全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材

安全生产专业实务

金属非金属矿山安全

（2022 版）

中国安全生产科学研究院组织编写

公众号：注安老姚注册安全工程师考试...

应急管理出版社

.北京，

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安全生产专业实务.金属非金属矿山安全：2022版/ 中国安全生产科学研究院组织编写.--北京：应急管理出版社，2022

全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材

ISBN 978-7-5020 -9345 -7

I.①安…U.①中… 皿.①金属矿一矿山安全一资格考试一教材②非金属矿一矿山安全一资格考试一教材 IV.①X931 ②TD7

中国版本图书馆CIP数据核字（2022）第073483号

安全生产专业实务（金属非金属矿山安全）2022版

（全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材）组织编写中国安全生产科学研究院

责任编辑尹忠昌唐小磊孟楠

责任校对赵盼

封面设计卓义云天

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应急管理出版社（北京市朝阳区芍药居35号10∞29） 010-84657898 （总编室）OIO-84657880 （读者服务部） WWW. cciph. com. Cn

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787mm X 1092mm'∕₁₆ 印张 14 字数 330 千字

2022年6月第1版2022年6月第1次印刷

20220692 定价 46.00 元

本书如有缺页、倒页、脱页等质量问题,本社负责调换，电话：010-84657880

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安全生产事关人民群众生命财产安全和社会稳定大局。习近平总书记在党的十九大报告中指出，要树立安全发展理念，弘扬生命至上、安全第一的思想，健全公共安全体系，完善安全生产责任制，坚决遏制重特大安全事故, 提升防灾减灾救灾能力。施行注册安全工程师职业资格制度，是牢固树立安全发展理念，深入实施“人才强安”战略的重要举措。

注册安全工程师职业资格考试自2004年首次开展以来，全国累计45. 8万人通过考试取得中级注册安全工程师职业资格。主要分布在煤矿、金属与非金属矿山、建筑施工、金属冶炼以及危险化学品的生产、储存、装卸等企业和安全生产专业服务机构。注册执业的中级注册安全工程师本科及以上学历占65%以上，年龄在50岁以下占78%以上，已形成一支学历较高、年富力强、素质过硬且实践经验丰富的注册安全工程师队伍，为促进我国安全生产形势好转发挥了重要作用。

为推动注册安全工程师职业资格制度的健康发展，国务院有关部门在总结多年实践工作的基础上，积极推动注册安全工程师法制化进程。2014年8 月31日修订的《中华人民共和国安全生产法》，首次确立了注册安全工程师的法律地位。2017年9月，人力资源社会保障部将注册安全工程师列入准入类国家职业资格目录。

为贯彻《安全生产法》，健全完善注册安全工程师职业资格制度，加强注册安全工程师专业能力，构建注册安全工程师“以用为本、科学准入、持续教育、事业化发展”四位一体工作格局，2017年11月，国家安全生产监督管理总局、人力资源社会保障部联合发布了《注册安全工程师分类管理办法》，确立了注册安全工程师职业资格按照专业类别实施分专业考试的指导思想，将注册安全工程师专业类别划分为煤矿安全、金属非金属矿山安全、化工安全、金属冶炼安全、建筑施工安全、道路运输安全和其他安全（不包括消防安全）。2019年1月，应急管理部、人力资源社会保障部联合发布了《注册安全工程师职业资格制度规定》《注册安全工程师职业资格考试实施办法》； 2019年4月，应急管理部颁布了《中级注册安全工程师职业资格考试大纲》和《初级注册安全工程师职业资格考试大纲》，正式实施注册安全工程师分专业考试。

为了方便考生复习考试，2019年，中国安全生产科学研究院根据《中级注册安全工程师职业资格考试大纲》，组织专家编写了全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材。本套教材包括公共科目和专业科目，其中，公共科目为《安全生产法律法规》《安全生产管理》和《安全生产技术基础》，专业科目为《安全生产专业实务》，包括煤矿安全、金属非金属矿山安全、化工安全、金属冶炼安全、建筑施工安全和其他安全。2022年，根据最新修订的《安全生产法》等，在对辅导教材中涉及的安全生产法律法规、政策和标准更新基础上，对有关内容（包括读者反馈的问题）进行了修订和完善。

本套教材具有较强的针对性、实用性和可操作性，主要供安全生产专业人员参加中级注册安全工程师职业资格考试复习之用，也可用于指导安全生产管理和技术人员的工作实践。

在教材编写过程中，很多专家做了大量的工作，付出了辛勤劳动，在此表示衷心感谢！由于时间和水平的限制，教材难免存在疏漏之处，敬请批评指正，以便持续改进！

中国妥金生产科當营究旄

2022年6月

第一章金属非金属矿山概述

第一节矿山地质

一、工程地质

(―)矿山工程地质工作概述

矿山工程地质工作是为了査明影响矿山工程建设和生产的地质条件而进行的地质调査、勘察、测试、综合性评价及研究工作。

矿山工程地质工作的任务是更详细地査明工程建设和生产地段的工程地质基础条件，更深入地査明可能危害建设和工程的地质现象，以保证工程建设和生产顺利进行。具体工作内容包括以下几方面。

(1) 对基建施工中的厂房地基、尾矿坝的坝基及坝肩、铁路和公路的路基及边坡等进行工程地质调査和编录。当发现不良工程地质条件时，及时通知施工部门。
(2) 对掘进中井巷、碉室(投产后还包括采场)中工程地质条件复杂地段进行工程地质调查和编录，并与釆矿人员密切配合，及时解决掘进中的工程地质问题。
(3) 与釆矿技术人员配合，系统开展有关露天矿边坡稳定和地下矿岩体稳定的综合性调查研究。包括岩体工程地质特征、岩体结构特征、有关水文地质条件、构造应力场的调查研究以及失稳地段定期的移动观测等。
(4) 对可能危害工程施工或工程设施的工程动力地质现象(包括流沙、泥石流、崩塌、岩堆移动和岩溶等)进行专门的工程地质调査。
(5) 当矿山进行扩建时，还可能要开展扩建工业场地、路基及尾矿坝的工程地质调查。

以上工作内容在矿山基建阶段和生产阶段各有侧重,如基建阶段要侧重上述第(I)项工作，生产阶段侧重第(3)项工作，而第(2)项和第(4)项工作可能在基建和生产阶段都要进行。

(二)矿山工程地质工作主要内容

1.岩土工程地质特征调查

岩土是矿山工程的地基或围岩，又是地下水埋藏的物质基础。岩土的工程地质性质将直接影响到工程的设计、施工和使用。因此在矿山工程地质工作中要首先对岩土的工程地质特征进行调查。

1)岩土的工程地质分类

在工程地质工作中，必须按一定原则将岩土进行科学的分类，才能正确地调査掌握各种岩土的工程地质特征，开展工程地质研究。

岩土的工程地质分类方案很多，可概括为一般分类、局部分类和专门分类。

局部分类是根据一个或较少的指标对部分岩土进行分类，如按粒度成分、塑性指标、膨胀性、压缩性或砂土相对密度等指标中的一个或几个对岩土的分类O

专门分类是根据某些工程部门的具体要求而进行的分类，如水工建筑、铁路建筑等部门都有相应的岩土分类并以规范形式确定颁布。

本书仅介绍岩土的一般工程地质分类。此种分类包括了全部岩土，也有不同的分类方案，目前较通用的分类如下。

(1) 岩质岩石。包括各种岩浆岩、变质岩和胶结沉积岩。
(2) 半岩质岩石。包括退化的岩质岩石、非结晶胶结岩石和结晶化学沉积的可溶岩石(如岩盐、石膏等)。
(3) 黏性土。包括黏土、亚黏土、黄土和黄土状亚黏土。
(4) 非黏性土。分为粗碎屑土(包括漂石土、卵石土、砾石土、碎石土及砂砾土) 和中粒松散土(包括硅藻土、砂土等)。
(5) 特种成分、状态土。包括土壤、泥炭土、盐渍土、过饱水土、冻结土等。

2) 岩质和半岩质岩石工程地质特征调查

为了对岩质和半岩质岩石进行工程地质性质的评价，应进行下列调查或测试。

(1) 一般岩石学特征。包括岩石的矿物成分、结构、构造、产状和岩相变化等。
(2) 岩石的物理性质。包括岩石的密度、容重、孔隙率(或裂隙率)、含水性等。
(3) 岩石的化学性质。包括溶解性、水或其他溶液对岩石的作用等。
(4) 岩石的水理性质。包括透水性、吸水性、抗冻性、软化性等。
(5) 岩石的力学性质。包括抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、弹性模量和泊桑比等。
(6) 岩石的风化程度和抵抗风化的能力。按风化程度可划分为剧风化、强风化、弱风化、微风化和未风化；根据岩石的矿物成分、结构、构造及颗粒间的联结关系可大致判断其抗风化能力。

3) 土的工程地质特征调查

为了进行土的工程地质性质评价，应进行下列调查或测试。

(1) 土的一般特征。包括土的粒度成分、矿物成分、胶体物质类型及电性、含水和气体状况、土的结构及构造等。
(2) 土的物理性质。包括密度、容重、含水性、孔隙性等。
(3) 土的水理性质。包括透水性、毛管性以及黏性土的膨胀性、收缩性、崩解性、塑性等。
(4) 土的力学性质。包括压缩性、抗剪性和动力压实性等。

2.岩体结构特征调查

岩体结构是岩体在长期成岩及形变过程中形成的产物，包括结构面和结构体两个要素。

结构面是地质发展历史中，尤其是构造变形过程中，在岩体内形成具有一定方向、延展较大、厚度较小的两维面状地质界面，包括物质分界面和不连续面，如层面、片理面、节理面、断层面等。结构体是由不同产状的结构面组合将岩体切割而成的单元块体。影响岩体特性的因素很多。在进行岩体结构特征调查研究时，应着重研究结构面的特性、结构体(岩块)的坚固性、岩体的完整性和岩体质量系数等主要因素。

1) 结构面特性调查

岩体结构决定岩体特性，并控制着岩体的变形破坏机制和过程。岩体结构特性是由结构面发育特征所决定，因此，岩体结构的力学效应主要是结构面力学效应的反映。结构面的力学效应主要反映在结构面结合状况、结构面充填状况、结构面形态、结构面延展性和贯通性、结构面产状以及结构面组数等方面。结构面调查应着重以下主要内容。

(1) 结构面的几何形态。结构面按形态可分为平直型、波状起伏型和曲折型3种。平直型包括一般层理、片理、原生节理和剪切破裂面；波状起伏型具波痕的层理、轻度揉曲的片理、沿走向和倾向呈舒缓波状的压性、压扭性结构面；曲折型张性、张扭性结构面，具交错层理和龟裂纹的层面、缝合线等。
(2) 结构面的光滑度和粗糙度。可分为极粗糙、粗糙、一般、光滑、镜面5个等级。
(3) 结构面结合状况。结构面结合有胶结的、开裂的两种。胶结的结构面因胶结物质成分不同可分为泥质胶结、可溶盐类胶结、钙质胶结、铁质胶结、硅质胶结等。
(4) 结构面充填状况。结构面充填状况可分为干净的、薄膜、夹泥、薄层夹泥、厚层断层泥及构造破碎岩。
(5) 结构面延展性及贯通性。结构面的延展性可由一定方向上的结构面或连续段长表示。在一定尺寸的工程岩体内，贯通性可分为非贯通性、半贯通性和贯通性。
(6) 结构面密度(频度)。结构面密度的表示方法有：单位长度或单位面积、单位体积内发育的结构面数量，结构面间距，岩体尺寸和结构尺寸之比。
(7) 结构面产状及组合关系。在一定围压下，岩体稳定与结构面产状有关，其组合关系控制着岩块或岩体变形破坏机制。

结构面力学性质试验可以在现场或取样后在室内进行抗剪强度试验。

由于结构面的力学效应对工程岩体的稳定性起控制作用，进行露天边坡、地下工程岩体稳定性分析时，应先找出优势、软弱、控制性结构面及其组合关系，应用赤平极射投影等方法分析边坡和地下岩体的稳定性。

2) 结构体(岩块)的坚固性

岩块的坚固性是指岩块对变形抵抗力的强弱程度，通常以坚固性系数(/)表示：y= R_h∕100 (Rh为岩石饱和单轴极限抗压强度)。

3) 岩体的完整性

岩体的完整性主要考虑两项指标：结构面间距和完整性系数。结构面间距是指IV级结构面的间距，在现场不同地段分组测定。完整性系数为岩体纵波速度和岩石纵波速度的平方比，计算公式为

F

式中 I一岩体的完整性系数；

V_m——岩体纵波速度，kɪn/s; ■

V_r——岩石纵波速度，km/s _O

3. 其他工程地质调查工作

结合项目的实际情况，通常还需开展影响岩体稳定性的水文地质条件、矿区构造应力场、流砂、泥石流、崩塌、岩堆移动、岩溶、工业场地、路基及尾矿坝址等工程地质调査工作。

4. 矿山工程地质调查成果

矿山经过工程地质测绘、勘察以及在基建、生产过程中工程地质工作和专门性调査研究，应得出下列综合成果资料。

1) 文字资料

(1) 矿山岩土工程地质特征的研究资料。
(2) 岩体结构特征。包括结构面力学特征、岩体的完整性、岩体质量、岩体结构力学效应、工程岩体稳定条件等资料。
(3) 矿区内工程地质岩组划分资料。包括工程地质岩组划分的依据、工程地质岩组类型、空间分布情况等。
(4) 岩土(体)力学试验参数资料。
(5) 矿区内地质构造发育特征。尤其是断裂结构面组数、产状、级别、空间分布的组合特点以及残余构造应力场特征资料。
(6) 矿区内微地形地貌特征、地层发育和分布特征等资料。
(7) 矿区水文地质资料。包括地下水类型、水文地质结构类型、水动力特征、涌水量大小及季节影响等资料。

2) 图件资料

工程地质图件的比例尺、图幅大小、坐标网、图例和矿山常用地质平面图一致。

(1) 矿区工程地质平面图。根据用途可分为工程地质综合平面图、工程地质分区段平面图、专门性工程地质平面图等。
(2) 矿区工程地质剖面图类。图切位置和矿山勘探线剖面图可一致，剖面图数量依矿区工程地质复杂程度而定，工程地质剖面图一般为横剖面图，也有沿某一主体工程轴线作的纵剖面图，剖面图上要求划分出工程地质区段、岩组。
(3) 实测工程地质剖面图。在重要工程通过或工程地质条件复杂地段，一般要求作实测剖面图，比例尺较大，常采用1/100 -1/500,要求在图上反映出∏ -IV级结构面及其空间组合关系、岩体结构类型、不良工程地质条件地段。
(4) 其他图件。包括工程岩体内应力分布图、位移矢量图、赤平极射投影图、实体比例投影图、节理频度变化曲线图等。

二、水文地质

(―)矿山水文地质工作概述

1.矿山水文地质工作的主要任务

矿山水文地质工作是矿山生产的重要组成部分，其主要任务如下。

(1)研究矿坑水害和有关工程地质问题，掌握它们随着矿山开发进程而发生转化的活动规律，及时提供必要的水文地质资料，指导采掘工作，督促防治水措施的实施。
(2) 根据矿井改建扩建、开拓延伸、新区段掘进和回采的生产发展需要，做好生产矿坑的水文地质补勘工作，及时预测各阶段的矿坑涌水量，并编制相应的防治措施和工程设计。
(3) 根据矿区用水要求提供供水水源资料，为矿山综合利用地下水资源和解决疏干排水而引起的自然环境保护问题提供水文地质资料。
(4) 围绕勘探遗留的水文地质问题，开展矿山防治水的技术研究工作，积极推广和应用先进技术，不断提高矿山防治水的技术水平。
(5) 位于地热异常区的矿山，应注意地下热水的防治、开釆利用的研究。

2.水文地质基础

D地下水分类

地下水分类见表1-1。

表1-1地下水分类表

按埋藏条件		__按含水岩层空隙的性更__
按埋藏条件		孔隙水	裂隙水	岩溶水
包气带	上层滞水	隔水层以上季节性存在的水，如土壤水	岩石风化层中季节性存在的水	岩溶化岩石垂直渗入带季节性存在的水
饱水带	潜水	各种成因类型松散沉积物中的水	坚硬岩石下部风化裂隙和构造裂隙中的水	裸露岩溶化岩层中的水
饱水带	承压水	由松散沉积物构成的自流盆地，单斜山前平原的水以及平原的深部水	构造盆地、向斜或单斜层状裂隙岩层或破碎带中的裂隙水	构造盆地、向斜或单斜构造中岩溶化岩层中的水

2)矿坑充水来源

矿坑内的水主要来自以下4个方面。

(1)岩层空隙中的地下水。矿体围岩往往具有大小不等、性质不同的空隙，其中常有地下水。当它们有裂隙与采掘空间连通时，就会成为井下涌水源。根据含水层空隙的性质不同，分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。

① 孔隙水。含水层松散未胶结，水量大小取决于含水层的成因类型、岩性结构、颗粒成分、厚度和分布面积。
② 裂隙水。当巷道掘进揭露含裂隙水围岩时，这种地下水就涌进工作面。裂隙水的特点是水量一般不大，水压往往较大。当与其他水源无水力联系时，涌水量会逐渐减少，乃至疏干；反之，涌水量便会逐步增加，易造成突水事故。
③ 岩溶水。岩溶水在我国华北和华南地区的许多矿区较为常见，其特点是：水压高，水量大，来势猛，涌水量稳定，不易疏干，危害较大。

总之，地下水往往是矿坑涌水最直接、最常见的主要水源，突水量及其变化则取决于围岩的富水性和补给条件。地下水流入矿井后组成静储量和动储量两部分，开采初期或水源供给不充沛时，往往是以静储量为主；随着排水时间延长，静储量逐渐被消耗，动储量的比例就相对增加。

(2) 地表水源。开采位于河、湖、海、水库、水塘等地表水体影响范围内的矿体，在一定条件下，这些水就会流入坑道成为矿坑涌水的水源。
(3) 大气降水。大气降水是矿坑涌水的重要补给源之一，特别是开釆地形低洼且埋藏深度较浅的矿床时更是如此。其涌水量有明显的季节变化，涌水量“高峰”同“降水高峰”大致吻合。涌水量随井巷深度增加而显著减少。
(4) 老窿及旧巷积水。我国许多矿山都分布有老窿和已停止排水的旧巷道。当井下采掘工作面接近老窿和旧巷时，其中的积水便会成为矿坑涌水的水源。其特点是：突水迅猛，水量、水压大，具强大冲溃力，破坏性大，如无其他水源联系时，突水量很快减小，水压下降，容易疏干。

3)矿床充水条件分类

矿床充水条件分类的主要目的在于正确研究和确定矿床防治水方向，釆取有效的防治水措施，以保证矿坑的安全。矿床充水条件分类的基本原则是：以矿床水文地质特征为主要依据；以充水岩石性质和充水岩层产状形态(充水空间形态)为主要标志。

根据矿床充水主要含水层的类型，将固体矿床划分为以下3类。

(1) 以孔隙含水层为主的充水矿床。这类矿床的主要水文地质特征是：充水岩层为半胶结或松散的砂、砂砾石层，含水层与地表水体常有联系。涌水量介于100~500 m³∕h_o防治水措施有：采用特殊方法，或水、砂分离；在可能条件下处理地表水体，以减少矿坑涌水量。
(2) 以裂隙含水层为主的充水矿床。其特征见表1-2。

表1 -2以裂隙含水层为主的充水矿床特征表

充水类型	___________矿床特征
充水类型	____含水层____	主要水文地质问题	矿坑涌水量特点
构造含水带型	接触破碎带、断裂带含水，延伸大，呈带状分布	丰富高压矿坑水及地面塌陷	水压大,水量丰富,一般为500 ~ 1000 m³∕h
构造裂隙含水层型	层间破碎，构造裂隙含水，呈层状分布	^含水层或大断裂瞬间突水	静储量大,动储量小,^一般为80 -500 m³∕h
风化裂隙含水型	风化裂隙含水，含水层随地形起伏。一般埋深30-5Om	构造断裂水与地表水体相联通	动储量、静储量均小，每小时排水量为数十立方米

