金属矿山安全分析讲座课件

非煤矿山安全分析非煤矿山安全分析二二六年八月六年八月非煤矿山安全分析二六年八月1主要内容主要内容第一章矿床开采的基本概念第一章矿床开采的基本概念第一章矿床开采的基本概念第一章矿床开采的基本概念第二章金属矿床特点与采矿方法第二章金属矿床特点与采矿方法第二章金属矿床特点与采矿方法第二章金属矿床特点与采矿方法第三章深部资源开采中的岩爆灾害与防治第三章深部资源开采中的岩爆灾害与防治第三章深部资源开采中的岩爆灾害与防治第三章深部资源开采中的岩爆灾害与防治第四章矿床开采中的地下水灾害与防治第四章矿床开采中的地下水灾害与防治第四章矿床开采中的地下水灾害与防治第四章矿床开采中的地下水灾害与防治主要内容第一章矿床开采的基本概念第二章金属矿床特点与采矿2第五章采矿引起的岩层移动地质灾害与防治第五章采矿引起的岩层移动地质灾害与防治第五章采矿引起的岩层移动地质灾害与防治第五章采矿引起的岩层移动地质灾害与防治第六章采空区突发崩落灾害与防治技术第六章采空区突发崩落灾害与防治技术第六章采空区突发崩落灾害与防治技术第六章采空区突发崩落灾害与防治技术 第七章地下采场地压活动与控制技术第七章地下采场地压活动与控制技术第七章地下采场地压活动与控制技术第七章地下采场地压活动与控制技术第八章金属矿山安全科技发展研究课题第八章金属矿山安全科技发展研究课题第八章金属矿山安全科技发展研究课题第八章金属矿山安全科技发展研究课题主要内容主要内容第五章采矿引起的岩层移动地质灾害与防治第六章采空区突发崩31.1 基本概念基本概念1矿石与废石矿石与废石 矿石：矿石：凡是地壳里面的矿物的集合体，在现代技术经济水凡是地壳里面的矿物的集合体，在现代技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或平条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或矿物产品的就叫做矿石。矿物产品的就叫做矿石。废石：废石：在矿体周围的岩石以及夹在矿体中的夹石，不含在矿体周围的岩石以及夹在矿体中的夹石，不含有成分或含量过低，在当前还不宜作为矿石进行开采的则有成分或含量过低，在当前还不宜作为矿石进行开采的则称为废石。称为废石。2矿体与矿床矿体与矿床 矿体：矿体：矿石的聚集体称为矿体。矿石的聚集体称为矿体。矿床：矿床：矿床是矿体的总称，对某一矿区而言，它可由一个矿床是矿体的总称，对某一矿区而言，它可由一个或若干个矿体组成或若干个矿体组成。第第1章章 矿床开采基本概念矿床开采基本概念1.1 基本概念1矿石与废石 矿石：凡是地壳里41.2 矿床类型（三类）矿床类型（三类）1金属矿床金属矿床（1）黑色金属矿床（铁、锰、铬）；（2）有色金属矿床（铜、铅、锌、铝、镍、锑、钨、锡、钼等）；（3）贵重金属矿床（金、银、铂等）；（4）稀有金属矿床（钽、铌等）；（5）放射性金属矿床（铀、钍等）。2非金属矿床非金属矿床非金属矿床为工业矿物矿床，主要为石灰石、白云石、粘土、石膏、石棉、石墨、滑石、花岗岩、大理岩、海泡石、金刚石等。3燃料矿物矿床燃料矿物矿床燃料矿物主要指煤、石油和天然气。1.2 矿床类型（三类）1金属矿床（1）黑色金属矿床（铁、51.3 矿床开采分类与采矿含义矿床开采分类与采矿含义矿床开采分为以下三类：1硬岩开采硬岩开采：对金属和非金属矿床开采，则称为硬岩开采，习惯上称为“采矿”。2煤炭开采：煤炭开采：煤炭开采，在技术、装备和方法上与硬岩开采大同小异，有时虽称为采矿，但更习惯上称之为“采煤”。3石油和天然气开采：石油和天然气开采：石油和天然气因其方法、设备和工艺完全不同，早在上个世纪40年代就分出，称其为开采石油和开采天然气。