比较低。缺点是：固结的慢，抵抗爆破震动的性能差。

（2）树脂锚杆

把树脂、引发剂及充填材料封入胶管或铝管，放在锚杆的头上插入钻孔，到底部时，回转锚杆搅拌混合，树脂和引发剂以两者化学反应使锚杆头部和岩层结合。这种锚杆固结的快，锚固力大，能抗冲击，但造价高，材料来源受到一定限制，目前煤矿应用的较多一些。

（3）摩擦式锚杆（又叫管缝式锚杆或叫开缝式锚杆）

1972年美国提出了摩擦式锚杆这个设想。于1977年开始成批生产，这种锚杆是把一块钢板搓成一根不闭合的管子制成的，也可以用钢管拉槽制成，也就是说这种锚杆是沿杆的全长切开一条缝的钢管。

该锚杆直径为38mm，壁厚2.3mm，缝宽12.7mm，钢管用强度为4900kg/cm2的成型好的钢材制作。锚杆孔径为φ=35mm，安装时，用冲击器把锚杆打入孔内，使钢管的缝部分合拢，从而与孔壁密切接触，产生相当大的摩擦阻力，因此把这种锚杆叫摩擦锚杆，根据测定，每米锚杆的锚固力为2.5～5吨。

这种锚杆的优点是：可以用于软岩中，且可以及时起作用，安装方便，费工时少，同时它是在全长上锚固，故锚固力比较大。

4 对全面采矿法的评价

4.1 主要优点

（1）采准工作量小，（5～7m/kt）；

（2）坑木消耗量少，在回采矿房时，几乎不消耗木材（0.0009～0.002m3/个）；

（3）采矿成本较低；

（4）劳动组织简单，通风良好；

（5）有利于实现机械化开采，可以采用高效率的采、装机械设备。

在地下开采中，随着大型铲装设备的推广使用，其劳动生产率得到大幅高，采场生产能力也相应增大，总体看全面法是一种有发展前途的采矿方法。

4.2 主要缺点

(1) 矿石损失比较大，由于在矿块中留有较多矿柱，矿柱所占矿量约为矿块矿量的15～20%（留间断矿柱时）或更多，甚至达40%，这些矿柱一般是不回收的。

(2) 当矿体厚度比较大时，顶板管理比较困难。

(3) 很难进行选别回采。

4.3 全面采矿法的发展方向

（1）设法减少矿柱比重

在条件许可的情况下，尽可能将连续矿柱改为不连续矿柱，或在回采矿房时，部分地回采矿柱；或者选择合适的锚杆支护方式，加强维护顶板，适当增大矿房尺寸，以相对减少矿柱矿量。

（2）研究适合于我国矿床赋存条件的全面采矿法，采用大型的凿岩、装载和运搬设备，提高机械化程度。

5 全面法采矿的安全对策措施

5.1 安全技术对策措施

（1）按采矿设计和作业规程进行采矿。

（2）每个采区都有两个出口连通上、下巷道。

（3）矿柱回采和采空区处理方案，必须在回采设计中同时提出。中段矿房回采结束，其上部中段的矿柱应立即回采，矿柱回采速度就与矿房回采速度相适应，并应采取后退式回采方式。

（4）必须严格保持矿柱（含顶柱、底柱和间柱等）的尺寸、形状和直立度，应有专人检查和管理，以保证其在整个利用期间的稳定性。

（5）禁止放空溜矿井，不合格的大块矿石、废旧钢材、木材和钢丝绳等杂物，严禁放入井内，以防堵塞，溜井口不准有水流入；严禁人员直接站在溜井、漏斗的矿石上或进入溜井与漏斗内处理堵塞，采用特殊方法处理堵塞，须经主管矿长批淮。

（6）对围岩松软不稳固的回采工作面、采准和切割巷道须采取支护措施，及时修复因爆破或其它原因而受破坏的支护；不准在同一采场同时进行凿岩和处理浮石；作业中发现冒顶预兆，立即停止作业，立即通知作业人员撤离现场并上报。

（7）应建立顶板分级管理制度，对顶扳不稳定的采场，应指定专人负责检查。

（8）设立专门机械或专职人员负责地压管理工作，及时进行现场监测，做好预测、预报工作；发现大面积地压活动征兆，立即停止作业、将人员撤至安全地点；地表陷落区应设明显标志或栅栏，封闭通往采空区的井巷，不准人员进入陷落区和采空区。

5.2 全面法采矿的安全管理对策措施

（1）贯彻落实“安全第一，预防为主，综合处理”的安全生产方针，实现安全管理科学化、标准化。

（2）建立、健全安全生产责任制，矿长对本矿的安全生产工作负责，各级主要负责人对本单位的安全生产工作负责，技术负责人对本单位的安全技术工作负责，各职能机构对其职责范围内的安全生产工作负责。

（3）设置安全机构，配备专职安全员，采掘队设专职安全员，班、组设专职或兼职安全员，专职安全人员，应不低于中等专业学饺毕业（或具有同等学历）、具有必要的安全专业知识和安全工作经验、从事矿山专业工作五年以上的人员担任。

（4）建立、健全通风防尘防护专业机构，配备必要的技术人员和工人，并列入生产人员编制，通风防尘专职人员名额不少于接尘人数的5%～7％。

（5）对职工认真做好安全生产和劳动保护教育，普及安全知识和安全法规知识，进行技木和业务培训，职工经考试合格方准上岗。新工人下井前进行不少干72小时的三级安全教育，并考试合格由老工人带领工作至少4个月，熟悉本工种操作技术并经考核合格后，方可独立工作。

（6）特种作业人员、要害岗位、重要设备与设施的作业人员，都必须经过技术培训和专门安全教育，经考核合格取得操作资格证书或执照后，方准上岗；人员培训、考核、发证和复审，严格按有关规定执行。

（7）工人下井前严禁喝酒，下井时携带照明灯具，作业前检查通风情况，认真检查和处理作业地点顶帮的浮石，作业地点出现严重危及人身安全的征兆时，迅速撤出危险区，并及时报告,，同时设置警戒和照明标志。

（8）编制年度生产建设计划和长远发展规划的同时编制安全卫生工程技术措施的计划和规划，并按国家规定提取和使用安全技术措施专项费用，该费用全部用于改善矿山安全生产条件。

（9）建立、健全安全生产岗位责任制及岗位技术操作规程，严格执行值班制和交接班制。

6 结语

全面采矿法是空场采矿法的一种，它是在划分矿块的基础上，矿房和矿柱互相交替排列，主要是依靠围岩的稳固性和留下的矿柱来进行地压管理。如果顶板岩石的稳固性较差时，则可以在顶板岩石中安装锚杆，以增加其稳固性，如果局部不稳固时，则可以在这些局部地区留下矿柱。简要介绍了全面采矿法的特点及顶板管理工作，对全面采矿法的优缺点进行了总结，在此基础之上，探索性的提出了全面采矿法的发展方向。从安全技术、安全管理两个方面分别提出了全面采矿法开采的相关安全对策措施，有望对全面采矿法安全和高效的开采提供一定的指导意义。

参考文献：

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[2]董峻岭,庞曰宏,任吉明.全面采矿法研究与应用[J].矿业快报,2006(07).

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