(3)以岩溶含水层为主的充水矿床。其特征见表1-3。

(二)矿山水文地质工作主要内容

矿山自建设之日起，就必须开展矿山水文地质基础工作。工作的重点应是矿坑水文地质调查和矿区地表、地下水动态长期观测。

表1 -3以岩溶含水层为主的充水矿床精征表

充水类型	矿床特征
充水类型	含水层____	主要水文地质工程地质问题	矿坑涌水量特点_____
裸露型	无统一含水层和地下水位，含水性极不均一	强度很大的大气降水形成的流量，大溶洞库存泥砂，威胁生产	以静储量为主，动储量变化范围大,可由每小时10 m³至数万立方米
覆盖型	有统一含水层和地下水位	严重的地面塌陷，井下泥砂，较大的地下水威胁生产	补给水量充沛，动储量较稳定，（1 -5） ×10⁴ m³∕h
埋藏型	有统一含水层和地下水位	丰富、高压岩溶水。常造成矿层顶底板突水，部分地面塌陷及井下泥砂常威胁生产	补给水量非常充沛。静储量很大，动储量稳定，每小时几万至几十万立方米

1. 矿坑水文地质调查

工作开始前，应汇集坑道地质图和有关剖面图、坑道突水资料、各阶段历年排水量记录和同一时间的坑道开掘长度资料、矿坑排水系统、坑道“冒顶”资料及岩溶现象。

1）出水点的调查

调查出水地点、时间、层位、标高、水压、水质、水温以及出水量的大小、变化情况。对于出水原因、补给来源也应做详细记录。

2）断层破碎带的调查

调查包括：断层的规模、产状、性质、充填物；含水性、导水性及隔水性；出水方式、部位和出水情况；水的物理化学性质等。

3）巷道水文地质调查

巷道通常都揭露多层含水层和隔水层，是从井下直接观测水文地质现象的好场所。应着重调查：含水层、隔水层的岩性、厚度、时代、岩石名称、成分、产状、层次，实测岩溶形状、尺寸，岩溶含水层或其他含水层的裂隙发育状况及其充填物，中段涌水总量。如中段所揭露的含水岩层涌水量不均匀或有两个以上含水层时，应分段观测。

4）废坑及老窿调查

调查包括：建井、停釆时间和原因，坑道所揭露的地层、岩性、地质构造特征、矿种和碉口标高，矿坑排水及对其他出水点的影响；灾害性突水原因、时间、部位、水量，调查当时的矿坑总涌水量及含水系数。

5）工程地质现象编录

在井巷和采掘区的水文地质编录中，应详细记录：软弱夹层；井巷底鼓、冒落、片帮、流砂；黏塑性岩土流变、管涌以及支柱变形破坏；地面塌陷、沉降和因此而引起地面建筑物的变形、开裂和破坏影响程度。应做好专门记录。

2. 地表、地下水动态长期观测

对矿区地表地下水进行长期动态观测，是为了掌握地下水动态特征，从而判断其与大气降水、地表水体以及各含水层之间的水力联系。分析地下水的疏干状况与矿坑开采面积、深度的关系，为预防水害和利用地下水资源服务。

附近无气象台（站）可供利用的矿山，可自建简易气象观测台（站）。常用的观测项目有降水量和气温测量，其次是蒸发量、相（绝）对湿度、气压和风向、风速测量等。

对矿坑充水有密切补给关系，对矿山开采有直接影响或与洪水有关系的山溪、河流、湖泊或水库，需建站进行水文长期观测。

地下水动态观测孔的布置一般要求是：组成矿区观测网的观测剖面呈放射状布置；根据观测目的，测网剖面不少于两条；每条剖面上的观测孔（井）要有3个以上。剖面上观测孔可分为：釆矿边缘孔（距开釆边界50 m以内）、中圈孔（勘探或设计所预测的疏干漏斗水力坡度发生转折的地段）、外圈孔（补给边界和影响边界附近）、安全监测孔（阻水构造、塌陷区、隔水边界）4类。

地下水动态长期观测内容有：地下水位、坑内水压、地下水涌水流量、地下水温度场、水质、含砂量以及与地下水活动有关的工程地质现象。

地下水位的观测方法为钟响法，仪器设备有：浮漂式水位计、仪表式水位计、灯显示水位计、自记水位仪等。

孔（泉）流量观测方法有：容积法、堰测法、差压法、孔口瞬时流量计法、流速仪法、浮标法等。

地下水温观测仪器有：温度表、热敏电阻测温仪、水温水位仪等。

地下水动态观测点应每隔5~7天观测一次水位、流量。雨季要加密观测。连续观测应不少于一个水文年。

对不同水源要定期取样，进行化学成分测量。分析项目一般包括颜色、透明度、味、沉淀物、Ca²∖ Mg²⁺ʌ Na' K' HCO₃^, Cl' SO；' PH值、总硬度、总矿化度等。特殊元素的分析可根据不同目的分别确定。

3.矿坑水文地质基础图编制

1）矿坑水文地质基本图纸

（1）矿区综合水文地质图。矿区综合水文地质图是全面反映矿区水文地质条件的综合性图纸，是分析矿坑充水因素、研究矿坑防治水工作的主要依据。图中应反映的内容包括：地形等高线，主要含水层（含水带）露头位置，等水位线及地下水流向，水文钻孔、泉、动态观测孔的位置，矿区的边界范围，水文地质各种边界——地下水分水岭，控制单元边界的隔水、阻水断层，地表水体的分布范围。该图比例尺通常釆用1/2000 ~ 1/5OOO_O一般2~3年补充修改一次。

（2）坑道水文地质图。编制该图的目的是将井下水文地质资料及井下防排水设施等全部反映到图上，为分析井巷充水规律、预报水害提供依据。图中应标出排水系统（水仓、水泵）、出水点及流量值、裂隙水测定点、含水断裂、不同岩层含水情况及含水性分区。

（3）矿坑涌水量与各种因素相关曲线图。这套图纸是研究矿坑水动态变化规律、拟定防治水措施的重要依据。通常要编制下列曲线图：①矿坑涌水量与降水量关系曲线图； ②矿坑涌水量与主巷道开掘长度关系曲线图；③矿坑涌水量与矿井延深关系曲线图；④矿坑涌水量与矿石产量关系曲线图（亦称含水系数图）。

上述各种图纸编制方法是相同的，一般都以时间为横坐标，各种相关因素为纵坐标。

2）矿坑水文地质专用图纸

（1）用于疏水降压的图纸。用于疏水降压的图纸包括主要含水层等水位（压）线图、疏干工程布置图、疏干钻孔结构图、疏干试验曲线图。

（2）用于注浆堵水的图纸。

第二节矿床及开采方式

—%矿床

（一）矿床的基本概念

矿床是地壳内部及表面由地质作用形成的、其所含有用矿物资源的质和量达到工业要求、在一定的技术条件下能被开采利用的地质体。矿床的概念包含地质和经济技术双重意义。

矿床的范畴不是一成不变的。随着科学的发展和经济、技术的提高，过去认为不是矿床的，现在有的已成为矿床；而现在认为不是矿床的，将来也可能成为矿床。如钮在200 年以前就被发现了，但当时人们不会利用它，甚至把它视为有害杂质从沙金中剔除出去。到了 19世纪中叶，探明了钳的性质、掌握了钳的冶炼技术和提取方法，于是钳就成为重要的金属之一，而其富集所在也就成为矿床。

矿床的空间范围包括矿体和围岩。

矿体是矿床的基本组成单位，是达到工业要求的含矿地质体，又是开釆的直接对象。它具有一定的大小、形状和产状。一个矿床可以由一个或数个矿体组成。

围岩是矿体周围暂无经济价值的岩石。提供矿体中成矿物质来源的岩石，称为母岩。

矿体和围岩两者界线有的清楚，有的为渐变无明显界线。当矿体和围岩的界线不明显时，就需要通过取样、化验，用规范中的工业指标来圈定。没有达到所要求的边界品位的部分当作围岩，达到边界品位的部分为矿体。然而，围岩和矿体，特别是在母岩作为围岩的情况下，在概念上并不是一成不变的，随着工艺技术的提高，边界品位指标是可以降低的。

若矿体和围岩是同一地质作用中的产物，即两者是同时生成的，则此种矿床称为同生矿床；若矿体在围岩之后生成，则称为后生矿床。

（二）矿床分类

在采矿方法选择中，矿体形状、厚度和倾角的影响比较直接。因此，矿床一般按这 3个因素进行分类。

1.按矿体形状分类

（1）层状矿床。多为沉积或变质沉积矿床。特点是：矿床规模大，赋存条件（倾角、厚度等）稳定，有用矿物成分组成稳定，含量较均匀，多见于黑色金属矿床。

（2）脉状矿床。主要是由于热液和汽化作用，矿物质充填于地壳的裂隙中生成的矿床。特点是：矿床与围岩接触处有蚀变现象，赋存条件不稳定，有用矿物成分组成不稳定，含量不均匀，多见于有色金属、稀有金属及贵重金属矿床。

(3)块状矿床。主要是充填、接触交代、分离和汽化作用形成的矿床。特点是：矿体大小不一，形状不规则，矿体与围岩的界线不明显，多见于铜、铅、锌等有色金属矿床。

2. 按矿体倾角分类

(1) 水平和微倾斜矿床。矿体倾角小于5。。
(2) 缓倾斜矿床。矿体倾角为5。~30。。
(3) 倾斜矿床。矿体倾角为30^o~55^o_o
(4) 急倾斜矿床。矿体倾角大于55。。

3. 按矿体厚度分类

矿体的厚度是指矿体上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离。垂直距离称为垂直厚度或真厚度，水平距离称为水平厚度。开釆急倾斜矿床时，常用水平厚度；开采倾斜矿床与缓倾斜矿床时，常用垂直厚度。

矿体按厚度通常划分为以下5类。

(1) 极薄矿体。厚度在O.8m以下。
(2) 薄矿体。厚度为0.8~4m°
(3) 中厚矿体。厚度为4至10~15m_o
(4) 厚矿体。厚度为10至15~40m_o
(5) 极厚矿体。厚度在40 m以上。

(三) 矿石、岩石的性质

(1) 硬度：抵抗工具入侵的性能，是微观指标。
(2) 坚固性：在综合外力作用下保持整体性能的指标(抗拉抗剪抗压抗冲击)，是宏观指标,/=0.017?_O
(3) 稳固性：是矿石、岩石允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。
(4) 结块性：经开采后，松散的矿岩受湿受压固结粘连的性能。
(5) 氧化性：硫化物矿石，遇空气发生氧化反应。
(6) 自燃性：含硫18%的硫化矿石遇空气容易自燃引起火灾。
(7) 碎胀性：矿岩经开釆松散后体积增大的性能。碎胀性的大小用碎胀系数(也称松散系数)描述。松散系数与岩石类型有关，变化为1∙8~1.2°
(8) 弹性：抵抗变形和变形后恢复原始形状的能力。
(9) 塑性：受外力作用变形的能力。
(10) 脆性：破坏离析解体的性能，破坏形式为断裂破坏。

(四) 几个常用技术经济指标

(1) 损失：在开釆过程中，釆场中未釆下和釆下未运出的工业矿石或金属量。
(2) 损失率：是反映釆区或采场工业储量损失程度的指标。与回收率相对应，二者相加等于100% O

损失率_q =(工业储量Q-采出矿量Q )/工业储量Q

(3) 回收(采)率：是反映一个釆区或采场工业储量回收程度的指标。与损失率相对应，二者相加等于100%。

回收率P（% ）=采出矿量0/工业储量Q X 100%

（4）贫化：由于各种原因，采出矿石中混入了废石，致使出矿品位较工业储量品位有所降低。这一过程称贫化。

（5）贫化率：是反映采出矿石品位与工业储量品位相比较下降幅度的一个相对指标。

贫化率用P表2K

（a/ \原生矿石品位α -釆出矿石品位α' ₁∩∩₀∕

^PU）= 原生矿石品位α-----* 1°%

（6）废石混入率：是反映采出矿石中混入废石的相对指标。

二、开采

根据矿产资源埋藏的赋存形态、地形条件及埋藏深度等影响因素的不同，资源开发主要分为地下开采、露天开采、露天地下联合开采和其他开釆（含溶浸开采、水力开釆、海洋开采等）。

（一）露天开采

如果矿石在非常接近地表处，用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从地表开始进行开釆作业，除去覆盖其上的土壤及植被，就可挖掘出矿石，这就是露天开采。

矿床露天开采的工艺过程一般为穿孔、爆破、釆装、运输与排岩。这些工序环节构成了露天开釆的最基本生产周期。

穿孔作业是露天开采的第一道生产工序。其作业内容是釆用穿孔设备在计划开釆的台阶区域内穿凿炮孔，为后续的爆破工作提供装药空间。穿孔工作的质量直接影响爆破工序的生产效率与质量。

爆破作业将整体矿岩进行破碎和松动，形成一定形状的爆堆，为后续的采装作业提供工作条件。爆破工作质量、爆破效果的好坏，直接影响后续釆装作业的生产效率及成本。

釆装作业是利用装载机械将矿岩从较软弱的矿岩实体或经爆破破碎后的爆堆中挖取，装入运输工具内或直接卸至某一卸载点。采装作业是露天矿整个生产过程的中心环节，其工艺过程和生产能力在很大程度上决定着露天矿的开釆方式、技术面貌、矿床的开釆强度与矿山开采的总体经济效果。

运输作业是将已装载到运输设备中的矿石运送到贮矿场、破碎站或选矿厂，将岩石运往排土场。运输作业的方式与运输系统的合理性将直接影响露天矿生产的经济效益。

露天开釆的一个重要特征是必须剥离矿体上覆的表土与岩石，暴露出矿体，再实施矿石的开釆。将剥离下的废石运输到排土场排弃，称为排岩工程。排岩工程的经济效率主要取决于排土场的位置、排岩方法和排岩工艺的合理选择。

（二）地下开采

当矿体赋存深度大、矿体厚度小、剥离工作量很大、其经济效益低于地下开釆或需要保护地表和景观时，则用地下开釆方法。赋存条件复杂、工业储量较小的有色和稀有金属矿床多用此法。近年来，地下矿山应用尾砂胶结充填采矿法，可有效地保护地表和处理尾矿污染。

矿床地下开采一般分为开拓、采准、切割和回釆4个步骤进行（采准、切割工作关系极为密切，有时也合并作为一个步骤）。这些步骤反映了不同的工作阶段。

矿床开拓是指从地面开掘一系列巷道通达矿体，使地面与矿体之间形成一个完整的通路，以建立提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风、行人等系统。矿床开拓就是这些工程的总称，为实现开拓的目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。

矿块采准是指在已完成开拓工程的阶段（或盘区）内，掘进采准巷道，将阶段划分为矿块（或釆区），并形成矿块的行人、通风、凿岩、出矿等系统。为这一目的而掘进的巷道，称为采准巷道。

切割工作是指在已完成釆准工作的矿块里，掘进切割、拉底巷道，辟大受矿漏斗等，为大规模落矿开辟自由面和补偿空间，为矿块放矿创造良好的受矿条件。

回釆工作是指在做好以上工作的矿块里，直接进行大量釆矿的工作。回釆工作主要包括落矿、运搬和地压管理3项作业。落矿是指利用凿岩爆破的方法将矿石从矿体中分离下来的过程，通常有浅孔、中深孔、深孔及碉室等落矿方式。运搬是指矿石自落矿地点移运到阶段运输巷道装载点进行装车的过程，通常有重力运搬和机械运搬两种方式。而地压管理，是指对采空区显现的地压釆取抗衡或利用的措施，通常有矿柱支撑空区、充填空区及崩落空区等3种方法。

（三）露天地下联合开采

露天地下联合开釆技术理论是20世纪70年代随着釆矿事业的发展提出的一种新观念，其出发点是在开发一个矿床过程中，将不同的工艺与技术有效联合起来，实质是露天与地下开采不同的工艺技术要素在一个工艺系统中集成。

在一个矿床内，无论是顺序开采还是同时进行露天和地下开采，在整体上或某段空间、时间为一个有机的整体同时进行开采（不是单独只考虑露天或只考虑地下设计与开釆），则称为矿床的联合开釆。

无论是露天开采还是地下开釆，均具有独特的工艺特点。视矿床具体条件和开采需要，适合于采用露天和地下联合开采时，利用这些工艺特点，能大幅度提高矿山总的生产能力和企业的技术经济指标。联合开釆方式的选择，主要取决于矿床的赋存条件、矿石产量的需求、采矿技术水平及开采状况。联合开釆的方式按其生产发展情况有如下3种。

（1）初期采用露天开釆，生产若干年后转为地下开采，即在露天转地下开采过渡时期的联合开釆。一般称露天转地下开采。

（2）全面的联合开采，矿山从设计开始即采用露天与地下同时开采。一般是为了加大矿石年产量。

（3）初期采用地下开釆，因情况而变为露天开釆，即在地下转入露天过渡时期的联合开釆。

（四）其他开采

除露天开釆、地下开釆等常规开釆方式外，对一些特殊矿床还有其他的一些开釆方式，如溶浸开采、水力开采、海洋开釆等。这些方法目前来看，开采的矿床所占比例极小。

1.溶浸开采

溶浸开釆在我国有悠久的历史，公元前2世纪（西汉时期）便有铁自硫酸铜溶液中置换铜的实践；北宋年间，德兴的兴利场和铅山的铅山场，胆铜的产量已初具规模。国外于16世纪应用此法从矿坑水中回收铜；美国1930年在宾汉铜矿建成大型露天废石堆浸场和浸出液循环系统，1968年又在迈阿密建成第一个大型铜矿石堆浸和萃取设施。20世纪中叶以来，溶浸开采在国内外均得到了长足的发展，在铀、铜、金及离子型稀土等矿山得到了规模性应用。

溶浸开采是根据矿物的物理化学特性，利用化学溶剂或微生物，通过化学浸出、质量传递、热力和水动力等作用，有选择性地溶解、浸出和回收矿床、矿石或废石中有用组分的一种釆矿方法。

溶浸开釆是一项涉及地质、化学、水文、冶金、采矿、选矿工艺和经济的多学科系统工程。主要的研究内容包括：溶浸化学，岩石化学，矿体中液流，矿体中气流（渗滤浸出），矿体中可供液体流动的空隙，矿石（岩石）孔隙率，液流借助普通化学扩散作用在盲端孔隙中输送，矿物回收工艺与工场及其对溶浸提取的影响，环境污染及防护，溶液损失等。

与传统采矿方法相比，溶浸开采有着突出的优越性：能耗较低；作业安全，工作条件好；低成本、低基建费用，建矿速度快，自动化程度高；绿色环保；资源回收利用率高等。

从矿石浸出的角度，溶浸开采按溶浸剂种类及浸出机理不同可分为酸性溶液浸出、碱性溶液浸出、中性溶液浸出、盐溶液浸出和细菌浸出；从矿石开采的角度，溶浸开采按矿床开拓方式和开采方法不同可分为地表堆浸、原地碎裂浸出和原地钻孔浸出。

2. 水力开采

水力开采是砂矿开采中的一种常用方法。利用水力依次完成矿砂的冲采、运输、粗选和尾矿排弃等全部采选生产作业的连续开采方式，称之为水力开采，简称水采。水力开采的主要方法是水枪开采法，通常是借助多级水泵，将水加压至0.7~15 MPa,通过水枪形成高速水射流，冲采砂矿。在水射流冲击、渗透等多种作用下，矿砂被碎散，与水混合成一定浓度的浆体，经运矿沟（矿浆沟）、砂泵或水力汲运机运至粗选设备（溜槽、跳汰机或螺旋选矿机）进行粗选，尾矿用自流或加压水力运输送至尾矿池排弃。

水力开采砂矿或冲积土岩的主要特点如下：优点是准备工程少，建设速度快，机械化程度高，设备简单，基建投资低；工艺连续，工时利用率高，生产能力大，劳动生产率高，作业成本低；技术比较简单易于掌握，工作安全可靠；能为洗矿、选矿创造有利条件，有效回收细粒矿物，回采率高。缺点是使用条件局限于能被低压水射流破碎的土岩；水和动力的消耗量大；受气候影响大，严寒地区作业期短；需认真考虑水系的污染和复垦。

水力开釆的使用条件是：沉积的次生矿床或土岩，有廉价的动力和充足的水源，有足够容量的尾矿池或水力排土场，无长期冰冻的气候条件。

3. 海洋开采

海洋是一个巨大的资源宝库，它不仅蕴藏着大量的生物资源和能源，而且还拥有极其丰富的矿产资源。在占地球表面三分之二的海洋中，大约有15%的海底表面覆盖着镒结核。海洋的矿产资源分布在海水中、大陆架和深海底部，可分为三类：海水中的溶解矿产资源、海底表面矿床和海底基岩内矿床。