1.3 矿床开采分类与采矿含义矿床开采分为以下三类：6第第2章金属矿床特点与采矿方法章金属矿床特点与采矿方法2.1 金属矿床的分类金属矿床的分类1按矿体形状分类按矿体形状分类（1）层状矿床：（2）脉状矿床：（3）块状矿床：2按矿体倾角分类按矿体倾角分类（1）水平和微倾斜矿床倾角小于5（2）缓倾斜矿床倾角530（3）倾斜矿床倾角3055（4）急倾斜矿床倾角大于553按矿体厚度分类按矿体厚度分类（1）极薄矿体厚度在0.8m以下；（2）薄矿体厚度为0.84m之间；（3）中厚矿体厚度为410-15m；（4）厚矿体厚度为1015-40m；（5）极厚矿体厚度大于40m；第2章金属矿床特点与采矿方法2.1 金属矿床的分类1按72.2 金属矿床的特点金属矿床的特点 与煤矿相比，金属矿床地质条件较为复杂，具有以下几个特点：1矿床形态不规则性矿床形态不规则性 （1）多呈现不规则的透镜体，其厚度、倾角及形状不稳定。（2）厚度、倾角有较大变化，常出现尖灭、分枝复合等现象。（3）厚大矿体（一般达1030m以上），与薄矿体具有较大差 别的地压问题。2矿石品位变化大矿石品位变化大 3地质构造复杂地质构造复杂 （1）有断层、褶皱、穿入矿体中的岩脉 （2）断层破碎带 （3）矿区地应力2.2 金属矿床的特点 与煤矿相比，金属矿床地质条件84矿岩坚固性大矿岩坚固性大 崩落法采矿，导致顶板悬空，潜在冲击地压。5矿岩构造裂隙发育，围岩松散破碎矿岩构造裂隙发育，围岩松散破碎 （1）矿岩体节理裂隙极为发育，使围岩松散破碎 （2）单块岩石强度高，整体强度低单块岩石强度高，整体强度低 （3）岩体不是“软软”，而是，而是“散散”。6矿床的含水性矿床的含水性4矿岩坚固性大92.3 金属矿床的开采方法金属矿床的开采方法一类、露天开采；二类、地下开采1露天开采的优点露天开采的优点 受开采空间限制较小，可采用大型机械设备，可提高开采强度和矿石产量；劳动生产率高，为地下开采的510倍；开采成本低，仅为地下开采的1/41/3；矿石损失贫化小，损失率和贫化率不超过35；对于高温易燃的矿体，露天开采比地下开采更为安全；基建时间短，约为地下开采的一半，基建投资比地下开采低；劳动条件好，作业比较安全。2.3 金属矿床的开采方法一类、露天开采；二类、地下开采102地下开采方法地下开采方法2地下开采方法11金属矿床开采的发展趋势金属矿床开采的发展趋势:（1）露天矿山不得不将陆续转为地下开采）露天矿山不得不将陆续转为地下开采。（2）地下开采比重在逐渐增大）地下开采比重在逐渐增大。目前，西方国家地下开采的比重约占35，俄罗斯铁矿石占15，而有色金属矿石占1/3；我国铁矿石占10，有色金属占2/3。金属矿床开采的发展趋势:（1）露天矿山不得不将陆续转为地下开122.4 安全在金属资源开发中的地位安全在金属资源开发中的地位（1）人口、资源、环境和灾害是制约社会经济发展的四个基本因素，关系人类生存与发展的四大基本问题。（2）人口持续增长，国民经济发展，对金属矿产资源的需求也急剧增加。（3）在今后20年，中国对铜、铝矿等矿产资源累计需求总量是目前储量的25倍。2.4 安全在金属资源开发中的地位（1）人口、资源、环境13（4）未来20年，中国钢铁缺口总量30亿t，铜超过5000万 t，精炼铝1亿t。（5）我国矿产资源相对贫乏，随着资源的逐步开采而日趋减少，人类将面临着更加不利的资源开发条件，从而使得人类将面临着更加不利的资源开发条件，从而使得安全生产状况更加恶化，潜在重大的地质灾害和事故隐患安全生产状况更加恶化，潜在重大的地质灾害和事故隐患。（6）我国有金属矿山134058座，2002年共发生事故次数和死亡人数比2001年上升了24.4和6.2，安全生产严峻。（4）未来20年，中国钢铁缺口总量30亿t，铜超过5000万14本次讲座内容（1）金属矿床地下开采的安全分析与防治（2）金属资源开采安全科学技术发展的 研究课题展望本次讲座内容15第第3章岩爆灾害与防治章岩爆灾害与防治3.1“三高三高”采矿环境与岩爆地质灾采矿环境与岩爆地质灾害害深部矿床开采处于“三高”的采矿环境（1）高围压）高围压（地压）（2）高温度）高温度（2）高渗透压力）高渗透压力。