海洋开釆的主要方法见表1-4。

表1-4海洋开采的主要方法

编号	海底矿产	可采用的开采方法	使用与研究现状	最终产品
1	多金属结核矿	(1) 连续索斗提升釆矿系统。 (2) 管道提升采矿系统。 (3) 穿梭潜水集矿机系统。 (4) 海底自动采矿系统	基本完成小试，进入中试阶段；管道提升采矿系统被认为是非常有前途的开采方法	提炼出具有战略意义的多种金属
2	其他矿产	各种采掘装置和大深度挖泥机	基本成熟的方法，进入工业化生产	提取铁砂、金砂、锡砂及其他矿物

第三节相关安全规程与规范

一、金属非金属矿山相关的国家标准

《金属非金属矿山安全规程XGB 16423)

《冶金矿山釆矿设计规范》(GB 50830)

《有色金属采矿设计规范》(GB 50771)

《有色金属矿山排土场设计标准》(GB 50421)

《爆破安全规程》(GB 6722)

《矿山电力设计标准》(GB 50070)

《罐笼安全技术要求》(GB 16542)

《尾矿设施设计规范》(GB 50863)

《尾矿设施施工及验收规范》(GB 50864)

《尾矿库在线安全监测系统工程技术规范》(GB 51108)

二、金属非金属矿山相关的安全生产行业标准

《金属非金属矿山排土场安全生产规则》(AQ 2005)

《尾矿库安全规程》(GB 39496)

《金属非金属地下矿山通风安全技术规范》(AQ 2013)

《金属非金属地下矿山通风技术规范通风系统》(AQ 2013.1)

《金属非金属地下矿山通风技术规范局部通风》(AQ 2013. 2)

《金属非金属地下矿山通风技术规范通风系统检测》(AQ 2013. 3)

《金属非金属地下矿山通风技术规范通风管理》(AQ 2013.4)

《逆反射型矿山安全标志技术条件和试验方法》(AQ 2014)

《石膏矿地下开采安全技术规范》(AQ 2015)

《金属非金属矿山竖井提升系统防坠器安全性能检测检验规范》（AQ 2019）

《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》（AQ 2020）

《金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检测检验规范》（AQ 2021）

《金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范》（AQ 2022）

《金属非金属矿山提升钢丝绳检验规范》（AQ 2026）

《金属非金属露天矿山在用矿用自卸汽车安全检验规范》（AQ 2027）

《矿山在用斜井人车安全性能检验规范》（AQ 2028）

《金属非金属地下矿山主排水系统安全检验规范》（AQ 2029）

《尾矿库安全监测技术规范》（AQ 2030）

《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》（AQ 2031）

《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》（AQ 2032）

《金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范》（AQ 2033）

《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》（AQ 2034）

《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》（AQ 2035）

《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》（AQ 2036）

《金属非金属地下矿山人员定位系统通用技术要求》（AQ/T 2051）

《金属非金属地下矿山通信联络系统通用技术要求》（AQ/T 2052）

《金属非金属地下矿山监测监控系统通用技术要求》（AQ/T 2053）

《金属非金属矿山在用主通风机系统安全检验规范》（AQ 2054）

《金属非金属矿山在用空气压缩机安全检验规范第1部分：固定式空气压缩机》（AQ 2055）

《金属非金属矿山在用空气压缩机安全检验规范第2部分：移动式空气压缩机》（AQ 2056）

《金属非金属矿山在用矿用电梯安全检验规范》（AQ 2058）

三、其他

（-）国家安全生产监督管理总局令第75号

《金属非金属矿山建设项目安全设施目录（试行）》已经2015年1月30日原国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过并予以公布，自2015年7月1日起施行。

（二）国家安全生产监督管理总局令第77号

《国家安全监管总局关于修改〈生产安全事故报告和调查处理条例〉罚款处罚暂行规定等四部规章的决定》已经2015年1月16日原国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过并予以公布，自2015年5月1日起施行。

对《〈生产安全事故报告和调查处理条例〉罚款处罚暂行规定》作出修改。

对《安全生产违法行为行政处罚办法》作出修改。

对《安全生产监管监察职责和行政执法责任追究的暂行规定》作出修改。

对《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》作出修改。

（三）国家安全生产监督管理总局令第78号

《国家安全监管总局关于废止和修改非煤矿矿山领域九部规章的决定》已经2015年3 月23日原国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过并予以公布，自2015年7月 1日起施行。

废止《非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法＞[2004年12月28日原国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全监察局）令第18号公布]。

对《非煤矿矿山企业安全生产许可证实施办法》作出修改。

对《金属非金属地下矿山企业领导带班下井及监督检查暂行规定》作出修改。

对《金属与非金属矿产资源地质勘探安全生产监督管理暂行规定》作出修改。

对《尾矿库安全监督管理规定》作出修改。

对《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》作出修改。

对《非煤矿山外包工程安全管理暂行办法》作出修改。

（四）《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）的通知》（安监总管一〔2013〕101号摘录）

金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）

（2013年9月6日发布）

新建、改建、扩建的金属非金属地下矿山一律禁止使用下列设备及工艺，现有生产地下矿山在用的下列设备及工艺，按照规定时限予以强制淘汰。

1. 非定型竖井罐笼（自发布之日起一年后禁止使用）
2. ⑦1.2米以下（不含Φ1.2米）用于升降人员的提升绞车（自发布之日起一年后禁止使用）
3. KJ型矿井提升机（自发布之日起一年后禁止使用）
4. JKA型矿井提升机（自发布之日起一年后禁止使用）
5. XKT型矿井提升机（自发布之日起一年后禁止使用）
6. JTK型矿用提升绞车（自发布之日起一年半后禁止用于主提升）
7. 带式制动矿用提升绞车（自发布之日起立即禁止用于主提升）
8. 单电机驱动、司机室周边敞开式的3吨及以下直流架线矿用电机车（自发布之日起一年后禁止使用）
9. 油断路器（自发布之日起立即禁止使用）
10. 非阻燃电缆（含强、弱电）（自发布之日起一年后禁止使用）
11. 非阻燃风筒（自发布之日起半年后禁止使用）
12. 非阻燃输送带（自发布之日起一年后禁止使用）
13. 非矿用局部通风机（自发布之日起半年后禁止使用）
14. 主要井巷木支护（新掘、维修井巷自发布之日起立即禁止使用）
15. 火雷管、导火索（自发布之日起立即禁止使用）
16. ZH15隔绝式化学氧自救器（自发布之日起立即禁止使用）
17. 一氧化碳过滤式自救器（自发布之日起半年后禁止使用）
18. 空场法采矿（无底柱采矿法）采场内人工装运作业（自发布之日起一年后禁止使用）
19.横撑支柱采矿法（自发布之日起立即禁止使用）

（五）《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第二批）的通知》（安监总管一〔2015〕13号2015年2月13日发布摘录）

金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第二批）

新建、改建、扩建的矿山从本目录发布之日起，一律禁止使用下列设备及工艺。现有生产矿山在用下列设备及工艺的，按照本目录规定的时限予以强制淘汰。

1. 扩壶爆破（金属非金属露天矿山自发布之日起立即禁止使用）；
2. 掏底崩落、掏挖开釆、不分层的“一面墙”开采（金属非金属露天矿山自发布之日起立即禁止使用）；
3. 使用爆破方式对大块矿岩进行二次破碎（金属非金属露天矿山自发布之日起立即禁止使用）；
4. 无稳压装置的中深孔凿岩设备（金属非金属露天矿山自发布之日起一年后禁止使用）；
5. 集中铲装作业时人工装卸矿岩（金属非金属露天矿山自发布之日起立即禁止使用, 地下矿山自发布之日起一年半后禁止使用）；
6. 未安装捕尘装置的干式凿岩作业（金属非金属地下矿山自发布之日起立即禁止使用，露天矿山自发布之日起半年后禁止使用）；
7. 主要无轨运输巷道及露天采场釆用人力或畜力运输矿岩（金属非金属地下矿山及露天矿山自发布之日起一年后禁止使用）；
8. 专门用于运输人员、炸药、油料的无轨胶轮车使用的干式制动器（金属非金属地下矿山自发布之日起一年后禁止使用）；
9. TKD型提升机电控装置及使用继电器结构原理的提升机电控装置（金属非金属地下矿山自发布之日起一年后禁止使用）。

（六）《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山新型适用安全技术及装备推广目录（第一批）的通知》（安监总管一〔2015〕12号摘录）

金属非金属矿山新型适用安全技术及装备推广目录（第一批）

序号

技术或装备名称

推广理由

适用矿山

应用单位'

备注

撬毛台车

在地下矿山采掘作业循环中，爆破后必须对作业现场的顶板及两帮破碎的、不稳固的浮石进行清除，俗称“撬毛”，以确保现场作业人员和设备安全。撬毛台车具有整机行走功能，工作装置能以冲击方式破落顶板及两帮的浮石，釆用撬毛台车代替人工撬毛作业，实现了撬毛工作的机械化，可避免作业人员暴露于浮石下，降低了撬毛作业的安全风险，并能有效提高撬毛效率

金属非金属地

下矿山

湖北神农磷业有限公司、紫金矿业上杭紫金山矿、湖北放马山中磷矿业有限公司、宝钢梅山铁矿等

采用取得矿用产品安全标志的撬毛台车产品

（续）

序号	技术或装备名称	___推广理由	适用矿山	应用单位	备注
2	天井钻机钻井法	天井钻机钻井法是用天井钻机（也称反井钻机）钻凿成井。根据钻机安装的位置不同，分向上扩孔和向下扩孔两种钻进方法，通常釆用前者，即沿天井中心线从上向下钻超前导孔与天井下面巷道贯通，再换扩孔钻头自下向上扩孔成井。破碎的岩渣自重下落，无须洗井设备。天井钻机结构紧凑，破岩比能消耗小，钻速快，效率高，井壁平滑稳定。与吊罐法、爬罐法等凿岩爆破法相比，天井钻机钻井法具有安全性好、劳动强度小、成井速度快、工期短、施工方便等优点	适用于中硬以下矿岩条件下的金属非金属地下矿山钻进通风井、充填井、管道井、下料井和溜井等	江西漂塘鸨业有限公司、江西武山铜矿、贵州锦丰金矿、马钢集团姑山铁矿等	采用取得矿用产品安全标志的天井钻机产品
3	井下电机车远程操控技术	井下电机车运输线路交叉，车辆多，人员多，现场环境复杂，生产组织和安全管理难度较大。电机车远程操控技术，做到现场无人驾驶电机车，将电机车的运行控制从井下移到地面主控室进行操作，可对井下电机车运输线路实施封闭管理，进行可控、可视的远程操作，使运输自动化程度大大提高，运输能力得到更大发挥，有效防止运输过程中的人员伤亡事故，提高井下电机车运输安全水平和运输生产效率	金属非金属地下矿山	首钢矿业公司杏山铁矿、安徽铜陵有色冬瓜山铜矿等
4	双系统制动静液压四驱地下矿用多功能服务车	地下矿用多功能服务车，用于地下矿山辅助作业。采用静液式传动，实施双系统制动（一是利用液压马达驱动压力的控制实现制动保障，二是利用驱动桥特有的双回路失压控制系统），制动系统全密封设计，避免了开放式干式盘或鼓式制动安全保证系数不高的弊病，失压制动系统可以在坡度30。以上时，保证驻车效果，制动系统满足井下振动、灰尘、通风不良、潮湿、高温等使用条件;车辆无级变速,四轮驱动,具备抗压、防撞、防翻滚等性能;采用高性能低污染柴油机并安装有尾气净化装置,减少了有毒有害气体的排放,可有效保障人员的健康与安全。该车为轮胎式行走,采用通用底盘,可选用运人专用厢、运输炸药专用厢、油料补给专用厢、登高维修平台和其他物料运输专用厢等，实现一机多能________	采用斜坡道运输人员、物料及炸药的金属非金属地下矿山	山东临沂矿业集团会宝岭铁矿、安徽马钢罗河矿业有限责任公司罗河铁矿等	釆用取得矿用产品安全标志的矿用无轨轮胎式多功能服务车产品

（续）

序号	技术或装备名称	___推广理由	适用矿山	应用单位	备注
5	膏体及高浓度尾矿充填技术与装备	将选厂产出的全尾砂进行浓缩处理形成高浓度的尾矿砂浆或滤饼，并送入搅拌机或搅拌筒，根据需要可加入水泥或固结剂，或添加冶炼炉渣（或干砂等），形成膏体状或高浓度的料浆，由充填泵加压经管道输送到井下采空区进行充填，或靠重力自流输送到井下充填。膏体充填料浆由于浓度高，充填到采场后不会离淅，不产生溢流水，在同等水泥添加量的情况下，充填体强度高。膏体及高浓度尾矿充填技术适用于各种不同性质的尾砂，可以充分利用尾砂进行充填，实现安全开采，提高资源回收率，减少尾矿在地表堆存	金属非金属地下矿山	安徽铜陵有色冬瓜山铜矿、南京铅锌银矿等
6	井下近矿体帷幕注浆技术	该技术是在地下矿山主要矿体外围一定距离内，利用围岩裂隙充填高强度水泥形成止水帷幕，在矿床围岩形成一定厚度的注浆盖层，将矿体地段与外界的水力联系隔断，最大限度地减少矿坑涌水量，从而达到既保证矿山开釆安全，又保护区域水文地质环境和地下水资源的目的	水害较大的金属非金属地下矿山	山东业庄铁矿、山东莱新铁矿、山东莱芜谷家台铁矿等
7	多功能破碎清塞机	多功能破碎清塞机具有破碎、钳碎、扒、挑、勾、挖、铲、抓等多项功能，主要用于对矿山选矿厂人料口、地下矿山溜井格筛处的大块矿石进行破碎清理或堵塞时进行及时清理疏通，避免因采用爆破进行二次破碎或清理造成安全事故，降低劳动强度，提高生产效率，保证安全生产	金属非金属地下矿山	五矿邯邢霍邱诺普矿业公司、通化集团桦甸矿业公司等
8	矿山数字化技术	运用现代信息技术和控制技术等，建立空间化、数字化、网络化、智能化和可视化等技术系统，对地下矿山生产过程进行自动化控制和信息采集、分析、管理，实现地面远程遥控生产，改善井下作业环境，减少井下作业人员，提高矿山生产本质安全水平和劳动生产率（国家安全监管总局第一批“四个一批”项目中非煤矿山一批安全生产技术示范工程）	金属非金属地下矿山	首钢矿业公司杏山铁矿等

（续）

序号	技术或装备名称	推广理由___	适用矿山	应用单位	备注
9	矿用三合一便携式气体检测仪	矿用三合一便携式气体检测仪是一种适用地下矿山环境可随身携带的气体检测仪，可连续同时检测作业环境中CO、6、NO₂三种气体浓度，具有声、光报警和记录功能，检测精度高，稳定性好，待机时间长，在气体浓度超标情况下能够及时发出报警信号以便提示相关人员转移到安全区域，防止中毒窒息事故的发生	金属非金属地下矿山	江钧集团下垄铛业、漂塘钙矿、铁山珑鸨矿、香炉山钙业、新钢良山铁矿等	釆用取得矿用产品安全标志的气体检测仪产品
10	采空区探测技术	采用三维层析成像超前预报技术、采空区三维激光扫描仪、声发射、微震等设备和技术，形成采空区三维模型，实现采空区监测数据的采集、传输、分析处理，为预防采空区事故发生提供技术支撑。（2010年国家安全监管总局、国家煤矿安监局“安全生产’ 先进适用技术、工艺、装备和材料推广目录”中非煤矿山推广项目；国家安全监管总局第一批 “四个一批”项目中非煤矿山一批安全生产技术示范工程）	存在采空区的金属非金属地下矿山	五矿邯邢西石门铁矿、石人沟铁矿等
11	大面积地压监测监控技术	利用微震、声发射、光纤光栅传感器等技术,实现井下与地面联网的综合性大面积地压实时监测监控,可为地压灾害的发生提供预测预警。（2010年国家安全监管总局、国家煤矿安监局“安全生产先进适用技术、工艺、装备和材料推广目录”中非煤矿山推广项目）	金属非金属地下矿山	新疆阿舍勒铜矿、湖南柿竹园矿、安徽冬瓜山矿等
12	高陡边坡安全监测技术	通过GPS或其他传感、遥感技术、边坡雷达（S-SAR）等技术，自动实现边坡位移等相关参数的实时监测，为高陡边坡滑坡预测预警提供技术支撑。（2010 年国家安全监管总局、国家煤矿安监局“安全生产先进适用技术、工艺、装备和材料推广目录”中非煤矿山推广项目）	金属非金属露天矿山	南芬露天铁矿、西藏甲玛铜多金属矿、西藏华泰龙矿业有限公司等
13	细粒尾矿模袋法堆坝安全技术	该技术通过快速挤压固结排水使得模袋体成为强度较高的整体，提高了尾砂体强度；采用细颗粒尾砂筑坝，增加“坝壳”及粗粒区厚度，配合加筋、排渗等措施，可有效提高坝体稳定性;釆用模袋法堆坝的多种坝型及相关工艺措施的组合,不仅能够解决细粒尾矿堆存困难,还能提高尾矿库安全性能。（国家安全监管总局第一批 “四个一批”项目中非煤矿山一批推广的安全生产先进适用技术）	适用入库尾砂粒度- 200目在 70% 以上、90% 以下的细粒尾矿堆坝	玉溪矿业公司大平掌尾矿库、云南汤丹冶金公司尾①库等

第二章金属非金属露天矿山安全技术

第一节露天开采基础知识

露天开釆是从地表开始逐层向下进行的，每一水平分层称为一个台阶。一个台阶的开采使其下面的台阶被揭露岀来，当揭露面积足够大时，开始下一个台阶的开采。随着开采的进行，采场不断向下延伸和向外扩展，直至到达设计的最终境界。每一台阶在其所在水平面上的任何方向均以同一台阶水平的最终境界为限。推到最终境界线的台阶所组成的空间曲面称为最终边帮。可以想象，最终边帮并不是一 “光滑”的曲面，而是呈阶梯状的。为T开采一个台阶并将釆出的矿岩运出采场，需要在本台阶及其上部各台阶修建至少一条具有一定坡度的运输通道，称为斜坡道或出入沟。

一、露天开釆台阶的几何要素

图2-1是一釆场的水平投影与剖面示意图，图2-2是两个相邻台阶的局部剖面及其

图2-1露天采场平面投影与剖面示意图

平面投影示意图。台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成。台阶常以其坡顶面水平和坡底面水平命名，如图2-2中的上部台阶称为188~200m台阶。台阶坡顶面和坡底面与台阶坡面的交线分别称为台阶的坡顶线和坡底线；一个台阶的坡底面水平同时又是其下一个台阶的坡顶面水平，台阶坡面与水平面的夹角称为台阶坡面角（α）,台阶坡顶面与坡底面之间的垂直距离即为台阶高度（H）。从本台阶的坡顶线（台阶外缘）到上一个台阶的坡底线（台阶内绦）之间的距离称为台阶宽度（中）。台阶是垂直方向上的最小开采单元, 即台阶在其整个高度上是一次爆破、一次铲装的。穿孔和装药作业在台阶的坡顶面水平进行，铲装和运输作业在台阶的坡底面水平进行。

图2-2台阶几何要素示意图

（-）台阶高度

台阶高度是露天开釆中最重要的几何参数之一。影响台阶高度的因素有生产规模、采装设备的作业技术规格以及对开釆的选择性要求等。为保证挖掘机挖掘时能获得较高的满斗系数，即铲斗的装满程度，台阶高度应不小于挖掘机推压轴高度的2/3。为避免挖掘过程中在台阶的顶部形成悬崖，机械铲装不爆破的松软砂状的矿岩时，台阶不大于机械的最大挖掘高度；机械铲装爆破坚硬稳固的矿岩时，台阶不大于机械最大挖掘高度的1.5倍。图2-3是电铲作业工况，其各种作业技术参数见表2-l_o可以看出，该挖掘机的最大挖掘高度是13.26m_o若选用这类的电铲，台阶高度一般取12 m较为合适。

由于一个台阶在垂直方向上是不可分采的，如台阶的上半部分是矿石、下半部分是岩石，不可能在开釆过程中将不同种类的矿石及岩石分离出来，由此所造成的贫化和不同矿种的混杂是不可避免的。可见，台阶高度越大，开釆选别性越差。因此，在开釆对选别性要求较高的矿床时，应选取较小的台阶高度。一般说来，黑色金属矿床的品位变化较小，矿体形态较为规则，矿物价值低，对选别性要求较低，台阶高度一般以12 ~ 15 m最为常见。大多数贵重金属矿床的特征恰恰相反,故台阶高度一般小于10 m,以6~8m最为常见。

图2-3电铲作业技术规格图解

表2-1图2-3中电铲的作业技术规格表

_____规格参数____	参数值	一规格参数	参数值
__________斗容/m3 _______	6. 88	_____最大挖掘高度Q/m_____	13. 26
______起重臂长度/m______	12. 65	_____最大挖掘半径E/m_____	16. 62
_______起重臂倾角/（°）_______	45	站立水平挖掘半径G/m	10. 75
______有效斗杆长度/m______	7. 77	下挖深度H∕_m	2. 59
_______斗杆全长/m_______	9.38	天轮顶距地面的高度〃m	12. 88
最大卸载高度A/m	8. 54	天轮外缘回转半径〃 m	12. 20
最大卸载半径B₁/m	14.48	机体尾部回转半径KZm	6. 02
最大卸载半径处的卸载高度A₁∕m	6. 25	机体（包括驾驶室）宽度S/m	6. 86
最大卸载髙度处的卸载半径8/m	13.87	司机视线水平高度U∕τn	5.49

另一方面，台阶高度也制约着铲装设备的选择，当选用汽车运输时，铲装设备的斗容和装卸参数又进一步制约着汽车的选型。台阶高度同时也影响着最终边帮的几何特征。由此可以看出，台阶高度的选取对整个露天矿的开采经济效益有着重要的影响。在一定范围内增加台阶高度，会降低穿孔、爆破和铲装成本，但确定最佳的台阶高度应综合考虑各种相关因素，使矿床开釆的经济效益达到最高值。

（二）台阶坡面角

台阶坡面角主要是岩体稳定性决定的，其取值随岩体的稳定性的增强而增大。确定台阶坡面角时需要进行岩体稳定性分析，或参照岩体稳定性类似的矿山选取。另外，岩体层

理面的倾向对台阶坡面角有直接的影响，当台阶坡面与岩体层理面的倾向相同或相	表2-2均质岩体中台阶坡面角的参考值
近且层理面倾角较陡时，台阶坡面角等于	岩石硬度系数	台阶坡面角/（°）
层理面的倾角。表2-2是均质岩体中台阶	8 ~14以上	70-75
坡面角与岩石硬度的大体关系。	3 ~8	60-70
（三）工作平台与安全平台	1 ~3	50-60

正在被开釆的台阶称作工作平台或工作平盘。如图2-4所示，工作台阶上正在被爆破、釆掘的部分称为爆破带，其宽度（WC）为爆破带宽度，或釆区宽度。台阶的釆掘方向是挖掘机沿采掘带前进的方向，台阶的推进方向是台阶向外扩展的方向。在开釆过程中，工作台阶不能一直推进到上个台阶的坡底线位置，而是应留有一定的宽度（呪）。留下的这部分称为安全平台。安全平台的作用是收集从上部台阶滑落的碎石和阻止大岩石块滚落。安全平台的宽度一般为2/3 ~1个台阶高度。在矿山开采寿命的末期，有时将安全平台的宽度减小到台阶高度的1/3左右。工作平盘的宽度（W）等于采区宽度与安全平台宽度之和。最小工作平盘宽度是刚刚满足釆运作业所需要的空间的宽度。

沿工作平盘的外缘常用碎石堆筑一道安全挡墙（图2-5）,用于阻止石块滚落到下面的台阶和防止汽车或其他设备驶落台阶。安全挡墙的高度不小于车轮轮胎直径的1/2o其坡面角等于碎石的安息角，一般为35。左右。

二、工作边坡角

工作帮是由工作台阶组成的边帮，并随台阶的推进而向最终边帮靠近。工作边坡角一般定义为最上一个工作台阶的坡顶线与最下一个工作台阶的坡底线联成的假想斜面与水平面的夹角（图2-6）₀

图2-6工作帮与工作边坡角示意图

三、剥釆比

（-）境界剥采比

境界剥采比是指露天开采增加单位深度后所引起岩石增量与矿石增量之比，也称为瞬间剥采½o R_i= AW/AO,如图2-7所示。

图2-7境界（瞬间）剥采比计算示意图

（二）平均剥采比

平均剥釆比是指露天开采境界内总的岩石量与总的矿石量之比。R_P = V_P/A_p,如图 2-8所示。

图2-8平均剥采比计算示意图

第二节露天开拓运输方式

露天矿床开拓是建立地面与露天矿场内各工作水平之间的矿岩运输通路（即出入沟或井巷）、以保证露天矿场正常的运输联系、及时准备出新的作业水平。

露天矿床开拓所涉及的对象是运输设备与运输通道，研究的内容是针对所选定的运输设备及运输形式，确定整个矿床开采过程中运输坑线的布置形式（即坑线的形式、位置和数量，平面形式及其固定性等特征），以建立起开发矿床所必需的运输线路。

露天矿床开拓与运输方式和矿山工程的发展有着密切联系，而运输方式又与矿床地质地形条件、开釆境界、生产规模、受矿点和废石场位置等因素有关。所以，露天矿床开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数、工作线推进方式、矿山工程延深方向、剥采的合理顺序和新水平准备，以建立合理的矿床开发运输系统。

选择开拓系统的主要原则如下。

① 确保矿山生产的可靠性和合理性。
② 减少基建工程量和投资，施工方便，做到早投产和早达产。
③ 矿石损失、贫化小。
④ 少占土地，充分利用地下矿产资源。
⑤ 生产工艺简单可靠，设备选择因地制宜。
⑥ 生产成本低。

此外，还要执行我国矿山建设的有关政策和相关行业法现，结合我国国情，因地制宜。

影响开拓方案设计的主要因素如下。

① 矿区自然条件。包括地形、气候、矿床埋藏条件（矿床埋藏深度、倾角、厚度、走向长度、矿床形态、地质构造、覆盖层厚度、矿岩稳固性等）、水文及工程地质条件、矿石价值、矿床勘探程度及储量发展远景等。若矿区是山坡地形，比较高大，矿床赋存于地表水平以上，矿岩较稳固，应优先考虑采用平碉溜井开拓；若地形比高较小、坡度较缓、矿床平面尺寸较大、废石场较远，应釆用以铁路为主的开拓系统。
② 开釆技术条件。包括矿山规模、矿区开釆程序、露天釆场尺寸、高差、生产工艺流程、选用设备类型及技术装备、矿区总平面布置等。
③ 经济因素。包括国家有关技术经济政策、矿山建设投资、矿石生产成本、劳动生产率、矿山服务年限等。

按运输方式不同，露天矿开拓可以分为公路运输开拓、铁路运输开拓、平碉溜井开拓、胶带运输开拓、斜坡提升开拓、联合开拓。

本书着重介绍目前常用的公路运输开拓、胶带运输开拓以及联合开拓几种开拓方式。

一、公路运输开拓

公路运输开拓方法中最常用的运输设备是自卸汽车，又称汽车开拓，它是现代露天矿广为应用的一种开拓方式。该开拓方式除汽车运输本身的特点外，可设多出入口进行分散运输和分散排土，便于釆用移动坑线开拓，有利于强化开采，提高露天矿生产能力。因此，该方式对开采地形复杂的露天矿适应性强。

公路运输开拓釆用的主要设备是汽车。其坑线布置形式有：直进式、回返式、螺旋式以及多种形式相结合的联合方式。

(-)直进式坑线开拓

当山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时，可采用直进式坑线开拓，如图 2-9所示。运输干线一般布置在开采境界外山坡的一侧，工作面单侧进车。

图2-9直进式坑线开拓示意图

当凹陷露天矿开采深度较小、采场长度较大时，也可采用直进式坑线开拓。公路干线一般布置在釆场内矿体的上盘或下盘的非工作帮上。条件允许时，也可在境界外用组合坑线进入各开采水平。但由于露天矿采场长度有限，往往只能局部采用直进式坑线开拓。

(二)回返式坑线开拓

当露天矿开釆相对高差较大、地形较陡、采用直进式坑线有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进一回返联合坑线开拓，如图2 -10所示。

I-出入沟；2—连接平台；3—露天采矿场上部境界；4—露天采矿场下部境界图2-10回返式坑线开拓示意图

山坡露天矿开拓干线在基建时期应修筑到最上一个开采水平。开拓线路一般沿自然地形在山坡上开掘单壁路堑，随着开釆水平不断下降，上部坑线逐渐废弃或消失。在单侧山坡地形条件下，坑线应尽量就近布置在采场端帮开采境界以外，以保证干线位置固定且矿岩运输距离较短。在釆场位于孤立山峰的条件下，则应将坑线布置在开采工作面推进方向的对侧山坡即非工作山坡一侧。这样，多水平同时推进时，可以保证下部工作面推进不会切断上部开采台阶的运输通道。

凹陷露天矿的回返坑线一般布置在釆场底盘的非工作帮，可使开拓坑线离矿体较近，基建剥岩量较小，可缩短基建时间，节约投资。若坑线布置在采场顶盘的非工作帮上时, 则与上述相反。只有当底帮岩石不稳固，或地形不允许，或为了减少矿岩接触带的矿石损失贫化时，才将坑线布置在采场的顶帮。

回返坑线开拓适应性较强，应用较广。但由于回返坑线的曲线段必须满足汽车运输要求（如线路内侧加宽等），使最终边帮角变缓，从而使境界的附加剥岩量增加。因此，应尽可能减少回头曲线数量，并将回头曲线布置在平台较宽或边坡较缓的部位。

（三）螺旋坑线开拓

螺旋坑线开拓一般用于深凹露天矿。坑线从地表出入沟口开始，沿着釆场四周最终边帮以螺旋线向深部延伸。由于没有回返曲线段，扩帮工程量较小，而且螺旋线的曲率半径大，汽车运行条件好，不必因经常改变运行方向而不断变换运行速度，因而线路通过能力大。但回采工作必须采用扇形工作线，其长度和推进方向要经常变化，各开采水平相互影响，使生产组织工作复杂。

当釆场面积较小，且长、宽尺寸相差不大，同时开釆的水平数较少以及釆场四周岩石比较稳固时，可釆用螺旋坑线开拓。

由于露天采场空间一般是变化的，坑线往往不能釆用单一的布置形式，而多采用两种或两种以上的布置形式，即联合坑线，如图2-11中上部回返、下部螺旋的回返一螺旋联合坑线开拓方式。

I-出入沟；2—连接平台

图2-11回返一螺旋联合坑线开拓示意图

（四）公路运输开拓的出入沟口与连接平台

1.出入沟口

公路开拓的坑线出入沟口应尽量设置在工程地质条件较好、地形标高较低和距工业场地及矿、岩接受点较近的地方；应避免和减少重载汽车在采场内作反向运行及无谓增加上坡距离，尽可能使矿石及岩石的综合运输功小，所需运输设备数量少。当废石场的位置分散和为了保证露天矿的生产能力以及为使空、重车顺向运输时，在服务年限较长的露天矿可采用多出入沟口。多出入沟口使坑线增多，附加剥岩量加大，掘沟工程量及费用也增多。因此，出入沟口的数目应根据矿山规模、矿山总平面布置及生产需要综合进行技术经济分析后确定，一般数目不宜过多。

2.连接平台

开拓坑线一般釆用较大的坡度以缩短运距，但重载汽车长距离上坡或下坡运行时，容易使发动机和制动装置过热而引起机械损坏，发生事故。为了保证行车安全，延长汽车使用寿命，满足坑线坡长限制的要求以及便于从坑线向各釆剥台阶引入运输线路，应在开拓坑线与各台阶交汇处设置长度为40~60m、坡度不超过3%的平坡或缓坡段，即连接平台。

二、输送带运输开拓

输送带运输开拓是一种连续运输方式，是实现露天矿生产连续化的重要环节。输送带运输开拓是利用输送带运输系统建立矿岩运输通道的开拓方法。国外煤炭、冶金、建材露天矿广泛应用输送带运输开拓，我国近几年也开始应用这一方法。运输量较大、运距较长、垂深较深和服务年限较长的大型或特大型露天矿床，一般当矿石量超过10 Mt/a时，此方式较适合；一般不适于开采深度小于IOOm的露天矿床。

输送带运输开拓具有生产能力大、升坡能力强、运输距离短、运输成本低等优点，但也有基建投资大、输送带寿命短、生产系统受气候条件影响大、系统自适应调节能力差等缺点。

国内外多年的研究与实践表明,矿山开釆深度不超过150 In时,单一汽车运输与汽车一带式输送机联合运输的运费大致相等。当开采深度超过15Om时，单一汽车运输的费用急剧上升，每延深IOOm_）费用就要增加50%,而汽车一带式输送机联合运输费用增加不多，每延深IoOmR增加5% ~6%_o目前，我国大型深凹露天矿山的生产总成本中，运输一项占到40% ~60% _o转入深凹露天开采后，随着运距加长，运输效率降低，导致矿岩运输成本不断升高，矿山企业经济效益逐年下降。

按露天矿各生产工艺环节是否连续，输送带运输开拓分为连续开釆工艺开拓和半连续开采工艺开拓。

（1）连续开釆工艺主要釆用轮斗（链斗）挖掘机挖掘松散矿岩，并将矿岩转载到带式输送机上运出。其中矿石直接运至矿仓，废石运至废石场后经排土机排土。

（2）半连续开采工艺又称间断一连续工艺，是指生产工艺环节中，一部分为连续工艺，另一部分为间断工艺。

（3）与半连续开釆工艺紧密相连的开拓方案主要包括：

①公路（铁路）一固定破碎一输送带运输开拓。矿岩一般用单斗挖掘机装入汽车（机车），运至固定破碎站，破碎后经带式输送机运出。
② 公路（铁路）一半固定破碎一输送带运输开拓。该方案是几个开采台阶共用一个破碎站，随釆场的下降，破碎站逐渐向下移设。图2-12为某铁矿设计的深部铁路一半固定破碎一斜井输送带运输开拓示意图。
③ 移动式破碎机一输送带运输开拓。其特点是移动式碎破机组安放在采矿、剥离工作水平上，随工作面的推进和下降，破碎机组随之自行移动，矿岩通过挖掘机直接卸入破碎机或装入汽车，运至破碎站。

I-废石输送带运输斜井；2—矿石输送带运输斜井；3—废石破碎站；4—矿石破碎站图2-12某铁矿设计的深部铁路一半固定破碎一斜井输送带运输开拓示意图

三、联合开拓

（一）汽车—破碎机—带式输送机联合开拓

采用汽车一破碎机一带式输送机联合运输方式，既能够充分发挥汽车运输机动灵活、适应性强、短途运输经济、有利于强化开采的长处，又可发挥带式输送机运输能力大、爬坡能力强、爬坡能力可达15° （大倾角带式输送机除外）、能够实现连续或半连续作业、自动化水平高、易于控制、能耗低、运营费低的优势。同时配合以连续作业的高效率排土机，用地少，排土效率高，这种运输方式组合能够达到最佳的经济效益，在国内外深露天矿的应用日愈广泛。

（二）公路—碉溜井开拓

平碉溜井开拓是借助于开凿的平碉和溜井（溜槽），建立露天矿工作台阶与地表的运输联系。合理地确定溜井位置和结构要素是其关键。适用于地形复杂、矿床高差大的山坡露天矿。

确定溜井位置时，应使溜井与采掘工作面间的平均运距短，溜井和平碉的掘进工程量小，一般应保证溜井穿过的岩层稳固，避开含水层和含泥多的岩层。平碉的位置与溜井位置关系密切，平碉应尽可能短，不受爆破作业的影响，平碉口应设在最高洪水位之上。图 2-13为平碉溜井开拓典型示意图。

至排土场

I-平碉；2—溜井；3—公路；4一露天开采境界；5—地形等高线图2-13平嗣溜井开拓典型示意图

当溜井布置在采场内时，随着开采水平的下降，溜井口也要降低到相应水平，即溜井降段。一般每次降低一个台阶高度。降段时，溜井周围的矿石可用浅孔爆破，以免产生大块落入溜井引起堵塞。

溜井的堵塞、跑矿以及磨损是平碉溜井开拓的三大灾害。矿石粉矿多或含泥多时，在相应水分条件下易产生堵塞，处理堵塞时又易发生跑矿。磨损是溜井在矿石冲击作用下井壁形态发生改变的破坏。

第三节露天开采工艺

露天开釆的主要生产工艺是穿孔爆破、铲装、运输以及剥离下来废石的排土工作。这 4项工艺相互关联、密切配合。若其中一项工艺出现故障，势必影响其他工艺的正常进行。

一、穿孔爆破

穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序，其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开釆的台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供装药空间。穿孔工作质量的好坏直接

・31・

影响着爆破工序的生产效率与爆破质量。在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占矿石开采总生产成本的10% ~ 15%。

常用的穿孔方法为热力破碎法与机械破碎法。其相应的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车。

露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性、开釆规模要求及设计的炮孔直径。

目前，露天矿山常用的穿孔设备有大型露天矿多用牙轮钻、中小型露天矿常用潜孔钻。各类钻机及其相应特性见表2-3_o

表2-3各类钻机及其相应将性表

钻机种类	钻孔直径∕mm			用途	钻孔方法
钻机种类	一般	最大	最小	用途	钻孔方法
火钻	200-250	380 ~580	100 ~150	含石英高的极硬岩石	热力破碎
手持式凿岩台车	38-42		23 ~25	浅孔凿岩和二次破碎等辅助作业	冲击式机械破碎
凿岩台车	56~76	100 ~140	38-42	小型矿山的主要穿孔作业或大型矿山辅助作业	冲击式机械破碎
钢绳冲击钻	200 -250	300	150	大中型露天矿山各种硬度的岩石	冲击式机械破碎
潜孔钻	150-250	508 ~762	65 -80	主要用于中小型矿山中硬以上的岩石	冲击式机械破碎
旋转式钻机	45 ~ 160			软至中硬矿岩________	切削式机械破碎
牙轮钻机	250 -310	380-445	90-100	大中型矿山中硬至坚硬的岩石	滚压式机械破碎

爆破工作的目的是将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续的釆装作业提供件适宜的挖掘物。因此，爆破工作质量、爆破效果的好坏直接影响着后续釆装作业的生产效率与采装作业成本。在露天开采的总生产费用中，爆破作业费用占15% ~ 20% _O

(-)露天开采对爆破工作的基本要求

(1) 有足够的爆破贮备量，以满足挖掘机连续作业的要求。一般要求每次爆破的矿岩量至少应能满足挖掘机5~10昼夜的釆装需要。
(2) 要有合理的矿石块度，以保证整个开采工艺过程中的总费用最低。具体来说，生产爆破后的矿岩块度应小于挖掘设备铲斗所允许的最大块度和粗碎机入口所允许的最大块度。
(3) 爆堆堆积形态好。前冲量小，无上翻，无根底，爆堆集中且有一定的松散度，以利于提高铲装设备的效率。在复杂的矿体中不破坏矿层层位，以利于选别开釆。
(4) 无爆破危害。由于爆破所产生的爆破震动、冲击波、飞石等危害均应控制在允许的范围内，同时，应尽量控制爆破带来的后冲、后裂和侧裂现象。
(5)爆破设计合理。使整个开采过程中的穿孔、爆破、铲装、破碎等工序的综合成本最低。

露天开釆过程中的爆破作业种类包括：基建期的剥离大爆破，生产期台阶正常采掘爆破，控制爆破。

(二)主要爆破参数

1. 爆破作用指数几

通常以爆破漏斗半径和最小抵抗线的比值来表征爆破作用指数n的大小。

爆破作用指数决定着爆破作用的性质、爆破漏斗的尺寸、岩石的破碎程度、抛掷方量的比率以及爆破的技术经济效果。

弱松动爆破是指儿小于0. 75；强松动爆破是指几在0. 75 ~ 1之间。

2. 最小抵抗线W

由各药包中心指向其相邻地表的有向线段的长度即为该药包的最小抵抗线W_o

最小抵抗线的大小取决于爆破工程的要求、地形条件和药包的布置方式，详细如图 2-14所示。

(e)单层多排主药包双向作用辅药包单向作用

(C)双层单排单侧作用药包

(d)单层单排双侧作用药包

(h)单层双排单侧作用的不等量药包

(f)单层双排单侧作用药包

图2-14药包的布置形式与抵抗线示意图

3.装药量的计算

装药量是标准炸药单耗q与爆破作用指数n和最小抵抗线V的函数，通常依据以下的经验公式计算。

(1) 松动爆破的装药量。

斜坡地形

Q=O. 36qW³

平坦地形

Q=O. 44qW³

(2) 抛掷爆破和加强松动爆破的装药量

ρ = (0.4+0. 6n)qW³

此计算方⅛⅛0.7≤n≤3和Ww25m时，计算结果较符合实际。如果W^25 ɪn,计算出的药量偏小，应再将计算结果乘以系数k

从式中可以看出，归值越大，为值就越大，Q值也相应增大。但当归值很大时，则需对药量进行特别校验。

(三)生产台阶正常采掘爆破

露天台阶正常采掘爆破是在每一生产台阶分区依次进行的，爆破区域的大小即为一个采掘带。对于每一爆破区域，当前序穿孔作业完成炮孔的穿凿工作后，爆破工序即开始运行。首先，由爆破设计人员依据穿孔工序所生成的实测布孔图进行爆破设计与计算。设计的内容主要有炸药类型及单耗(或装药密度)的选取、炮孔装药结构设计、每孔装药量与总炸药消耗量计算、起爆网络及起爆方式设计，然后爆破人员依据爆破方案进行炮孔装药及实施爆破。