第3章岩爆灾害与防治3.1“三高”采矿环境与岩爆地质161“高围压高围压”产生的安全隐患产生的安全隐患（1）岩爆（矿压、矿震、冲击地压）岩爆（矿压、矿震、冲击地压）（2）地压剧烈活动（片帮、冒顶、变形）地压剧烈活动（片帮、冒顶、变形）2“高温度高温度”的安全与环境问题（1）恶化作业环境恶化作业环境，提高采矿成本提高采矿成本（2）改变围岩物理力学性质改变围岩物理力学性质3“高渗透压力高渗透压力”的安全问题（1）突水1“高围压”产生的安全隐患173.2 国内外深部开采的金属矿山国内外深部开采的金属矿山1国外矿山国外矿山（1）国外开采超过千米深的金属矿山有80多座(南非)。（2）南非金矿开采深度已超过4000m，计划延伸至6000m以下（3）印度已有3座金矿采深超过2400m；其中，铅皮恩里夫金矿采深达到3200m（4）俄罗斯有8座矿山采深910m；开拓深度1570m，将来20002500m（5）加拿大、美国、澳大利亚的一些有色金属矿山的采深也已超过1000m3.2 国内外深部开采的金属矿山1国外矿山182我国深部矿山（表3.1）2我国深部矿山（表3.1）193.3 深部岩爆灾害预测预报研究与防治深部岩爆灾害预测预报研究与防治1岩爆预测预报研究现状概述岩爆预测预报研究现状概述 （1）国外最早观察到岩爆是1900年（印度Kolar金矿）。（2）美国在1906年5月26日发生了一次较大的岩爆，强度达到里氏3.6级。（3）在南非早在1908年就成立了专门委员会研究深井岩爆。（4）加拿大于1928年在Ontarrio矿首次出现岩爆3.3 深部岩爆灾害预测预报研究与防治1岩爆预测预报研究20（5）我国1933年首次在抚顺胜利矿发现岩爆，到目前为止，已有20多个矿井有过发生岩爆的记录。（6）南非19841993年有总计6966名矿工在地下采矿事故中丧生，其中3275人是金矿矿工。19941998年有139,000名矿工严重受伤，总计有2264位矿工死亡，其中金矿有1634人。（7）导致伤亡的严重原因是：2000m以下采矿岩爆问题（8）一些有深井开采矿山的国家，如美国、澳大利亚、南非、波兰等，政府、工业部门和研究机构密切配合，集中人力和财力紧密结合深部开采相关技术开展基础问题的研究，使深井开采成为矿业的重要研究领域。（5）我国1933年首次在抚顺胜利矿发现岩爆，到目前为止，已21在我国在我国，岩爆研究现状:（1）国家在九五期间，开展了千米深井矿山千米深井矿山300万吨级强万吨级强化开采技术综合技术研究化开采技术综合技术研究的攻关课题，其中，“岩爆预岩爆预测预报技术研究测预报技术研究”等研究专题（冬瓜山铜矿）。（2）我国在岩爆发生机制、预测与监控等方面已做了大量前期性工作，一些控制岩爆的深井开采技术、深井降温技术的原则和方法，在冬瓜山矿床开采设计中得到应用。（3）岩爆机理及预测预报研究（山东玲珑金矿）。在我国，岩爆研究现状:（1）国家在九五期间，开展了千米深222岩爆防治对策岩爆防治对策（1）岩爆产生条件岩爆产生条件岩体经受过较强的地应力作用；围岩内储存较大的弹性应变能；埋藏位置具有较紧密的围限条件；机械开挖造成应力的突然释放。（2）有岩爆矿山的开采方法有岩爆矿山的开采方法 充填采矿法：无底柱分段崩落采矿法：几个分段同步进行回采，形成台阶状态的卸压槽，其台阶沿35度推进，巷道的应力比传统方案低3366（图3.1）。2岩爆防治对策（1）岩爆产生条件23金属矿山安全分析讲座课件24（3）岩爆灾害的人工控制岩爆灾害的人工控制 选择巷道方向：使巷道走向与原岩应力的最大主应力方向一致；选择巷道位置：尽量避开断裂构造处、蚀变岩的脉外巷道；优化开挖顺序；光面爆破；合理选择巷道断面现状。（3）岩爆灾害的人工控制25（4）深井采矿三要素的相互作用与研究课题深井采矿三要素的相互作用与研究课题（图3.2）（4）深井采矿三要素的相互作用与研究课题（图3.2）26深部开采要解决的四个关键性课题深部开采要解决的四个关键性课题 高应力场和地质构造精细探测理论与方法（应力测试问题）高应力坚硬矿岩全块段致裂理论（一次爆破技术）；抗冲击与降温隔热支护系统理论与技术（降温与支护技术）深井低品位矿床溶浸开采固、气、液多相介质藕合与流动规律。