生产台阶正常采掘的爆破方法如下。

1. 浅孔爆破法

包括辅助性爆破、修路、处理根底、掘出入沟等。

2. 深孔爆破法

台阶正常采掘时，露天台阶爆破通常采用多排孔齐发或多排孔间隔起爆方式。图2-15为一个工作面炮孔布置示意图，图中炮孔的底盘抵抗线、炮孔规格(孔径与孔深)、布

α一孔距；3—排距；L台阶坡面角；0—熄孔侦有；∕≈一炮孔超泾；C-沿⅛,S; D-孔径； H-台阶高度；W_P一底盘抵抗线；厶一填塞长度；如一装药长度

图2-15炮孔布置示意图

孔方式、起爆顺序及装药结构等都是决定爆破效果与爆破质量的主要因素，因此也是爆破设计需要确定的重要参数。

1) 炮孔底盘抵抗线

炮孔底盘抵抗线即炮孔中心至台阶坡底线的最小距离O

底盘抵抗线设置过小，会造成被爆破的岩体过于粉碎，同时产生的爆堆前冲也很大;

设置过大时，爆破后容易形成根底与大块。

底盘抵抗线的经验计算公式为

r_p = (25~45)D

式中D——炮孔的直径，m_o

第一排孔的底盘抵抗线取值应满足以下的约束条件

W_P COta - COt j3) + C

式中H——台阶高度，m；

α——台阶坡面角，(°);

β—— 孔的倾角，(°),垂直孔时£=90。；

C——前排孔中心至台阶坡顶线的安全距离，一般为2 ~3 m。

2) 布孔参数与布孔方式

孔间距

~H-W-q

排间距

δ = (0. 8~0.9) I7_p

式中Q——炮孔装药量，kg；

W一炮孔底盘抵抗线，m,前排孔即为炮孔底盘抵抗线，后排孔按排间距计算;

q——炸药单耗，即爆破每立方米矿(岩)的炸药消耗量，kg∕m³_o

炮孔邻近系数s,前排：m = a∕W_p ；后排：m=a∕b_o

布孔方式分为：排间直列布孔，排间错列布孔，如图2-16所示。

(a)排间直列布孔示意图

(b)排间错列布孔示意图

图2-16布孔方式示意图

3) 孔装药量与装药结构

炸药单耗(g)是指爆破每1 n?或It矿(岩)平均所用的炸药量。

孔装药量

Q = q ∙ Wp ・ a ∙ H

式中 Q--炮孔装药量，kg；

q——设计选用的炸药单耗，kg∕m³;

W_P——炮孔底盘抵抗线，m；

a----孑L间距，ɪɪɪ;

H一台阶高度，m₀

装药结构分为连续装药和分段装药。分段装药结构一般运用于下列情况：当设计计算出的炮孔装药量较小且远小于炮孔最大可能的装药量时，为了使炸药在孔内较均匀分布, 通常采用分段装药结构，以取得较好的爆破效果。当釆用大孔径深孔爆破时，计算出的填塞长度超过6m,通常采用分段装药结构。当生产台阶推进到最终开采境界，需进行靠帮并段时，也多采用分段装药结构。

4) 起爆方案与起爆网络

(1) 排间微差起爆。其特点是将平行于台阶坡顶线布置的炮孔按行顺序起爆。爆破时前推力大，能克服较大的底盘抵抗线，爆破崩落线明显；后冲及爆破地震效应较大，爆破过程中岩块碰撞挤压较少；爆堆平坦；为了避免地震效应过大，可将同排起爆炮孔再分成数段起爆；为了避免后冲过大，可将前一排的两侧边孔与后一排的炮孔同段起爆。
(2) 斜线起爆。每一分段起爆炮孔中心的连线与台阶坡顶线斜交的爆破方式统称斜线起爆。采用方形布孔，便于钻孔、装药与填塞机械的作业，同时，斜线起爆又提高了炮孔的邻近系数，有利用于改善爆破质量；由于起爆的分段多，每分段的装药量小而分散，因而爆破的地震效应也大大降低；降低了爆破的后冲与侧冲，且爆堆集中，提高了铲装作业的效率；后排孔爆破时的夹制性较大，崩落线常不明显；分段施工操作与检查较为繁杂，且由于爆破段数多，爆破材料消耗量大。
(3) 直线掏槽起爆。该方案是利用沿一直线布置的密集炮孔首先起爆，为后续孔爆破开创新的自由面。直线掏槽爆破一般在掘沟中使用，破碎块度适当、均匀；爆堆沿堑沟的轴线集中，无碎石后翻现象。但穿孔工作量大，延米爆破量低，爆破后沟两边的侧冲大，地震效应较强。
(4) 间隔孔起爆。该起爆方案按同排炮孔按奇偶数分组顺序起爆。波浪起爆与排间顺序起爆相比，前段爆破为后排炮孔创造了较大的自由面，因而改善了爆破质量，同时塌落宽度与后冲都较小。梯形爆破由于来自多方面的爆破作用，爆破质量大大改善，爆堆集中，后冲、侧冲较小，但该方案不适于掘沟爆破。
(5) 逐孔起爆。近年来，随着科技的快速发展，高精度、高强度导爆管雷管的应运而生，使逐孔起爆技术得以实现。该项技术的主要特点是利用高精度雷管通过地表不同延期雷管和孔内不同延期雷管的搭配使用，一方面，使最大一段药量尽可能地限定于一个爆孔的药量，最大限度地降低了爆破震动；另一方面，每个爆孔能按照爆破设计的延期时间顺序起爆，为单个爆孔创造多个动态自由面，增强了爆炸应力波的反射，岩石间碰撞机会增加，爆炸能量得以充分利用，从而改善了爆破效果。

(四)靠帮并段台阶的控制爆破

在实际生产中，通常采用预裂爆破、缓冲爆破与光面爆破等控制爆破手段来避免或减少台阶靠帮或并段爆破对最终边帮稳定性的危害。

二、釆装

采装与运输作业是密不可分的，两者相互影响、相互制约。如何选择采运设备，釆运设备的规格与数量匹配是否合理、采装工作与运输工作的衔接是否流畅都将大大地影响矿山企业的投资规模、生产效率与生产成本。目前，采装运输工艺的发展趋势主要体现在采运设备的大型化、釆装与运输环节的一体化与连续化。

釆装作业的内容是利用装载机械将矿岩从较软弱的矿岩实体或经爆破破碎后的爆堆中挖取，装入某种运输工具内或直接卸至某一卸载点。

岩石的可挖性，即原岩可挖性、爆破破碎后岩石的可挖性。直接涉及挖掘阻力问题。以下因素影响挖掘阻力。

(1) 被爆岩石的松散程度。松散性好，则阻力小。
(2) 块度大小。块度大，则阻力增大。
(3) 岩块的强度和容重。容重增大，则阻力增大。
(4) 采装作业所使用的机械设备有机械式单斗挖掘机、索斗铲、前装机、轮斗挖掘机、链斗挖掘机、推土机、铲运机等。

三、运输

露天矿运输工作是采装作业的后续工序，其基本任务是将已装载到运输设备中的矿石运送到贮矿场、破碎站或选矿厂，其中的岩石运往废石场。此外，还承担着露天生产中的辅助运输任务，即将生产过程中所需的人员、设备和材料运送到工作地点。

在露天开采过程中，运输作业占有重要地位。据统计，矿山运输系统的基建投资占总基建费用的60%左右，运输的作业成本占矿石开采成本的30% -40% ,运输作业的劳动量占矿石开采总劳动量的一半以上。因此，运输作业的方式与运输系统的合理性将直接影响露天矿生产的经济效益。

(一)露天矿运输特点

(1) 基本物料运量大部分集中于单一方向。
(2) 线路或道路运输强度大，线路车辆周转快。
(3) 矿岩具有较大密度、较高的强度和磨蚀性，块度不一，装卸时有冲击作用。
(4) 露天矿其他工艺和运输的可靠性紧密相连。
(5) 机车车辆运输周期中的技术停歇时间占有很大比重。
(6) 矿岩的装载点和剥离物的卸载点不固定，采场与废石场台阶上的运输网路要经常移动。
(7) 从露天釆场提升(或下放)矿岩的坡度陡。
(8) 岩石需分采和配矿时，运输组织十分复杂。
(9)露天矿运输网路的位置与矿体构造因素有关，线路场地狭窄。

(二)露天矿运输基本要求

(1) 运距尤其是剥离岩石的运距应尽可能短。
(2) 整个运输网路及个别区段应尽可能固定不动，开采期间力争所需移动设备量最小。
(3) 一个露天矿最好采用较简单的运输方式和较少的运输设备类型，以简化管理和维修组织工作。
(4) 运输设备容积和强度与采装和卸载设备以及矿岩运输性质相适应。
(5) 运输方式要保证工作可靠，主要设备停歇时间最少，移运过程尽可能地保证有较大的连续性。
(6) 运输方式要保证工作安全，釆矿成本最低。

四、排土

金属矿床露天开采的一个重要特征是：必须首先剥离矿体上覆的表土与岩石，暴露出矿体，再实施矿石的开采。因而，矿体上覆岩石与表土(在此统称为废石)的剥离与排弃工作是金属矿床露天开采中必不可少的生产环节。为了保证对金属矿床进行安全、持续的开釆，通常废石的剥离量要比矿石的釆掘量大几倍，而剥离下的废石又须运到指定场地 (通常称为废石场或排土场)进行堆放。因而，废石的排弃工作量与废石场的占地都是相当大的。据统计，我国金属露天矿山废石场的平均占地面积为矿山总占地面积的39% ~ 55% ,排土工作人员占全矿总人数的10% -15% ,排土成本约占剥离单位成本的6%。因此，如何提高排土工作的劳动生产率与机械化程度，是提高露天开采经济效益的重要手段。

通常将运输剥离下的废石到废石场进行排弃称作排土工作。排土工作的经济效率主要取决于废石场的位置、排土方法和排土工艺的合理选择。排土工作的内容涉及废石的排弃工艺、废石场的建立与发展规划、废石场的稳固性、废石场污染的防治、废石场的复田等方面。排土工作必须同釆矿场的生产工艺相联系并全面规划，因地制宜地选择废石场，合理规划排土工作，科学管理排土作业。这不仅关系到矿山的生产能力和经济效益，而且对社会环境和生态平衡也有着十分重要的意义。

釆用高效率的排岩工艺与排岩设备，提高排岩强度；提高堆置高度，增加废石场单位面积的排岩容量，提高废石场的利用率，减少废石场的占地面积；适时进行废石场的复垦，减少废石场对生态环境的污染。

五、防排水

(一)露天矿的涌水来源

(1) 大气降水。
(2) 地表径流。
(3) 地下涌水。

露天釆场，特别是凹陷露天采场，本身就相当于一口大井，从客观上它具备了汇集大气降水、地表径流和地下涌水的条件。因此，在露天矿的整个生产期间，甚至基建期间, 都要釆取有效的防、排水措施。

(二) 露天矿涌水对开采工作的澎响和危害

(1) 降低设备效率和使用寿命。如挖掘机在有水的工作面上作业时，其工作时间利用系数一般只达到正常时的1/2 ~ 1/3,对于运输设备不仅降低效率而且威胁行车安全。水还增加了设备故障并降低使用寿命。
(2) 降低矿山工程下降速度。采场底部汇水受淹会降低掘沟速度，从而降低矿山工程下降速度，给新水平的准备工作造成很大困难。
(3) 破坏边坡的稳定性。水是促使滑坡的一个主要因素，它能使岩体的内摩擦角和黏聚力等物理性能指标降低,从而削弱边坡岩体的抗剪强度。

(三) 露天矿涌水的影响因素

1. 自然因素

气候条件、地表水体、地形条件、岩石结构和地质构造。

(1) 气候条件。大气降水的渗透是地下水获得补给的主要来源，而蒸发又是潜水的主要排泄方式之一。气候对地下水的水量大小、水位高低有直接的影响。在气候条件中又以降水量和蒸发量对地下水的影响最大。气候条件具有较强的地区特征，从而决定了矿床的含水性不仅具有季节性的特征,而且也有明显的区域性特征。
(2) 地表水体。地表水体和地下水在一定条件下可以互相转化和补给，两者之间有着密切联系。因此，在地表水水网密度大的地区建设矿山时，必须查明地表水体与矿体之间的水力联系情况，特别是在裂隙发育、透水性较好的岩层中，地表水体很可能成为矿山涌水的水源。
(3) 地形条件。地形影响到地下水的循环条件和含水岩层埋藏的深度。一般在地形切割较为剧烈的地区，地表径流量大而地下径流量小；反之，在地形比较平缓的地区，地表径流量小而地下径流量大，地下水比较充沛，矿床的充水量比较大且比较稳定。
(4) 岩石结构。岩石结构致密、节理裂隙不发育时，其透水性很弱，不易充水，甚至隔水；反之，透水性就较强，充水量也较大。岩石中的孔隙不仅是大气降水和地表水补给的通路，而且往往也是汇集和贮存地下水的场所。
(5) 地质构造。岩石的产状和褶皱、断层等构造也影响地下水的静贮量，有时还构成地表水与地下水之间的水力联系。如断层破碎带是地下水的导水通路，也经常是矿山涌水的渠道，但是由压应力形成的断层，由于破碎的岩块被挤压成粉状并胶结十分紧密，以至透水性很低甚至隔水，形成自然的隔水帷幕。

2. 人为因素

(1) 对防、排水工作的重要性认识不足，或不掌握矿山的水文地质资料，不采取有效的防、排水措施等，往往容易导致突然涌水，造成不必要的损失。
(2) 由于开采工作的错误而打通了含水层，使矿山涌水突然增大。
(3) 对边坡参数确定不合理或维护不善发生大面积滑坡时，容易诱发涌水，甚至造成滑坡与涌水之间的相互诱发。
(4) 废弃的矿坑中常有大量积水，当排水工作停止后，废坑内的积水水位将会上升。这种水源一旦与采场沟通,在一瞬间就会以很大的水压和水量突然涌入釆场。

（5）地质勘探工作结束后，必须用黏土或水泥将钻孔封死。否则，未封闭或封闭不严的钻孔一经开采就成为沟通含水层和地表水的通路，将水引入作业区。

（四）露天矿防水

露天矿防水工作的目的在于防止地表水和地下水涌入采场。

防水的措施很多，其中矿床疏干就是一项防止地下涌水比较全面而彻底的防水方法。

防水工作必须贯彻以防为主、防排结合的原则，并应与排水、疏干统筹安排。

地面防水措施包括：截水沟，河流改造，调洪水库，拦河护堤。

地下涌水防治包括：探水钻孔，防水墙和防水门，防水矿柱，防渗帷幕。

（五）露天矿排水

排水是排除矿坑涌水所采取的方法和设施的总称。

1. 露天釆场排水量计算

地下水涌水量按水文地质条件计算。

降雨径流量是降雨经自然下渗后积存在地面上的水量。降雨径流量的大小分别按正常降雨量和设计暴雨频率的暴雨径流量计算。

正常降雨径流量是按历年的雨季的平均降雨量计算；设计暴雨频率的暴雨径流量是按一定的暴雨频率计算出来的最大降雨径流量。

降雨径流量的波动与排水设备的相对固定是露天矿排水的基本矛盾，两者间的差额需用贮水池来平衡。贮水池的合理容量取决于设计暴雨频率和水泵排除积水所需的时间（历时）。

在确定贮水池容积时，还必须考虑到露天采场的允许淹没程度。

允许淹没程度用允许淹没时间和允许淹没高度表示。

遇设计防洪频率的暴雨时，最低台阶淹没时间不应超过7天，淹没前应撤出人员和重要设备，同时排水工作要能够正常进行。

当采用露天固定式或半固定式水泵排水时，其允许淹没高度不应超过水泵的吸水高度；而对于移动式水泵、潜水泵、水泵船和地下固定式水泵，就不受淹没高度条件的限制。

2. 露天矿排水方式及排水系统

露天矿排水包括露天排水（明排）和地下排水（暗排）两种。这两种排水方式的选择，不仅要对比它们的直接投资和排水经营费用，而且还需要考虑到它们对釆矿工艺和设备效率的影响以及由此而引起的对矿山总投资和总经营费的影响。

排水方式分类包括自流排水、露天排水（釆场底部集中排水系统、釆场分段接力排水系统）、井巷排水（集中一段排水系统、分段接力排水系统）、联合排水。

排水系统是排水工程、管道、设备在空间的布置形式。

选择排水系统应考虑的因素包括：排水方式选择，矿区降雨情况，水文地质条件，地形条件，开釆规模和服务年限，采剥方法和矿岩种类以及用户对矿石的要求，并通过技术经济综合比较进行。

第四节露天矿山灾害防治技术

—、边坡灾害防范措施

（-）采场边坡危害类型

露天开采导致山坡岩体的原始应力平衡状态遭到破坏，致使山坡岩体发生局部或整体性的变形和破坏，并形成新的平衡状态。

露天采场边坡破坏类型主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡等几种类型。

1. 松弛张裂

在采场边坡形成的初始阶段，往往在坡体中岀现一系列与坡面近于平行的陡倾张开裂隙，使边坡岩体向临空方向张开。这种过程和现象称为松弛张裂（也称松动）。存在于坡体的这种张裂隙可以是应力重新分布产生的，也可以是沿原有的陡倾裂隙爰育而成。外形略呈弧形弯曲，仅有张开而无明显相对滑移，张开度及分布密度由坡面向深处逐渐减弱。理论实践证明，仅有松弛张裂变形形式的坡体，其应力应变关系处于稳定破裂阶段或者减速蠕变阶段。

2. 蠕动变形

边坡岩体在重力作用下向临空方向较长期的缓慢变形称之为边坡岩体的蠕动。研究表明，蠕动的形成机制为岩石的粒间滑动（塑性变形）或岩石裂纹微错，或由一系列裂隙扩展所致。它是在应力长期作用下，岩石内部的一种缓慢的调整性变形，实际上是岩石趋于破坏的一个演变过程。坡体中由自重应力引起的剪应力与岩体长期抗剪强度相比很低时，它只能使坡体减速蠕动；只有坡体应力值接近或超过岩体的长期抗剪强度时，坡体才能进入加速蠕动。因此可以认为，坡体导致最终破坏总要经过一定过程，或非常短暂，或经过一个相当长的时间。

3. 崩塌

崩塌是采场岩质边坡破坏的一种形式，是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下。在崩塌过程中，岩体无明显滑移面，同时下落的岩块或未经阻挡而落于坡角处，或于斜坡上滚落、滑移、碰撞，最后堆积于坡角处。岩坡的崩塌常发生于既高又陡的边坡前缘地段，具有逐次后退、规模逐渐减小的趋势。裂隙水冻结产生的楔开效应、裂隙水的静水压力、植物根须膨胀压力以及地震、雷击等动力荷载等，都会诱发崩塌破坏。

4. 滑坡

滑坡是边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去稳定，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至延伸到坡脚以下。当滑动面通过塑性较强的土体时，滑速一般比较缓慢；当滑动面通过脆性较强的岩石或者滑面本身具有一定的抗剪强度时，可以积聚较大的下滑势能，滑动具有突发性。根据滑面的形状，其滑坡形式可分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动。平面剪切滑动的特点是块体沿着平面滑移，可进一步分为简单平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和多滑块滑动（倾倒滑动）几种破坏模式。旋转剪切滑动的滑面通常成弧状，岩土体沿此弧形成滑面滑移。

(二)采场边坡危害影响因素和防范措施

1.采场边坡危害影响因素

露天矿山釆场边坡的变形、失稳，从根本上说是边坡自身求得稳定状态的自然调整过程，而边坡趋于稳定的作用因素在大的方面与内在因素和外在因素有关。

内在因素决定边坡变形的形式和规模，对边坡的稳定性起着控制作用，是边坡变形的先决条件。外在因素只有通过内在因素才能对边坡稳定性起破坏作用，或者促进边坡变形的发生和发展。

边坡变形，实质上是内在和外在的各种因素综合作用的结果。因此，在分析边坡稳定时，应在研究各种单一因素的基础上，找出它们彼此间的内在联系，才能对边坡的稳定性做出比较正确的评价。

1) 内在因素

(1) 岩层岩性。岩石的物理力学性质及矿物成分、结构与构造，对整体岩层而言, 是确定边坡的主要因素之一。相间成层的岩层，其厚度、产状及在边坡内所处的部位不同，稳定性也不一样。
(2) 岩体结构。岩体结构面是在地质发展过程中，在岩体内形成具有一定方向、一定规模、一定形态和不同特性的地质分割面，统称为软弱结构面。它具有一定的厚度，常由松散、松软或软弱的物质组成，这些组成物质的密度、强度等物理力学属性较之相邻岩块则差得多。在地下水作用下往往出现崩解、软化、泥化甚至液化的现象，有的还具有溶解和膨胀的特性。这种软弱泥化结构面的存在，给边坡岩体失稳创造了有利的条件。
(3) 水文地质。地下水对边坡稳定的主要影响有：使岩石发生溶解、软化，降低岩体特别是滑面岩体的力学强度；地下水的静水压力降低了滑面上的有效法向应力，从而降低了滑面上的抗滑力；产生渗透压力(动水压力)作用于边坡，使岩层裂隙间的摩擦力减小，其稳定性大为降低；在边坡岩体的孔隙和裂隙内运动着的地下水使土体容重增加, 增加了坡体的下滑力，使边坡稳定条件恶化。地表水对边坡的影响主要是冲刷、夹带作用对边坡造成侵蚀，形成陡峭山崖或冲洪积层，引发牵引式滑坡。

2) 外在因素

影响边坡稳定性的外在因素包括设计边坡角偏大、违反开采顺序、台阶没按设计施工、爆破作业违反边坡安全规定、风化、气候与气象、地震等，主要是在自然边坡上进行露天开挖、地下开釆、爆破作业、坡顶堆载、疏干排水、地表灌溉等行为，以及岩石风化、雨雪天气、地震。

(1) 坡体开挖形态。露天边坡角设计偏大，或台阶没按设计施工，安全平台达不到设计规定或无安全平台，会显著增加边坡滑坡的风险。发生釆动滑坡的坡体几何形态大多有如下特点：从平面形状来看，釆动滑坡大多发生在凸形或突出的梁昴坡体上；在竖直剖面上看，釆动滑坡或崩塌主滑轴线方向的剖面大多在总体上呈凸形状态，即坡顶比较平缓，坡面外鼓，坡角为陡坎；或坡体的上、下部均呈陡坎状，中间有起伏的不规则斜坡或直线斜坡。
(2) 坡体内部或下部开挖扰动。施工对边坡的最大扰动是工程开挖使得岩土体内部应力发生变化，从而导致岩体以位移的形式将积聚的弹性能量释放出来，由此带来了边坡结构的变形破坏现象。尤其是在坡体内部或下部施工时，由于地应力的复杂变化，造成的滑坡风险更加难以预测。
(3) 工程爆破震动影响。大范围的工程爆破对山体有很大的破坏作用。瞬时激发的强大地震加速度和冲击能量会导致岩层或土层裂隙增加，使边坡整体稳定性减弱。
(4) 坡顶堆载。在边坡上进行工业活动，将固体废弃物堆放在坡顶，可能导致下滑力增加。当下滑力大于坡体的抗滑力时，会引起边坡失稳。
(5) 降水或排水。由于人为地向边坡灌溉、排放废水、堵塞边坡地下水排泄通道或破坏防排水设施以及雨水浸泡或冲刷，使边坡地下水位平衡遭到破坏，进而破坏边坡岩土体的应力平衡，增加岩层容重，增加滑动带孔隙水压力，增大动水压力和下滑力，减小抗滑力，引发滑坡。
(6) 风化程度。岩层的风化程度越深，则岩层的稳定性越低，要求的边坡坡度越缓。例如花岗岩在风化极严重时，其矿物颗粒间失去连接，成为松散的砂粒，则边坡的稳定值近似于砂土所要求的数值。
(7) 气候与气象。在渗水性的岩土层中，雨水可下渗浸润岩土体内，加大土、石容重，降低其凝聚力及内摩擦角，使边坡变形。我国大多数滑坡都是以地面大量降雨下渗引起地下水状态的变化为直接诱导因素的。此外，气温、湿度的交替变化，风的吹蚀，雨雪的侵袭、冻融等，可以使边坡岩体发生膨胀、崩解、收缩，改变边坡岩体性质，影响边坡的稳定。
(8) 地震。水平地震力与垂直地震力的叠加，形成一种复杂的地震力，这种地震力可以使边坡作水平、垂直和扭转运动，引发滑坡灾害。地震触发滑坡与地震烈度有关。

2.采场边坡危害防范措施

1)严防边坡垮塌事故

(1) 必须釆用分台阶分层开采。露天矿山必须遵循自上而下的开采顺序，分台阶开釆。小型露天釆石场不能采用台阶式开釆的，必须自上而下分层顺序开采，并确保台阶 (分层)参数符合设计要求；严禁掏釆，严禁在工作面形成伞檐、空洞。
(2) 建立健全边坡安全管理和检査制度。每5年至少进行1次边坡稳定性分析，现状高度IOO m及以上边坡应当每年进行一次边坡稳定性分析。露天采场工作边坡应每季度检查1次，运输或者行人的非工作边坡每半年检査1次；边坡出现滑坡或者坍塌迹象时，应立即停止受影响区域的生产作业，撤出相关人员和设备，采取安全措施；高度超过20Om 的露天边坡应进行在线监测，对承受水压的边坡应进行水压监测。
(3) 及时消除安全隐患。遇有下列情况时，应釆取有效的安全措施：岩层内倾于釆场，且设计边坡角大于岩层倾角；有多组节理、裂隙空间组合结构面内倾于采场；有较大软弱结构面切割边坡；构成不稳定的潜在滑坡体的边坡。矿山应建立健全边坡安全管理和检查制度。每5年至少进行1次边坡稳定性分析，现状高度100 m及以上边坡应当每年进行一次边坡稳定性分析。
(4) 加强监测监控。要根据最终边坡的稳定类型、分区特点确定监测级别，并建立边坡监测系统，对坡体表面和内部位移、地下水位动态、爆破震动等进行定点定期观测，对存在不稳定因素的最终边坡要长期监测。原国家安全生产监督管理总局对非煤矿山边坡监测的要求是：“边坡高度200米以上的露天矿山高陡边坡、堆置高度200米以上的排土场，必须进行在线监测，定期进行稳定性专项分析”。

2) 主要防治措施

确保露天矿边坡安全是一项综合性工作，包括确定合理的边坡参数，选择适当的开采技术和制定严格的边坡安全管理制度。

(1) 确定合理的台阶高度和平台宽度。
(2) 正确选择台阶坡面角和最终边坡角。
(3) 选用合理的开采顺序和推进方向。坚持由上而下分台阶水平开采，坚持打下向孔或倾斜孔，杜绝掏底开釆，避免边坡形成伞檐状和空洞。
(4) 合理进行作业，釆用控制爆破技术，减少爆破震动对边坡的影响。
(5) 建立健全边坡安全管理和检查制度，发现边坡上有裂陷可能滑落或有大块浮石及伞檐悬在上部时，必须迅速进行处理。
(6) 矿山应选派技术人员或有经验的工人专门负责边坡的管理工作，及时消除隐患。
(7) 对于有边坡滑动的矿山，必须采取有效的安全措施，设立专门观测点，定期观测记录变化情况。

3) 矿山边坡危害的防治工作

矿山边坡危害的防治工作主要包括3个方面：边坡勘测评估、预报监测、治理。滑坡灾害防治的原则应以预防为主，治理为辅，防患于未然。

国内外露天矿山在滑坡实践中积累了丰富的经验，提出了一系列整治滑坡的有效措施，从防治方法上来看，分为4个类别，可归纳为“减、排、挡、固”四字经验。

(1) 减。具体方法：

① 减小边坡角。减重反压。把滑坡体上部推动滑移地段的土石方挖去，填压在下部抗滑地段，减小下滑力，增大抗滑力，提高滑坡的稳定性。这是一种经常用来整治边坡的简便方法。对于中小型边坡可以采用削坡的方法，将滑坡体挖除，或釆用定向爆破等导滑工程，将滑移体引向固定地段，消除滑坡危害。
② 控制爆破。减少扰动，按照设计控制边坡形态。在露天开采过程中，必须用爆破方法形成边坡。为了在这个过程中不产生边坡移动的隐患，最好的方法是釆用边坡控制爆破技术，以减少爆破震动影响。常用的有预裂爆破、光面爆破、微差爆破、缓冲爆破及减震爆破。

(2) 排。疏干排水。通过降低边坡岩体含水量，增加岩土体间有效应力，提高边坡稳定性。具体方法：

① 地表排水。在边坡岩体外修筑排水沟，防止地表水冲刷、切割，或沿边坡岩体表面裂隙下渗。排水沟坡度一般为5%。，断面大小满足最大降雨量要求，并定期维护，避免排水设施堵塞。边坡顶面设置反坡，留设排水沟，避免积水。对地面较大裂缝、施工钻孔等应采用砾石、碎石充填，并对裂隙、钻孔口进行封堵。
② 地下水疏干。地下水疏干有天然疏干和人工疏干两种。当露天开采切穿地下水位时，地下水在渗流力作用下自流入采场。通过采场排水使边坡水位降低，形成天然疏干。人工疏干一般釆用水平孔疏干、垂直井疏干和地下巷道疏干等方法，排除边坡体内地下水，以增加边坡的稳定性。

（3）挡。抗滑支挡。通过修筑挡土墙、埋设抗滑桩等抵抗阻止坡体下滑，增强边坡稳定性。具体方法：

① 挡土墙。可分为重力式挡墙和钢筋混凝土挡墙，依靠自身重力和结构强度抵抗坡体下滑力。挡土墙设计要求在边坡坡脚部位修建，基础必须深入稳固基岩。因此施工中要开挖部分坡脚，但破坏了边坡稳定性，需要分段挖砌，快速施工。不适用于临滑的危险边坡。
② 抗滑桩。抗滑桩是在边坡面上，按一定布置方式垂直向下打入的深桩，用以支挡滑体的下滑。作用于桩体的滑坡推力一部分经由桩传至桩前滑体，另一部分由桩体传至滑动面以下的岩体中。因此桩前滑坡推力减少，滑动体稳定性提高。抗滑桩承载能力大，工艺简单，施工速度快，布置灵活，在矿山治理边坡中应用较为广泛。抗滑桩种类繁多，可分为弹性桩和刚性桩两大类，多与其他支护手段联合使用，可以达到很好的滑坡治理效果。

（4）固。支护加固。通过物理、化学等方法提高边坡岩体强度，增强边坡稳定性。具体方法：

① 锚杆（索）加固。可分为预应力锚杆（索）和注浆锚杆（索）两大类。锚杆的作用是使滑坡体与稳固岩层联在一起，在锚杆的挤压作用下，使边坡中形成压缩带，改变边坡岩体的应力状态，从而提高了边坡中不稳定岩体的整体性和强度，增强了边坡的稳定性。锚杆支护是一种常见的边坡加固措施，可以加固数个台阶规模的滑体，如果被加固的岩体较为松散，则应加设墩台、钢筋网等措施。
② 混凝土喷层加固。向边坡表面喷射混凝土，必要时可加设钢筋网、钢格栅等结构，在边坡表面形成一定厚度的保护层，以避免边坡岩体风化、潮解、剥落和地表水切割、下渗及滚石滑落等。
③ 注浆加固。通过一定的压力，向边坡岩体裂隙中灌入混凝土浆液，以提高边坡岩土体性质，封堵地表水下渗通道。
④ 综合加固。当滑坡体超过5~6个台阶时，应考虑锚杆、喷层、注浆、抗滑桩、挡土墙联合加固的综合支挡措施o

二、爆破危害防范措施更多免费资料老姚注安Q群：

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（一）爆破危害类型

爆破有害效应包括爆破震动、爆破作业冲击波、爆破飞石、早爆、拒爆、炮烟中毒等。这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱。但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同。同时，不同的效应对保护对象的破坏作用不同。所以，在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

1.爆破震动

当药包在岩石中爆破时，临近药包周围的岩石会产生压碎圈和破裂圈。当应力波通过破裂圈时迅速衰减，无法引起岩石的破裂，只能使岩石质点产生弹性振动。这种弹性波就是爆破震动。

2. 爆破冲击波

爆破冲击波是爆破产生的空气内的一种压缩波。炸药在空气中爆炸，具有高温高压的爆炸产物直接作用在空气介质上；在岩体中爆炸，这种高温高压爆炸产物就在岩体破裂的瞬间冲入大气中。

3. 爆破飞石

在工程爆破中，被爆介质中那些飞得较远的碎石，称为爆破飞石。

4. 早爆、拒爆

早爆是点火或通电引爆炸药时，出现有的药包比预定时间提前爆炸的现象。

拒爆是一个炮孔未爆或者产生冲炮现象，崩落不下岩石，使其他炮孔产生冲炮现象只能崩落掌子面一部分岩石。

5. 炮烟中毒

工程爆破中，一般釆用的炸药都是由C、H、0、N 4种元素组成的化合物。爆炸过程中发生化学反应，化学反应生成物中，氮氧化物和一氧化碳是有毒气体。此外，爆破介质中含有硫化物，如硫化矿、黄铁矿、含黑铁矿的煤炭，爆破时还会生成硫化氢和二氧化硫等有毒气体。硫化物矿石在某些特定条件下与硝铉炸药直接接触，发生一系列化学反应，使炸药爆燃或燃烧而引起自爆，产生大量毒气。有毒气体对人的危害主要是：一氧化氮与红细胞内的血红蛋白结合，造成人体严重缺氧，严重时会致人窒息死亡；氮氧化物中的一氧化氮不溶解于水，但可与血液中的红细胞结合，从而损害人体吸收氧的能力。

(二)爆破危害的影响因素

1. 违反《民用爆炸物品安全管理条例》和《爆破安全规程＞(GB 6722)

违反《民用爆炸物品安全管理条例》(简称《条例》)和《爆破安全规程》(简称《安全规程＞)(GB 6722)中的规定进行爆破作业；爆破材料从领取、运输、加工到使用过程中，不能严格遵守《条例》和《安全规程》。如雷管等起爆器材与炸药在同时同地装卸；爆破器材与其他货物混装；爆破器材临时存放室不符合安全要求(如未设置避雷防爆装置，消防设施不规范等)；雷管、炸药在运输与临时储存时与火花接触，炸药受摩擦、冲击等；运输与临时储存时没有严格的管理制度；运输、临时存放、加工过程中不了解爆破器材性能、违反操作规程。爆破后没有达到规定时间，人员过早进入工作面；警戒不严、信号不明、安全距离不够。爆破作业时，没有等爆破警戒范围内的所有无关人员撤离完毕后即开始装药爆破。

2. 爆破设计不合理

(1) 设计爆破炸药用量不合理，起爆方式不合理。
(2) 安全距离设计不合理。
(3) 设计警界距离不符合安全规程要求。
(4) 爆破震动影响因素，包括：装药量的影响，即距爆炸源一定距离的质点振动速度随药量的增大而增加，随药量的降低而减少；爆炸爆轰速度的影响，即一定条件下，振速与爆轰速度成正比；传播途径介质影响，即介质影响质点振动速度。

3. 爆破施工不合理

(1) 爆破人员没有按照特种作业人员管理规定程序学习、培训、考核，爆破作业人员无操作资格证。
(2) 未按设计施工，出现乱孔、卡孔或孔内存水现象。
(3) 非爆破人员参与装药、连线、起爆等爆破作业工作。
(4) 爆破飞石影响因素，包括：装药量过大，致使尚有多余的能量作用在石块上, 使碎块获得足够的动能向四周飞散；爆物的介质结构不均匀，爆破气体会作用在某些弱面，导致这些部位产生大量飞石；炮孔口堵塞的长度不够，导致孔口破碎，产生飞石；起爆方式也会影响爆破时飞石的产生。
(5) 爆破冲击波影响因素，包括：装药孔口堵塞长度不够，堵塞力度也不够，高温高压爆炸产物从孔口外溢，产生爆破冲击波；局部抵抗线太小，沿该方向以释放爆炸能量，产生爆破冲击波；岩体不均匀，在断层、夹层等薄弱部位，爆炸产物集中喷出形成爆破冲击波；爆破时岩体沿最小抵抗线方向振动外移，发生鼓包运动，以及强烈的振动诱发爆破冲击波。

4. 规章制度不健全、管理不严格，因爆破器材质量问题引起早爆、拒爆

1) 早爆

(1) 雷电直接击中非电爆破网路或爆破器材引起早爆。
(2) 明火引起早爆。
(3) 电爆网路事故，包括工业电、起爆电源、仪表电、雷电、静电、杂散电流、射频电、感应电等引起早爆。
(4) 运输事故，如撞车、撞船、装载运输炸药及碾药等造成早爆。
(5) 误操作引发早爆事故。
(6) 高温环境造成早爆事故。
(7) 打残眼导致爆炸。
(8) 销毁爆破器材引起爆炸。
(9) 石头砸响盲炮、雷管、炸药引起早爆。
(10) 化学反应引起早爆，主要是由于炸药自燃或与某种矿粉直接接触造成。其特征是爆炸前有大量的棕色气体从药包中冒出，紧接着是爆炸响声。

2) 拒爆

(1) 炸药过期变质、质量差引起拒爆。如失去雷管感度，不能正常传爆；受潮结块，感度下降；密度变大，失去爆轰性能。
(2) 电爆网路拒爆。如设计电流不够；起爆器容量不够；接触电阻过大；线路接地、漏电；违反“三同”原则，漏接。
(3) 导爆索网路拒爆。如导爆索质量差；因储存时间长、保管不良而受潮变质；漏接；施工过程中砸断线路；雷管反接；锐角传爆；搭接不好；导爆索浸油；前排爆破挤、拉断后排导爆索，导爆索断药。
(4) 非电索导爆管网路的拒爆。如雷管接头不好；连接器质量有问题、漏接、微差；爆破时导爆管被冲断、拉断，导爆管有漏药段、有水、局部拉细等现象。
(5) 装药、堵塞作业造成拒爆。如不连续装药造成部分拒爆；装药过密。
(6) 爆破效果与设计有较大差异，爆堆形态和设计有较大差别，地表无松动或抛掷现象。
(7) 在爆破地段范围内残留炮孔，爆堆中留有岩坎、陡壁或两药包之间有显著的间隔。
(8) 现场发现残药和导爆索残段。

(三)防范措施

爆破危害影响程度大小与爆破技术、爆破参数、地质构造、岩体物理力学性能、施工工艺等因素有关。虽然诸因素之间相互作用使问题错综复杂，但是随着对爆破技术的不断改进和完善，可以在达到爆破设计效果的同时，把爆破的危害影响降至最低。

1. 严格执行《民用爆炸物品安全管理条例》和《爆破安全规程)(GB 6722)

爆破材料从领取、运输、加工到使用过程中，都必须严格遵守《民用爆炸物品安全管理条例》和《爆破安全规程XGB 6722) ₀搬运炸药按安全规程操作执行，轻拿轻放; 雷管等起爆器材与炸药不在同时同地装卸；爆破器材不与其他货物混装；起爆前按照《爆破安全规程》规定的标准发出音响或视觉警示信号；爆后检查等各工序，必须按照《爆破安全规程》的要求进行；深孔爆破警戒区按20Om的范围圈定，爆破作业时所有人员必须位于爆破警戒线以外安全地带。距离采场较近的矿山工业厂区的有关建、构筑物, 建设时必须考虑爆破产生的震动、冲击波以及个别飞散物坠落击打。同时，在临近工业厂区进行爆破作业时釆取预裂爆破，选择合适的炮位、最小抵抗线、爆破网路及提高堵塞质量等方法以控制飞石的飞散距离，避免对构筑物及公路上行人造成危害。在靠近工业厂区时，加大爆破危险界限管制，设警戒线。同时对于表土层采用机械剥离(不爆破)安全对策措施。

2. 爆破设计合理

提高爆破设计质量。设计内容包括炮孔布置、起爆方式、延期时间、网路敷设等。设计确定的每次爆破炸药必须符合《爆破安全规程》以及批复的安全专篇要求。对于重要的爆破，必要时须进行网路模拟试验。