深部开采要解决的四个关键性课题 高应力场和地质构造精细探测27第第4章地下水灾害与防治章地下水灾害与防治4.1 遭受地下水灾害的矿山（表遭受地下水灾害的矿山（表4.1）第4章地下水灾害与防治4.1 遭受地下水灾害的矿山（表4284.2 地下矿山水害的类型地下矿山水害的类型矿山地下水害的表现形式主要有以下几种：1突水淹井突水淹井（1）突水淹井是大水矿床容易遇到的问题，轻则影响采矿作业，增加排水费用；重则使矿井淹没，工程停工，甚至造成生命财产巨大损失。（2）1998年7月23日和29日，程潮铁矿遭受了百年不遇的特大暴雨袭击，造成2200多米的巷道严重坍塌，井巷变形破坏严重，采矿系统遭到破坏，打乱了回采顺序，给矿山带来巨大的经济损失。（3）广西南丹拉甲坡矿发生老窿突水，致使矿井淹没，几十人遇难。而莱芜铁矿谷家台矿因淹井，死亡多人，矿井被迫关闭。4.2 地下矿山水害的类型矿山地下水害的表现形式主要有以下29淹井可分为四种类型（表4.2）淹井可分为四种类型（表4.2）302地面塌陷地面塌陷岩溶矿床疏干排水，地表往往产生，煤炭、金属、化工及核工业等矿山都存在这样的。单个塌陷的空间体积最大达5万m3，塌陷影响范围大者可达数十平方公里；塌陷点数量一般在数百个以上，多者可达数。塌陷对矿山建设及周围环境的危害，塌陷发展到水域区，会增加矿井地下矿井水的补给，影响采矿作业正常、安全进行。塌陷还会造成大面积范围内的工业民用建筑、农田、水利设施和区域环境，并呈日趋严重之势。矿山矿山：水口山、凡口、铜录山、安庆铜矿，新桥、大广山铁矿等均水口山、凡口、铜录山、安庆铜矿，新桥、大广山铁矿等均遭受过塌陷遭受过塌陷。2地面塌陷岩溶矿床疏干排水，地表往往产生，煤炭、金属、化313破坏水资源破坏水资源疏干排水为矿山主要防治水，矿坑即成为所处地下水单元的最低排泄区，从而改变了天然地下水流场，不仅补给区的地下水不断补给矿坑，而且排泄区的地下水或地表水又反向补给。同时，通过地下水分水岭外移及地面塌陷等又产生新的，当矿坑排水量大于地下水单元的补给量时，矿区地下水流场平衡关系即被，导致地下水位不断，甚至水资源枯竭（停采后也难以恢复），其后果是地貌景观，泉、河断流，矿区工农业生产用水得不到。如济南铁矿疏干奥灰水，曾使泉城的趵突泉断流；王凤煤矿对奥如济南铁矿疏干奥灰水，曾使泉城的趵突泉断流；王凤煤矿对奥灰水进行大口径群孔，造成矿区缺水，居民用水十分紧张。灰水进行大口径群孔，造成矿区缺水，居民用水十分紧张。3破坏水资源疏干排水为矿山主要防治水，矿坑即成为所处地324井下泥石流井下泥石流矿床疏干或巷道揭露破碎带时，常伴有泥砂随水涌入，发生泥石流。它不仅摧毁设备甚至可能造成人身。如程潮铁矿发生跑黄泥，造成多人死伤。煤炭坝矿多次发生泥砂冲溃现象，最大一次泥砂量达8000m3；高峰、三山岛金矿也因巷道直接揭露断裂破碎带而发生流砂溃入矿井事故。大水孔隙矿床也易发生流砂，如姑山铁矿在一次突水涌管以后，曾产生流量达300m3/h的泥石流。跑黄泥：程潮铁矿4井下泥石流矿床疏干或巷道揭露破碎带时，常伴有泥砂随水335其他水害形式其他水害形式（1）片帮、崩落。巷道、采场遇含水的松散岩体或有软弱结构面的岩体时，在地下水的动水压力作用，产生巷道侧帮、顶板易发生片帮、崩落事故。（2）海水入侵。海边采矿时，在含水构造的导通下，易发生海水入侵现象，从而破坏水源地。如三山岛金矿总涌水量，海水即占60以上。5其他水害形式（1）片帮、崩落。巷道、采场遇含水的松散岩体344.3 地下水灾害的防治技术地下水灾害的防治技术1控制疏干技术控制疏干技术控制矿坑内水位降落漏斗形状，在保证井巷开拓及采矿工程安全进行的前提下，尽量少排、晚排地下水，达到预防突水淹井、减少排水费用，保护地下水资源及控制地面塌陷等目的。主要是通过降压疏干、注浆堵水及物理探测降压疏干、注浆堵水及物理探测等手段来实现。（1）广西南丹高峰锡矿，矿体赋存于强含水的生物礁灰岩中，在斜井下掘的过程中，发生突水淹井，致使工程停工。进行分阶段放水降压，辅以工作面预注浆堵水，使斜井顺利下掘到位。