3. 严格按照设计进行爆破施工

按设计施工，杜绝乱孔、卡孔或孔内存水现象；爆破工作由专职爆破员(持证上岗) 承担装药、连线、起爆等爆破作业工作。

4. 建立健全规章制度，严格执行规章制度，使用质量合格的爆破器材

建立健全规章制度并严格执行规章制度，不在雷雨天、高温环境情况下进行爆破施工,严格执行爆破安全规程，防止意外、误操作等问题的发生；使用符合国家标准或部颁标准的爆破器材，严格检查爆破器材的生产厂家、合格证等；使用前检查是否为同一厂家、同一批次、同一类型的产品，确保不受潮、不存在质量问题。

5. 爆破本身危害的控制和防护

1)爆破地震效应控制保护措施

可以采用一定的技术措施来减轻地震波危害，包括降低地震波的强度和采取必要的防护措施两方面内容。具体的方法和措施如下。

(1) 采用预裂爆破或开挖减震沟槽。
(2) 限制一次爆破最大用药量。
(3) 对于建筑物拆除爆破，应加大拆除部位，减少爆破钻孔数，对基础部位采用部分爆破拆除方式、低爆速炸药或采用静态破碎剂。
(4) 设置缓冲层。
(5) 选择合理爆破器材，设计合理爆破参数。

2) 防止飞石的措施

实践证明，只要充分掌握爆破地形地质和爆破器材的基本性能，精心设计、精心施 ɪ,就能控制部分飞散物的飞散距离。对于已产生的爆破飞石，根据对爆破飞石产生的原因和影响因素的分析，釆取以下控制措施。

(1) 控制飞石的方向。
(2) 改变局部装药结构和加强堵塞。
(3) 合理安排起爆次序和选择间隔时间。
(4) 减小装药集中度。
(5) 进行覆盖。

3) 降低空气冲击波的主要措施

为有效减轻空气冲击波的危害，应从两方面着手：一是防止产生强烈的冲击波；二是进行必要的防护。

(1) 防止产生强烈空气冲击波的具体措施:

① 采用良好的爆破技术。
② 保持设计抵抗线。
③ 进行覆盖和堵塞。
④ 注意地质构造的影响。
⑤ 控制爆破方向及合理安排爆破时间。
⑥ 注意气象条件。

(2) 防护的具体做法：爆破前，应把人员撤离到安全区，并增加警戒；大爆破时，可以利用一个或几个反向布置的辅助药包，与主药包同时起爆，以削弱主药包产生的空气冲击波。

4) 防止早爆、拒爆的主要措施

(1)防止早爆的主要措施：

① 搜集相关资料，仔细勘察现场，精心设计施工，尽量预估出意外事故的可能性。
② 制定安全制度、岗位责任制度和关键技术操作规程。
③ 严格遵守《爆破安全规程》，在爆破施工区严禁有明火。
④ 按《爆破安全规程》规定的要求进行爆破器材的运输、储存、保管和废旧爆破器材的销毁。
⑤ 做好炮孔的监督、检查和验收工作。
⑥ 按《爆破安全规程》要求做好爆破器材的检验。
⑦ 加强安全管理和工程监理力度，对爆破作业现场严格管理，按《爆破安全规程》正确操作。
⑧ 保证起爆器材和炸药的质量。
⑨ 注意天气预防，避免在雷雨时从事爆破作业，对已装药又不能赶在雷雨前起爆的, 人员和设备要撤离到危险区以外。
⑩ 严禁打残眼和旧眼；不要在高温天气下进行爆破作业，避免高温环境造成早爆。

⑪预先安排好爆后安全检查和事故应急处理。

(2)防止拒爆的主要措施：

① 禁止使用不合格的爆破器材，不同类型、不同厂家、不同批的雷管不得混用。
② 连线后检查整个线路，查看有无连错或漏连。
③ 检查爆破电源并对电源的起爆能力进行计算；硝铉类炸药在装药时要避免压得过紧，密度过大。
④ 炮孔有水时，首先应将孔中的水吹出，用防水袋装炸药，雷管脚线的接头一定要用防水胶布缠好或用抗水炸药。

(5)装药前要认真清除炮孔内岩粉。

5)防止炮烟中毒的主要措施

(1) 釆用零氧平衡的炸药，使爆后不产生有毒气体。
(2) 加强炸药的保管和检验工作，禁用过期变质的炸药。
(3) 保证填塞质量和填塞长度，以免炸药发生不完全爆炸。
(4) 爆破后，必须加强通风，按规定，露天爆破需等15 min以上，炮烟浓度符合安全要求时，才允许人员进入工作面。
(5) 起爆站及观测站不许设在下风方向。在爆区附近有井巷、涵洞和釆空区时，爆破后炮烟有可能窜入其中，积聚不散，故未经检查不准入内。

三、运输危害防范措施

(-)装运危害类型

1-机械伤害

机械伤害事故是指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害，不包括车辆、起重机械引起的机械伤害。

2. 物体打击

物体打击事故是指物体在重力或其他外力的作用下产生运动，打击人体，造成人身伤亡事故，不包括因机械设备、车辆、起重机械、坍塌等引发的物体打击。

3. 车辆伤害

车辆伤害事故指企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、坠落、挤压伤亡事故。

4. 触电伤害

触电事故是指由于电流流经人体导致的生理伤害，包括雷击伤亡事故。

5.高处坠落

高处坠落指在高处作业中发生坠落造成的伤亡事故，不包括触电坠落事故。

(二) 装运危害影响因素

(1) 人的错误推测与错误行为(统称为人的不安全行为)。包括：指挥人员违章指挥；操作人员违章操作；违反安全操作规程，不按规定穿戴防护用品；工作时精力不集中，作业人员疏忽大意，疲劳作业；非驾驶员驾车，争道抢行、超限、超载、超速、违章超车等违法、违规行驶。
(2) 物的不安全状态。如使用安全保护装置不完善或缺乏的设备、设施进行作业。
(3) 危险的环境。如危石、浮石不及时排除；缺少完善的滚石防护措施、设施；运输道路宽度、坡度、转弯曲率半径等不符合安全要求；道路条件差；视线不良；在恶劣的气候条件下行驶；作业场所狭小；不符合安全要求。
(4) 管理不严格。包括：安全规程不落实；管理规章制度或操作规程不健全；交通信号、标志、设施存在缺陷。

(三) 装运危害防范措施

建立健全设备安全操作规程并严格贯彻落实，杜绝人的不安全行为，确保设备处于安全状态，消除环境隐患，杜绝管理漏洞，是防止装运危害的主要措施。

露天采剥工作面开工前，必须编制作业规程，经矿山企业负责人批准后施行。露天开采时，必须按设计规定，控制采剥工作面的阶段高度、宽度和坡面角。装运、检修等工作必须按国家有关规定执行。露天矿山铁路、汽车运输必须按照国家的有关规定进行管理。矿山的采掘、装载及运输设备等按设备的操作规程使用和管理。

I-机械伤害防范

(1) 制定机械设备安全操作规程，并严格执行。
(2) 机械传动部位设置完善的防护装置。
(3) 加强安全教育和技能培训，提高全员安全意识和操作技能。
(4) 加强维护保养，定期检查，确保机械设备处在完好状态。
(5) 选购合格的机械设备，并按要求安装。
(6) 加强巡查杜绝违章操作。

2.物体打击伤害防治

(1) 按照正常程序进行剥离工作。
(2) 危石、浮石及时排除或处理危石、浮石时按操作规程作业。
(3) 杜绝上下同时作业。
(4) 准备齐全安好的排险工具。
(5) 工作时集中精力，对出现的险情及时做出反应。
(6) 安全帽等劳保用品穿戴规范、齐全。
(7) 建立健全滚石防护措施、设施。
(8) 防止爆破飞石。
(9) 正确合理传递工具物件。

3-车辆伤害防范

(1) 合理布线、经常检查。
(2) 矿山运输车辆选用经交管部门检测检验合格的车辆。
(3) 制定车辆运输管理制度和操作规程，并严格执行。
(4) 车辆驾驶人员取得驾驶证。
(5) 加强安全意识教育，提高行车安全意识，杜绝车辆带病行车、驾驶员酒后驾车以及超限、超载、超速等违法、违规行为。
(6) 运输道路的设置满足矿山运输要求。
(7) 集中精力，心情舒畅，身体健康，不疲劳驾车，不争道抢行，不违章超车。
(8) 强化管理，严格落实车辆安全行驶制度，建立健全管理规章制度或操作规程, 交通信号、标志、设施齐全。

4. 触电伤害防范

(1) 电气线路或电气设备在设计、安装上无缺陷，开展必要的检修维护，不得带电检修、搬迁电气设备(包括电缆和电线)。检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验，检验无电后方可进行。所有开关把手在切断电源时都应闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”警示牌，只有执行此项工作的人员才有权取下警示牌后送电。严格执行“谁停电，谁送电”的制度，严禁“约时送电”。
(2) 设置必要的安全技术措施(如保护接零、漏电保护、安全电压等)，安全措施齐全有效。
(3) 电气设备运行管理严格，安全管理制度健全完善。
(4) 专业电工或机电设备操作人员按照规章制度操作作业，操作高压电气设备主回路时，操作人员必须穿戴绝缘手套和电工绝缘靴，或站在绝缘台上。
(5) 专业电工人员进行检修、接线等专业工作，严禁私拉乱接供电线路。供电坚持使用漏电保护装置。
(6) 严禁电气设备和电缆长期过负荷或超期运行，因绝缘老化造成漏电。按规定定期对电气设备、电缆进行电气性能测定。
(7) 设备操作人员必须遵守本岗位《设备管理操作规程》。
(8) 进行定期和不定期的安全检查，査出隐患要及时整改和上报。如发现不安全紧急情况，应先停止工作，再报有关部门研究处理。

5. 高处坠落防范

(1) 按要求使用合格的安全带、安全绳。
(2) 按要求穿防滑性能良好的软底鞋。
(3) 高处作业时安全防护设施齐全有效。
(4) 工作责任心强，主观判断合理。
(5) 严禁使用安全保护装置不完善或缺乏的设备、设施进行作业。
(6) 作业人员精神集中，严禁疲劳作业。
(7) 高处作业有专人负责指挥，安全管理到位；处理坡面危石、浮石时，必须设置专人防护，危险区内人员、设备必须全部撤离，设好防护区；坡面浮石、危石处理完毕后，方可允许作业人员进入釆区进行开采作业。

（8）作业场所的宽度必须符合有关规定要求。

（9）维修传送设备和搬运材料到高处时，要搭好防护架，系好安全带。

（10）因遇大雾、炮烟、尘雾和照明不良而影响能见度，或因暴风雨、有雷击危险不能坚持正常生产时，应立即停止作业；禁止在6级风以上的天气进行高空作业；高空作业时禁止抛掷物品；大雨后进入采场前，要派专人清理工作面及边坡松石、危石；如发现坡面有浮石、危石，要及时处理，未处理前，要在现场设立危险警戒标志；作业人员不得站在危石、浮石上及悬空作业。

（H）在距坠落高度基准面超过2 m （含2m）或坡度超过30。的坡面上作业时，要使用安全绳（带）或设置安全网、护栏等防护设施。使用安全绳（带）时严禁多人同时使用一条安全绳（带），并经常检查安全绳的完好情况。在采场边坡外20 m处设置醒目警示标志，防止人畜误入采区发生坠坡事故。

（12）严禁酒后上岗和施工中打闹。

（13）不断改善劳动条件和环境，保障员工身心健康。员工定期体验，发现身体状况不宜高处作业时，应及时调离高处作业岗位。经常组织员工进行学习和培训，提高作业人员的技能，提高全体员工的安全意识。

四、矿山水灾防范措施

（一）露天采场水害类型

露天釆场水害类型为水灾，主要表现为地下水和大气降雨大量涌入露天采坑，采坑内积水过多，淹没设备和人员，造成人员伤亡和财产损失。

（二）露天采场水害影响因素

1. 管理不严格，制度执行不到位

因缺乏对矿区及其附近地表水流系统、水文气象状况等的准确了解，没有建立地表防排水系统，建立的地表防排水系统不能满足安全需要。

2. 设备设施的不安全状态，制度不健全，应急措施执行存在差距

露天采坑内如果防排水设施不完备或措施不当，遇突然涌水或暴雨未停止作业，导致采坑内积水过多，人员、设备没有及时转移到安全地点，淹没设备和人员，造成人员伤亡和财产损失。

（三）露天采场水害防范措施

1. 落实企业安全生产主体责任

矿山企业主要负责人（含法定代表人、实际控制人）是本单位防治水工作的第一责任人，要认真履行职责并层层建立责任制，保障防治水工作投入。组织查明矿区水文地质情况，建立健全防治水组织机构和各项工作制度。坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。组织落实防、堵、疏、排、截的水害综合治理措施。

2. 建立健全防治水组织机构

有洪水或地下水威胁的应设置防、排水机构；水文地质条件复杂或有洪水淹没危险的应配备专职水文地质人员。

3. 完善并落实防治水工作制度

矿山企业要在建立健全防治水工作岗位责任制的基础上，健全完善防治水技术管理制度、水害事故责任追究制度、水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度等工作制度。

4. 建立水文地质资料档案

矿山建设前要进行专门的水文地质勘察，查清矿区及其附近地表水系和汇水面积、河流沟渠汇水情况、疏水能力、积水区以及水利工程的现状、规划等情况，了解当地日最大降水量、历年最高洪水位等气象情况。

5. 完善矿山排水设备设施

(1) 要按照设计和《金属非金属矿山安全规程》(GB 16423)有关要求建立排水系统，加强对排水设备的检修、维护，确保排水系统完好可靠。
(2) 露天矿山要按设计要求设置排水泵站，在矿山上方和山坡排土场周围要修筑可靠的截水沟。
(3) 排土场内平台要设置2% ~5%的反坡，并在靠近山坡处修筑排水沟。

6. 组织排查治理矿山水害隐患

(1) 露天矿山要对周边截排水沟进行全面的清理检查，确保排水系统通畅。
(2) 要加强矿山边坡稳定性安全检查，采取措施防止地表水渗入边坡岩体的软弱结构面或直接冲刷边坡，边坡岩体存在含水层并影响边坡稳定时，要釆取疏干降水措施。
(3) 矿床疏干过程中出现陷坑、裂缝以及可能出现的地表陷落范围时要及时圈定、设立标志，并采取必要的安全措施。
(4) 排土场范围内有出水点时，要在排土之前釆取措施将水疏出。

7. 落实矿山水害事故应急措施

(1) 要不断完善水害事故应急救援预案，配备满足抢险救灾必需的各种排水设备、物资和队伍，做到机构、人员、装备、责任四落实，确保抢险救灾工作及时到位。
(2) 要加强对作业人员的安全培训和水害事故应急救援预案的演练，提高作业人员应对水害事故的能力。
(3) 如果情况紧急，要立即发出警报，撤出所有可能受水害威胁地点的人员。

五、其他危害防范措施

露天矿山其他危害还包括矿山机械、电气、高处坠落、放射性物质以及有毒有害气体等。也应对其采取针对性的防治技术。

(■—)矿山机械

矿山机械伤害事故是指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。在凿岩、剥离、设备检修、破碎、运输等过程中都可能发生机械伤害事故。机械伤害的主要后果是造成人员伤亡，其次是对物件的损坏。

矿山机械伤害防范措施：

(1) 驾驶和设备操作人员必须遵守交通规则，严禁违章驾驶。
(2) 其他严禁接触运行中的设备。
(3)现场作业人员必须佩戴安全帽和劳保用具。

(二) 电气

电气危害的主要表现形式是电气火灾危害和触电危害。造成电气危害主要有以下几种情况：作业人员缺乏安全用电知识，违反电气安全操作规程；电源电压、电气设备等方面的选用与所处的环境条件不相符；使用安全性能不合格的设备、器具，缺乏必要的安全保护装置；设备使用不当，超载运行；设备和线路的安装不合格，检查、维修不善，带病运行等。

矿山电气伤害防范措施：

(1) 杜绝一切车辆碾压、拖拉电缆，爆破时将电缆线摆放在不被飞石砸到的安全地带。
(2) 要按规定及时向电器操作人员配发劳动保护用品(绝缘手套、绝缘鞋)等绝缘用品，保护用品要确保无损，拉电缆线的所有人员必须戴好绝缘手套，以防发生触电事故。
(3) 各用电单位必须遵守“停送电制度”，在日常作业中必须严格执行，有专人指挥，确保用电安全。
(4) 配电柜要保持清洁、无粉尘，各类开关保险丝必须符合要求，电气设备挂有警示牌，标明机电负责人。
(5) 机械设备运转中不得进行检査、紧固、注油等工作。

(三) 高处坠落

高处坠落是指在高处作业中发生坠落造成的伤亡事故。可能发生高处坠落事故的场所主要有剥离作业面、凿岩作业面、作业平台、采场边坡、破碎平台等作业面。高处坠落事故的后果是造成人员伤亡和设备损坏。

矿山高处坠落危害的防治措施主要是严格遵守高空作业安全规程，正确使用高空作业安全绳、安全帽、安全网等防护工器具。

(四) 放射性物质

大气和环境中的放射性物质可经过人的呼吸道、消化道和皮肤接触、直接照射等途径进入人体，一部分放射性核素进入生物循环，并经食物链进入人体。放射性核素进入人体后，由于它具有不断衰变并放出射线的特性，使体内组织失去正常的生理机能并给组织造成损伤。对于存在放射性物质的矿山一定要采取防护措施。含放射性物质的矿山应采用溶浸釆矿技术，因为它无须矿石转运和水冶工艺等环节。

放射性伤害防范措施：

(1) 放射工作人员上岗前，应当进行上岗前的职业健康检查，符合放射工作人员健康标准的，方可参加相应的工作。
(2) 放射工作单位应当组织上岗后的放射工作人员定期进行职业健康检查，两次检查的时间间隔不应超过2年，必要时可增加临时性检查。
(3) 在放射性场所工作人员要佩戴高效防尘口罩。
(4) 放射工作人员清除表面污染，上班更衣、下班沐浴。
(5) 充分提高工作效率，缩短工作时间。
(6) 放射工作人员上班不进食、不吸烟，皮肤破裂不得在放射性场所工作。
(7) 设置密闭罩，使操作者与含放射性物质空气隔离。

(五)有毒有害气体

矿山生产过程中产生或使用的有毒物质称为生产性毒物。矿山大量产生的生产性毒物主要有爆破产生的氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳气体，输送带维修中产生苯挥发有害气体，密闭空间产生一氧化碳等有害气体。吸入有毒性气体会导致人恶心、头晕、昏迷，严重者甚至致人死亡。

有毒有害气体防范措施：

(1) 通风排毒，特别是爆破作业时要站在上风处，爆破后待炮烟散尽后才能进入爆破现场。
(2) 当发现有人员中毒时，及时汇报并抢救。
(3) 建立健全合适的卫生设施。
(4) 做好健康检査与环境监测。

第三章金属非金属地下矿山安全技术

第一节地下矿山基本知识

一、开拓系统

(―)矿床开拓的基本概念

矿床开拓是为开采地下矿床从地面向地下开掘一系列的井筒、碉室、巷道以通达矿体的地下工程总称。其目的在于形成运输、提升、通风、排水、供电、供水、输送压气以及采场充填等系统，以满足釆矿工艺过程的需要。形成开拓系统的井巷主要有平碉、竖井、斜井、斜坡道、各类盲井、石门、马头门、主要运输平巷、主溜井、主充填井、主回风巷、风井、井底车场及各种主要碉室等。开拓巷道名称如图3-1所示。

17 16 2 15 14131211 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1—风井；2—矿体；3—选矿厂；4—箕斗提升井；5—主溜井；6—斜坡道；7—溜井;

8—充填井；9—阶段运输巷道；Io-副井；II-大断层；12—主平嗣； 13—盲竖井；14—溜井；15—露天采矿场；16—盲斜井；17—石门图3-1开拓巷道名称示意图

图3-1中，凡属于用来运输、提升矿石的井巷，不管有无地表出口，如主平碉、提升井筒、主斜坡道、盲竖井、盲斜井等，均称为主要开拓巷道；而其他开拓巷道，如通风井、溜矿井、充填井、井底车场、阶段运输巷道等，在开采矿床时只起辅助开拓作用，称为辅助开拓巷道。

为开拓矿床而在一定空间内所布置的主要开拓巷道和辅助开拓巷道体系，称为矿床的开拓系统。一个独立、完整的开拓系统应能在井田范围内实现运输、提升、通风、排水、

供电、供风、供水及行人等全部目的，并至少有两个独立的通地表的安全出口。

图3-2为竖井开拓系统示意图。它在井田中央布置主井、副井，两翼布置通风井; 通过井底车场、石门、阶段运输平巷，建立起地表与矿体之间的联系。矿石通过溜井下放至破碎碉室，转经箕斗提升至地表；人员、材料、设备及废石提升则通过副井运行。全井田通风采用对角式通风系统，由副井进风，两翼风井出风。井底车场起着连接竖井提升和阶段运输之间的交通枢纽作用。