4.3 地下水灾害的防治技术1控制疏干技术35（2）三山岛金矿属于裂隙充水的大水矿床，有多条导水构造与海水相贯通，在永久排水系统形成，为保证采场及开拓大巷的安全施工，采取了采场附近疏干与开拓大巷注浆堵水相结合的措施，达到了既保证采矿安全，又少排、晚排地下水的目的。（3）安庆铜矿属于岩溶充水的大水矿山，主要裂隙含水带距离采场50m以上，为达到少排地下水，控制塌陷范围等目的，采取了矿体接触含水带疏干排水，而对裂隙含水带进行注浆堵水的措施。（2）三山岛金矿属于裂隙充水的大水矿床，有多条导水构造与海水362抛碴注浆治理淹井技术抛碴注浆治理淹井技术（1）先向被淹井巷（竖井、斜井、平巷）内投放石块，再进行注浆封底，达到隔离突水水源，恢复被淹井巷的目的。（2）对于平巷突水淹井，在上部中段或地表钻孔（或爆破），透通突水巷道，然后采取孔底清泥、孔内投碴、速凝间歇注浆及注浆加固等手段封堵突水源，（3）在王家山煤矿、711矿采用该法成功封堵了动透水；（4）对于斜巷突水淹井，可采取风筒抛碴、单管自流灌浆、间歇注浆等办法隔绝水源，如高峰锡矿通风斜井突水淹井，即采用该法得以恢复。（5）冬瓜山铜矿千米主井淹井的治理是该法的一次典型的综合应用。2抛碴注浆治理淹井技术（1）先向被淹井巷（竖井、斜井、平巷373深井高压涌水注浆技术深井高压涌水注浆技术（1）卸压诱导注浆法卸压诱导注浆法该法主要对有多个出水点的高压涌水层（带），此时用传统的止浆垫注浆法已难以见效。施工步骤一般是先钻孔卸压，再诱导注浆封堵出水口，最后封闭卸压孔。该法具有工期短、投资少、适用面广、可靠性高等优点。（2）高压防喷装置高压防喷装置。井下工作面预注浆时，高压涌水突然喷出，易导致人身设备安全事故，甚至可能造成二次淹井。冬瓜山铜矿、业庄铁矿、望儿山金矿均采用了防喷装置，成功避免了类似事故。（3）地面投料注浆系统地面投料注浆系统。通过该套系统，可在地面进行注浆作业，达到及时封堵深井工作面，准确调节注浆量、注浆压力的目的。3深井高压涌水注浆技术（1）卸压诱导注浆法该法主要对有多38（4）高压涌水孔套管止水工艺高压涌水孔套管止水工艺。采用孔内投料、卸压注浆等措施，即可解决高压涌水孔内套管止水的难题。（5）高压止浆塞高压止浆塞。为避开孔内浅部涌水构造或透水层，直接封堵钻孔深部含水构造，可在两含水构造之间下入新型止浆塞，从而达到预定目的。（6）超细水泥止浆超细水泥止浆。对于深井细裂隙涌水，采用超细水泥注浆，即可解决普通水泥难以进浆的难题。（4）高压涌水孔套管止水工艺。采用孔内投料、卸压注浆等措施，394帷幕注浆截流技术帷幕注浆截流技术 矿区帷幕注浆是由我国防治水工作者20世纪60年代以后提出并推广实施，目前已有二十多个工程实例，解决或缓解了许多大水矿山的难题，但也暴露出了工程投资高、堵水率有限。布孔针对性不强、截流能力衰减、注浆效果检测手段落后及注浆施工自动化程度低等弱点，限制了该项技术的全面推广。为解决上述问题，长沙矿山研究院做了许多努力，已取得初步研究成果。4帷幕注浆截流技术 矿区帷幕注浆是由我国防治水工作者20世405井下顶板帷幕注浆技术井下顶板帷幕注浆技术 该技术是地面帷幕注浆技术的发展，具有节约排水费、保护地下水资源、保护地质环境及不浪费矿产资源等显著优点，其适用条件是：矿体相对集中、紧接强含水层，如疏干排水，易引发严重的环境地质问题，甚至使资源失去开采价值。但该技术也存在风险大、技术难度高等。5井下顶板帷幕注浆技术 该技术是地面帷幕注浆技术的发416地面塌陷防治技术地面塌陷防治技术 地面塌陷是岩溶矿山疏干排水后普通出现的现象，有条件的矿山，如采用帷幕注浆截流或对井下浑水点进行注浆封堵的方案，则可控制塌陷范围，降低塌陷发生的频率或规模，如水口山铅锌矿、安庆铜矿、业庄铁矿等矿山采用上述措施，成功地减弱甚至消除了塌陷。如无法实施帷幕堵水或井下浑水点封闭，则只能对地面塌陷区进行防治，而该技术一直是矿山防治水界的一大难题，往往不能从根本上解决塌陷的复发问题。近几年，长沙矿山研究院通过安庆铜矿、凡口矿塌陷防治，已初步探索出了一套塌陷防治。6地面塌陷防治技术 地面塌陷是岩溶矿山疏干排水后普427井下泥石流防治技术井下泥石流防治技术 井下泥石流是在狭窄的矿坑内突然发生泥砂的涌出，其危害是可想而知的。它的防治包含两个方面：（1）泥石流发生后，采用工程措施治理，主要有隔水墙封闭、清碴后支护，如安庆铜矿井下-280m中段发生过水量较大的，经采取隔水墙封闭措施，根治了泥石流；三山岛金矿也曾发生过较大规模的泥石流，采取了清碴后钢圈支护等措施，恢复了被堵大巷。（2）预计到泥石流可能发生，预先采取工程措施防范。主要有工作面预先高压注浆加固松散，入三山岛金矿采用该法成功地防止了破碎带可能发生的泥石流事故。7井下泥石流防治技术 井下泥石流是在狭窄的矿坑内43我国部分金属矿山水害防治工程实例（表4.3）我国部分金属矿山水害防治工程实例（表4.3）445 岩层移动地质灾害与防治岩层移动地质灾害与防治 “三下三下”开采最为突出（1）水体下）水体下（2）建筑物下）建筑物下（3）道路、农田下）道路、农田下 5.1 受采矿岩层移动危害的矿山受采矿岩层移动危害的矿山5 岩层移动地质灾害与防治 “三下”开采最为突出5.45我国采矿引起地表移动所产生灾害的部分矿山(表5.1)我国采矿引起地表移动所产生灾害的部分矿山(表5.1)461程潮铁矿东区地表塌陷 矿山公司担忧的是，如果按照东区的移动角进行类比，矿山公司担忧的是，如果按照东区的移动角进行类比，对于西区投资两个多亿建成的风井和箕斗井以及地面建筑对于西区投资两个多亿建成的风井和箕斗井以及地面建筑物，都将在西区的开采中受到地表变形的影响，以致于西物，都将在西区的开采中受到地表变形的影响，以致于西区开采将陷入艰难的困境。区开采将陷入艰难的困境。2金山店铁矿西区地表移动观测与分析3小官庄铁矿东区塌陷与岩层移动调查 据了解，该矿西区的主井由于地表移动，已发生变形，直接影响矿石的提升，现正在进行研究。1程潮铁矿东区地表塌陷474新疆喀拉通克铜镍矿岩层移动研究一期工程建设的价值500多万元的地表建筑物及主井均在矿山开采的影响范围内。5金川二矿区岩层移动及地质灾害 二矿区二矿区14行风井井筒已经发生坍塌，影响正常生产，并行风井井筒已经发生坍塌，影响正常生产，并导致巨大的经济损失。导致巨大的经济损失。4新疆喀拉通克铜镍矿岩层移动研究485.2 影响岩层移动的主要因素影响岩层移动的主要因素1矿体的有效厚度矿体的有效厚度2矿体埋深矿体埋深3矿体倾角矿体倾角4采场围岩的稳固性采场围岩的稳固性5矿体覆盖层特性矿体覆盖层特性6地质构造地质构造7矿区原岩应力矿区原岩应力8矿石回采率矿石回采率9地下水地下水10采矿方法采矿方法5.2 影响岩层移动的主要因素1矿体的有效厚度495.3 岩层移动控制与灾害预防岩层移动控制与灾害预防 1采矿技术的选择采矿技术的选择（1）部分开采 预留保护带。预留保护带可以有以下几种选择：A、留下工厂、铁路、主要公路、水体等建筑物下的矿柱全部不采；B、矿柱部分回采，回采后进行密实充填；C、房柱法采矿的最大回采率为50。采用合理尺寸的矿柱 次临界宽度下开采，以降低最大下沉量。（2）充填开采区（3）优化开采工艺，减小不均匀沉降，以减小对地表建筑物的危害。5.3 岩层移动控制与灾害预防 1采矿技术的选择50 2采后的空区处理采后的空区处理（1）充填。采用废石、充填料对空区充填。（2）灌浆。使用含混凝土的混合物，并因此获得强有力的支撑作用。所用添加物包括普通水泥、火山灰混合物或有机化合物。3采用相适应的建筑和结构设计采用相适应的建筑和结构设计 当预测到采矿可能导致岩层变形对建筑物的危害时，应采取能够适应不均匀变形的建筑结构设计，以减少岩层变形对其的危害；4将建筑物位于采动影响区之外将建筑物位于采动影响区之外 进行岩层移动机理和预测方法的研究，提高岩层移动规律的预测精度，由此避免建筑物建于采动影响范围内。2采后的空区处理51第第6章空区突发崩落灾害与防治章空区突发崩落灾害与防治6.1 存在采空区安全隐患的矿山（表存在采空区安全隐患的矿山（表6.1）第6章空区突发崩落灾害与防治6.1 存在采空区安全隐患的521西石门铁矿中采区空区崩落现象西石门铁矿中采区空区崩落现象西石门铁矿截止到1996年，地下开采在中区形成一个巨大空区。体积为180多万m3的巨大空区。如此大的空区在国内外均少见。空区一旦发生大规模冒落，将产生不可估量的损失。2梅山铁矿北采区梅山铁矿北采区梅山铁矿在1994年时，北采区顶板面积超过2万m2，由于顶板为较坚硬的稳固岩石，所以在地下存在着距地表仅有80m厚的巨大空场。1西石门铁矿中采区空区崩落现象536.2 采空区崩落与地表塌陷的影响因素采空区崩落与地表塌陷的影响因素1岩体性质与地质构造岩体性质与地质构造2矿体倾角和厚度矿体倾角和厚度3开采深度、开采厚度和采空区规模开采深度、开采厚度和采空区规模4采矿方法与空区处理采矿方法与空区处理5地地 形形6.2 采空区崩落与地表塌陷的影响因素1岩体性质与地质546.3 采空区探测技术采空区探测技术1探地雷达探测技术（探地雷达探测技术（图6.1所示）6.3 采空区探测技术1探地雷达探测技术（图6.1所示）55与空区相关的几种常见介质的物理参数（表6.2）与空区相关的几种常见介质的物理参数（表6.2）562地震地震CT探测技术探测技术(中科院地质所）中科院地质所）3电法探测技术（梅山铁矿）电法探测技术（梅山铁矿）金属矿山安全分析讲座课件576.4 采空区处理技术采空区处理技术1空区处理技术空区处理技术（1）破坏）破坏 强制崩落围岩 自然崩落处理空区（2）支撑）支撑 用充填料充填空区；留永久矿柱支护空区；矿柱支护与充填料充填联合处理空区；（3）隔离）隔离 用矿石垫层将作业区段与空区隔离；疏通空区和封闭空区。2空区处理考虑的因素空区处理考虑的因素（1）安全）安全（2）经济）经济6.4 采空区处理技术1空区处理技术58第第 7 章采场地压危害与控制章采场地压危害与控制7.1 采场地压概念采场地压概念 （1）采场地压是由于开采所产生的二次应力作用在顶板、）采场地压是由于开采所产生的二次应力作用在顶板、矿柱、围岩和支护结构上的压力总称。矿柱、围岩和支护结构上的压力总称。（2）采场地压随开采的进展而变化。采场地压的活动采场地压的活动程度表现为围岩和支护体的变形和稳定状态程度表现为围岩和支护体的变形和稳定状态，如巷道顶板的冒落、片帮、巷道底鼓、内挤等。通常，地压活动越剧烈，对采场巷道和支护结构的破坏越严重，从而采场安全问题越突出。第 7 章采场地压危害与控制7.1 采场地压概念 59（3）矿山安全性评价的重要一项就是采场地压。（4）围岩应力随围岩特性、开采工艺和支护技术的变化规律称为地压显现规律地压显现规律。（5）研究和解释采场地压显现规律，是进行采场地压控制地压控制的基础。（3）矿山安全性评价的重要一项就是采场地压。607.2 受采场地压危害的部分金属矿山受采场地压危害的部分金属矿山（1）矿山片冒、崩塌引起的安全事故，占矿山采矿生产事故总数的40以上以上。（2）由此所带来的损失，仅死亡人数占矿山百万吨死亡率的50以上以上。（3）事故发生的清理、修复、加固等所耗资金以亿计亿计。7.2 受采场地压危害的部分金属矿山（1）矿山片冒、崩塌61我国采场地压较为突出的部分矿山（表我国采场地压较为突出的部分矿山（表7.1）我国采场地压较为突出的部分矿山（表7.1）627.3 采场地压控制技术采场地压控制技术1选择合理的采矿方法选择合理的采矿方法（1）采矿方法的选择直接影响采矿的经济效益。对于贱金属开采,难以承受。（2）鲁中小官庄铁矿，开始选用有底柱分段崩落法，改为无底柱分段崩落采矿方法。（3）武钢金山店铁矿目前采用无底柱分段崩落法，目前正在考虑采用充填采矿法。2优化回采工艺和采矿结构参数优化回采工艺和采矿结构参数3优选支护形式和支护参数优选支护形式和支护参数7.3 采场地压控制技术1选择合理的采矿方法63第第8章章 金属矿山安全科技发展研究课题金属矿山安全科技发展研究课题8.1 基础性研究基础性研究1深井采场地压显现规律、控制理论与技术深井采场地压显现规律、控制理论与技术 （1）岩爆机理、预测预报理论与技术 （2）金属矿山岩层移动与地表塌陷规律 （3）金属矿山安全生产信息管理体系和决策支持系统 （4）金属矿山工程地质灾害超前预报理论与技术 第8章 金属矿山安全科技发展研究课题8.1 基础性研究164（5）采空区探测与处理技术研究（6）地下矿山巷道突水、突泥超前预报与防治技术研究（7）金属矿山尾矿坝和排土场失稳和控制技术（8）塌陷区井巷工程快速成巷技术与装备的研究（9）金属矿山安全生产事故分析鉴定技术研究（10）金属矿山安全生产检测检验技术研究和测试仪器开发（11）金属矿山危险源辨识、评估及分级管理技术（5）采空区探测与处理技术研究658.2 金属资源开采中的关键性和前瞻性研究课题金属资源开采中的关键性和前瞻性研究课题1金属矿山灾害监测技术和超前预测系统金属矿山灾害监测技术和超前预测系统（1）井下变形监测仪器与数据自动处理系统 （2）金属矿山突发性动力灾害（岩爆、冲击地压、矿震等）的预测技术（3）金属矿山火灾预测和监测技术8.2 金属资源开采中的关键性和前瞻性研究课题1金属矿山66（4）顶板冒落监测技术：岩体变形、移动和破坏监测传感器及监测系统；（5）金属矿山突水导水通道的超前探测及精确定位技术（6）重点攻关研究矿井智能一体化超前探测系统与定向、定位控制技术。（7）金属矿山主要灾害的预警技术的研究（4）顶板冒落监测技术：岩体变形、移动和破坏监测传感器及监测672金属矿山灾害治理技术金属矿山灾害治理技术（1）安全高效工业雷管及高强度导爆管技术（2）高效路面抑尘剂技术（3）矿井通风高效节能风机（4）乳化炸药微机控制连续化生产线2金属矿山灾害治理技术683金属矿山安全信息技术金属矿山安全信息技术 （1）建立金属矿山灾害动态数据库及金属矿山防灾抗灾的3S网络系统；（2）金属矿山重大灾害危险源辨识、评估及分级管理系统；（3）爆炸、火灾、突出、突水等重大灾害的应急预案及救灾辅助决策系统；3金属矿山安全信息技术69（4）重大灾害的救灾技术与装备的研究开发；（5）金属矿山主要灾害的智能诊断和仿真模拟技术；（6）安全信息无线数据网络系统（4）重大灾害的救灾技术与装备的研究开发；704金属矿山安全管理科学技术金属矿山安全管理科学技术（1）建立矿山灾害事故数据库、知识库和专家系统，（2）金属矿山灾害发生的预测技术，以便掌握矿井安全动态，正确识别和评价事故灾情，及时提出抗灾对策。（3）金属矿山安全开采的评价理论、方法和标准。（4）矿井安全生产评价方法与动态评价系统4金属矿山安全管理科学技术718.3 金属矿山重点推广技术与装备金属矿山重点推广技术与装备（1）金属矿山安全信息管理与分析集成系统（2）金属矿山采场地压声发射监测和预报技术（3）金属矿山大面积地压灾害控制技术（4）金属矿山地下水灾害帷幕注浆截流防治技术（5）露天矿山生态护坡防护技术8.3 金属矿山重点推广技术与装备（1）金属矿山安全72（6）矿山工程地质灾害信息系统（7）金属矿山安全开采的全尾砂充填技术（8）金属矿山采空区处理技术（9）高含硫矿床自燃发火防治技术（10）深井矿山热害防治技术（11）金属矿山控制爆破与安全预测系统（6）矿山工程地质灾害信息系统73（12）安全高效矿用爆破器材（13）爆破震动分析技术（14）地下矿山压气机械化装药成套技术（15）井下铲运机尾气净化技术（16）深部开采多级机站计算机智能通风系统（17）地下矿山风源净化技术（18）竖井提升安全保障技术（12）安全高效矿用爆破器材74（19）高寒矿山通风防尘技术（20）喷射混凝土工作面粉尘治理技术（21）潜孔钻牙轮钻粉尘治理技术（22）铲运车驾驶室作业环境调节技术（23）可控空气再循环通风技术（24）凿岩工作面局部净化与除尘、通风技术（25）爆堆铲装降尘技术（19）高寒矿山通风防尘技术758.4 金属矿山安全监察体系建设金属矿山安全监察体系建设（1）为制订我国金属矿山安全生产的标准体系所进行基础研究（2）金属矿山安全产品监督检验的技术与装备（3）重大灾害事故的抢险救灾及其鉴定技术与装备8.4 金属矿山安全监察体系建设（1）为制订我国金属矿山安76结束语感谢大家参加今天的讲座欢迎大家多提出宝贵意见期望今后多多交流，共同促进科技发展结束语77