完成这套开拓系统的整个工程，称为开拓工程。选用何种类型的主要开拓巷道进行开拓及开拓巷道在矿床内的布置方法，称为开拓方法。

排出¥J

风

井

破碎机碉室点寸

图3-2竖井开拓系统示意图

（二）矿床开拓方法分类

矿床开拓方法，既包含选择主要开拓巷道的类型，又包括对选定的主要开拓巷道在矿床内进行合理的布置。因此，设定主要开拓巷道在矿床开拓中就显得极为重要。设定的正确与否，不仅直接影响到矿井的生产能力和生产的安全，而且还直接影响到开拓工程量、基建投资以及矿井的建设期限。

矿床开拓方法一般是依照所选用的主要开拓巷道类型来命名的。由于矿床赋存条件的多样性、地表地形条件的复杂性，能被用来选择的矿床开拓方法种类很多，其中有一些随着采矿技术的发展被逐渐淘汰，而另一些则随着无轨设备的广泛使用正在兴起。

根据开拓系统中所用的主要开拓巷道数目，地下矿床开拓方法可以概括为两大类：单一开拓法和联合开拓法。凡用一种主要开拓巷道开拓整个井田，称为单一开拓法；如果用两种或两种以上的主要开拓巷道开拓井田，包括矿床上部用一种主要开拓巷道，下部用另一种主要开拓巷道，则称为联合开拓法。

两大类开拓方法中，又可按主要开拓巷道的类型及与矿体的位置关系，划分为各种不同的开拓方法和方案。具体分类情况见表3-l_o

表3-1开拓方法分类表

开拓方法类别	___开拓方法	典型的开拓方案	主要开拓巷道类型
单一开拓法	平碉开拓法	沿矿体走向平碉开拓法垂直矿体走向平硯开拓法	平铜
	斜井开拓法	脉内斜井开拓法下盘斜井开拓法	斜井
	竖井开拓法	下盘竖井开拓法上盘竖井开拓法侧翼竖井开拓法	竖井
	斜坡道开拓法	螺旋式斜坡道开拓法折返式斜坡道开拓法	斜坡道
联合开拓法	平碉与井筒联合开拓法	平丽与盲竖井联合开拓法平碉与盲斜井联合开拓法	平瑚、盲竖井平碉、盲斜井
	斜井与盲井联合开拓法	斜井与盲竖井联合开拓法斜井与盲斜井联合开拓法	斜井、盲竖井斜井、盲斜井
	竖井与盲井联合开拓法	竖井与盲竖井联合开拓法竖井与盲斜井联合开拓法	竖井、盲竖井竖井、盲斜井
	斜坡道联合开拓法	斜坡道与平碉联合开拓法斜坡道与井筒联合开拓法	斜坡道、平碉斜坡道、竖井、斜井

(三)矿床开拓方案的选择

在矿山设计中，选择矿床开拓方案是总体设计中十分重要的内容，包括确定主要开拓巷道和辅助巷道的类型、位置、数目等。

1. 开拓方案选择的基本要求

矿床开拓是矿床开采的一个主要问题，它往往决定整个矿山企业建设的全貌，并与矿山总平面布置、提升运输、通风、排水等一系列问题有密切的联系。矿床开拓方案一经选定并施工之后，很难改变。为此，选择矿床开拓方案需满足下列基本要求。

(1) 确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，具有良好的提升、运输、通风、排水等功能。
(2) 技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山企业均衡地生产。
(3) 基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用。
(4) 确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平。
(5) 提高资源利用率，减少矿石损失。
(6) 与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田。

2. 开拓方案选择的影响因素

(1) 地形地质条件、矿体赋存条件，如矿体的厚度、倾角、偏角、走向长度和埋藏深度等。
(2) 地质构造破坏，如断层、破裂带等。
(3) 矿石和围岩的物理力学性质，如坚固性、稳固性等。
(4) 矿区水文地质条件，如地表水(河流、湖泊等)、地下水、溶洞的分布情况。
(5) 地表地形条件，如地面运输条件、地面工业场地布置、地面岩体崩落和移动范围、外部交通条件、农田分布情况等。
(6) 矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等。
(7) 选用的釆矿方法。
(8) 水、电供应条件。
(9) 原有井巷工程存在状态。
(10) 选厂和尾矿库可能建设的地点。

二、釆矿方法

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地下釆矿是在采区(或矿块)中进行回釆作业。通常将釆区再划分为矿房和矿柱，一般是先釆矿房，再回收矿柱。釆矿方法是开釆采区(矿块)矿石的方法，它包括釆准、切割及回釆3项工作。

(一)采矿方法的分类

由于矿床埋藏条件复杂，矿岩性质变化大以及其他原因，应用的采矿方法种类繁多。根据回采时地压管理方法，地下采矿方法归纳为三大类：空场采矿法、崩落采矿法和充填采矿法。

1.空场釆矿法

空场釆矿法由于主要依靠围岩自身的稳固性和留下的矿柱来管理地压，因此一般适用于矿岩稳固的矿体开釆。其基本特点是：除沿走向布置的薄和极薄矿脉以及少量房柱法外，矿块一般划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱；矿房回采过程中留下的空场暂不处理并利用空场进行回采和出矿等作业; 矿房开采结束后，根据开采顺序的要求，在空场下进行矿柱回釆；根据所用釆矿方法和矿岩特性，决定空场内是否留矿柱及其矿柱形式。

空场采矿法具体形式很多，但应用较为广泛的是房柱法(全面法)、留矿法、分段凿岩阶段矿房法和阶段凿岩阶段矿房法。图3 - 3 为房柱法示意图。

2.崩落采矿法

与空场法和充填法利用围岩本身稳固性和矿柱或充填体支撑顶板岩层、被动管理地压不同，崩落法是通过有计划地强制或自然崩落围岩，消除地压存在和产生的根源，主动管理地压。其主要特点是：随釆矿工作面的推进，有计划地强制崩落，或借助自然应力崩落釆场顶

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I-阶段运输平巷;2—总回风平巷;3—盘区平巷;

4—通风平巷；'5—进车线；6—铲运机；

7—自卸汽车；8—凿岩台车

图3-3房柱法示意图

板或两帮围岩，充填釆空区，以控制和管理采场地压。

崩落采矿法使用前提条件是地表允许陷落，且放矿是在覆盖岩石下进行的，损失与贫化率较高，因此，一般适应于价值不高的矿体或低品位矿体的回采。随着环保问题日益受到重视，该类采矿方法使用比重有越来越小的趋势。国内外常见的崩落法回采方案包括3 类：有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法和自然崩落法。有底柱分段崩落法如图 3-4所示，无底柱分段崩落法如图3-5所示。

1—阶段沿豚运输巷道；2—阶段穿脉运输巷道；3—矿石溜井；4一耙矿巷道；5—斗颈；

6—堑沟巷道；7—凿岩巷道；8—人行通风天井；9—联络道；10一切割井； Il-切割横巷；12—电耙巷道与矿石溜井的联络道（回风用）

图3-4有底柱分段崩落法示意图

3.充填采矿法

在回采过程中，按照回采工艺的要求，用充填料回填采空区的釆矿方法称为充填采矿法。根据矿床开采技术条件和所采用的回采方案的不同，充填料可以是分次或一次充入采空区。前者称为分层充填，后者称为嗣后充填或事后充填。

充填的目的是：支护岩层，控制釆场地压活动；防止地表沉陷，保护地表地物；提供继续向上回采的工作平台（类似于留矿法功能）；改善矿柱受力状态（由单轴受压变为三轴受压），保证最大限度地回收矿产资源；保证安全回釆有内因火灾危险的高硫矿床；控制深井开釆岩爆，降低深部地温；保证露天、地下联合开采时生产的安全；处理固体废料，保护环境。

由于充填釆矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填釆矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山开采中得到广泛应用。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填采矿法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜釆用充填釆矿法的矿

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1、2—上、下阶段运输平巷；3—设备井；4—溜井；5—通风井；6—分段运输联络道；7—设备井联络道;

8—回采巷道;9—切割巷道；Io-切割天井；Il-切割槽；12—机修嗣室；13—废石溜井；14—扇形炮孔图3-5无底柱分段崩落法示意图

山，应用比重也越来越大。

根据采用的充填料和输送方式以及矿体回采方向和充填方式不同，充填釆矿法分为上向分层（或进路）充填法、下向分层（或进路）充填法和嗣后充填釆矿法。上向水平分层充填法如图3 -6所示。

1一上盘回风充填平巷；2—上阶段底柱；3—采场联络道；4一分段平巷；5—斜坡道；6—上阶段运输平巷; 7—回风充填上山；8一泄水管;9—穿脉平巷;K）-底蠱运输巷道;Il-卸矿横巷;12—装矿横巷;13—溜矿井图3-6上向水平分层充填法示意图

不同的采矿方法除满足其基本条件外，还依据矿体的产状和开采技术条件，派生出不同的釆矿方法，采矿方法分类见表3-2_o

表3-2采矿方法分类表

类别	组另I]	典型采矿方法______
空场采矿法	全面采矿法	全面采矿法
	房柱采矿法	房柱采矿法________
	留矿采矿法	留矿采矿法
	分段矿房法	分段矿房法________
	阶段矿房法	水平深孔落矿阶段矿房法垂直深孔落矿阶段矿房法垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法
充填采矿法	单层充填采矿法	_______壁式充填采矿法_______
	分层充填采矿法	上向水平分层充填釆矿法上向倾斜分层充填釆矿法下向分层充填釆矿法
	分采充填采矿法	_______分采充填采矿法_______
	支架充填采矿法	______方框支架充填采矿法______
崩落采矿法	单层崩落法	长壁式崩落法短壁式崩落法进路式崩落法
	_____分层崩落法	________分层崩落法________
	无底柱分段崩落法	有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法
	阶段崩落法	阶段强制崩落法阶段自然崩落法

（二）采矿方法的适用条件

影响地下釆矿方法选择的因素很多，如地质条件、开采技术条件、安全因素、环保要求、设备因素等，这些因素共同限制了各种釆矿方法的适用条件。

1.矿床地质及水文地质

矿石和围岩的稳固性决定着釆场地压管理、釆矿方法的选择和釆场构成要素及落矿方法；矿体倾角主要影响矿石在采场内的运搬方式方法；矿体厚度影响釆矿方法和落矿方法的选择以及矿块的布置方式。不同矿体赋存条件使用的釆矿方法见表3-3o

矿体形状和矿石与围岩的接触情况，影响釆矿方法的落矿方式、矿石运搬方式和贫化损失指标。如接触面不明显、矿体形状不规则、起伏较大时，釆用大直径深孔落矿，会引起较大的损失、贫化。底板起伏较大会影响使用无轨出矿设备和爆力运搬矿石，甚至采用表3-3不同矿体赋存条件使用的釆矿方法表

矿体倾角	矿体厚度	矿岩稳固性 _______
矿体倾角	矿体厚度	矿石稳固，围岩稳固	矿石稳固，围岩不稳固	矿石不稳固，围岩稳固	矿石、围岩不稳固
缓倾斜 3° -30°	薄和极薄	全面法，房柱法	单层崩落法，垂直分条充填法	垂直分条充填法，全面法，单层崩落法	垂直分条充填法，单层崩落法
	中厚	分段法，矿房法，全面法	分段法，分层崩落法，有底柱分段崩落法，分层充填法，锚杆房柱法	分段法，上向进路充填法，垂直分条充填法	有底柱分段崩落法，分层崩落法，充填法
	厚和极厚	阶段矿房法，分段、阶段崩落法，充填法	分段、阶段崩落法，充填法	上向进路充填法，分段崩落法，阶段崩落法，嗣后充填法	分段、阶段崩落法，分层崩落法，下向充填法，上向进路充填法
倾斜 30° -50°	薄和极薄	全面法，房柱法	垂直分条充填法，上向分层充填法，单层崩落法	上向进路充填法，分段矿房法，分段崩落法，全面法	分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，分段崩落法
	中厚	分段法	分段崩落法，上向分层充填法	进路充填法，分段法，有底柱分段崩落法	有底柱分段崩落法，分层充填法，上向进路充填法，分段崩落法
	厚和极厚	阶段矿房法，分段法，嗣后充填法	分段、阶段崩落法，上向分层充填法	上向进路充填法，分段矿房法，分段、阶段崩落法，下向分层充填法，嗣后充填法	分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，下向分层充填法，分段、阶段崩落法
急倾斜 >50°	极薄	削壁充填法，留矿法	削壁充填法	上向进路充填法，下向分层充填法	下向分层充填法，上向进路充填法
	薄	留矿法，分段、阶段矿房法	上向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法	上向进路充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法	上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法
	中厚	分段法，阶段矿房法，分段崩落法	分段法，上向分层充填法，分段崩落法	向上进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法，嗣后充填法	下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法，分段、阶段崩落法
	厚和极厚	阶段矿房法，分段、阶段崩落法，嗣后充填法	分段发，分段、阶段崩落法，上向分层充填法	上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段、阶段崩落法，嗣后充填法	分段、阶段崩落法，下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法

表3-3 （续）

矿体倾角	矿体厚度	______ 矿岩稳固性__________
矿体倾角	矿体厚度	矿石稳固，围岩稳固	矿石稳固，围岩不稳固	矿石不稳固，围岩稳固	矿石、围岩不稳固
水平矿体 0° 〜3。	极薄	削壁充填法，全面法	削壁充填法	全面法，削壁充填法	削壁充填法
	薄矿体	全面法，房柱法，壁式崩落法，壁式充填法等	房柱法，壁式崩落法，壁式充填法	全面法，房柱法，壁式充填法	壁式崩落法，壁式充填法
	中厚矿体	房柱法，分段发，壁式充填法	房柱法，壁式充填法，分段充填法	房柱法，分段法	壁式充填法，分段充填法
	厚和极厚	阶段矿房法，分段崩落法，阶段崩落法，阶段充填法	分段崩落法，阶段崩落法，阶段充填法	阶段矿房法，阶段充填法，阶段崩落法	阶段充填法，阶段崩落法，分段崩落法

注：表中仅列出部分采矿方法。

留矿法的效果也很差。在极薄矿脉中，矿体的形状是否规整，接触接线是否明显，影响削壁充填法的采用。

开采品位较高的富矿和贵重、稀有金属时，往往要求釆用回釆率高、贫化率低的釆矿方法，如充填采矿法。尽管这类采矿方法的成本较高，但提高出矿品位和多回收各种金属所获得的经济效益会超过采矿成本的增加。反之，则应釆用成本低、贫损高的崩落釆矿法或空场釆矿法。

如果矿物及品位在矿体中的分布比较均匀，一般不釆用选别回釆的采矿法；若矿体很大，则采用大量崩落法。如果矿体的形态变化大，矿物及品位在矿体中的分布也不均匀，或者矿体的边界不清楚，必须配合周密的取样、化验后才能定出矿体边界时，采用崩落釆矿法往往不很成功，而要考虑釆用能剔除夹石或分采的采矿方法。缓彳顷斜矿体可釆用留规则或不规则矿柱、岩柱的房柱法、全面法等。当在同一矿床中具有不同品位且相差很悬殊的多个矿体时，可以采用不同的釆矿方法，或釆用先采富矿暂时保留贫矿的充填釆矿法。

矿体赋存深度超过500 ~600 m或原岩应力很大时，地压增大，有可能产生冲击地压或岩爆现象，采用充填釆矿法或崩落采矿法较为适宜。

矿石和围岩中含硫高（或硫、碳均高）、有自燃或发火倾向时，应采用充填釆矿法，避免釆用留矿采矿法、阶段崩落法和大量崩落矿柱的采矿法。

开釆放射性矿石，一般釆用通风条件较好的充填采矿法。具有氧化结块性的矿石（含硫较高的矿石）应采用空场釆矿法或充填采矿法，避免釆用留矿釆矿法和大量崩落釆矿法，以防止矿石结块，影响生产。

2.开采技术条件

在地表移动带范围内，地表不允许陷落的，在选用釆矿方法时要优先考虑能保护地表、的采矿方法，如充填采矿法和用充填采矿法处理釆空区的空场法等。

在特定经济技术条件下或某加工部门对矿石品位、品级、有害成分有特殊要求时，对矿石贫化率的要求会限制某些方法的适用。后续矿石提升、运输、破碎及加工设备型号和经济效果对矿石块度的要求也会影响采矿方法的选取。如规模很小的破碎厂或加工厂，不允许采用块度较大的大直径深孔落矿或中深孔落矿的釆矿方法。

有特殊危害的矿山，如矿石中含硫较高易发生自燃的矿山，应优先采用充填釆矿法, 避免采用留矿法、大量崩落法。若开采含放射性元素的矿石，一般釆用通风条件较好的釆矿法。

3. 环境因素

无论地下开釆还是露天开采，采矿都要剥离地表土壤和覆盖岩层，开掘大量的井巷, 因而产生大量废石。选矿过程亦会产生大量的尾矿，带来废石和尾矿对矿山环境的污染。矿石开釆会破坏地下水系,其有色金属粉尘也会造成大范围环境污染。

釆矿生产，特别是露天开采时，对矿山周围大气污染甚为严重。开采规模的大型化、高效率釆矿设备的使用以及露天开采向深部发展，使环境面临一系列新问题。大型穿孔设备、挖掘设备、汽车运输产生大量粉尘，使采场的大气质量急剧下降，劳动环境日益恶化。粉尘浓度甚至高达400-1600 mg∕m³,超过国家卫生标准上百倍。爆破作业产生大量有毒、有害气体。上述污染物在逆温条件下，停留在深凹露天矿坑内不易排出，是加速导致矿工硅肺病的主要原因。此外，汽车运输还产生大量的氮氧化物、黑烟、4一苯并琵等致癌物质。

釆矿工业中噪声污染甚为严重，引起职业性耳聋等多种疾病，甚至导致伤亡事故。采掘工作面破坏地面或山头植被，引发水土流失，破坏矿山地面景观；地下坑道的开掘或地表剥离破坏岩石应力平衡状态，在一定条件下会引发山崩、地表塌陷、滑坡、泥石流和边坡不稳定，造成环境的严重破坏和矿产资源的损失，并酿成重大事故。

矿产资源的合理开发和利用，是矿山环保的一项重要内容。要选择适宜的采矿方法, 保证矿石最高采出率和最低损失及贫化率，同时最大限度缩小对环境的影响程度。

环境因素方面，首先要考虑的是地表是否允许崩落。除了崩落釆矿法之外，多数地下采矿方法对地表环境影响较小。只要采矿方法选择适当，遵守合理的开采顺序，可以做到对地表的保护。

采用充填釆矿法时，为防止料浆浓度低，造成对井下的严重污染，提倡采用高浓度（膏体）充填。矿山是生产废料最多的企业，有时为了减少固体废料占地和对环境的污染，也考虑选择适当的采矿方法。

4. 采掘设备

釆矿方法选择在一定程度上是设备的选择。已有的采掘设备水平往往决定了采矿方法，即设备决定工艺。随着矿山设备的不断发展更新，采矿方法也有了很大改变。与时俱进，新建矿山的釆矿方法选择要将采掘设备的因素作为重要内容考虑，采用先进、适用的釆掘设备。

5. 安全因素

选择釆矿方法需兼顾效益与安全，根据自然条件有针对性地选择，如岩体性质、水文地质等情况。技术条件也决定了采矿方法的适用度，如深井开采工艺的变革与突破，会影响釆矿方法的使用条件，甚至创造新的采矿方法。

井巷支护作为控制因采矿引起地压问题的有效措施，在保障井下安全生产方面起着非常重要的作用。而支护方式依据矿体及围岩稳定性不同，有较大差异。针对不同地质条件，选择相应的支护方式，对避免顶板冒落、釆场坍塌等灾害具有十分重要的意义。

采矿方法选择不当会产生与地压控制相关的严重安全问题。如片帮、冒顶、放矿时形成自然结拱和大块卡斗。要处理这些事故，人员和设备就不可避免地暴露在不稳定的岩体下，而悬顶最终下落时又很容易产生空气冲击波。因此，任何可能产生安全问题的因素在釆矿方法选择时都要预先考虑到。选择人员不在暴露面积大的采场内作业及用人最少的采矿方法。

提高采矿机械化程度，不仅可以提高劳动生产率，而且降低了工人的体力劳动强度和造成工伤的概率。如过去采用气腿式凿岩机和电耙出矿的釆矿方法，现在多数都改用了无轨设备。同时，釆矿机械化程度的提高，特别是大量柴油设备的适用，也增加了新的问题。大量釆用柴油设备的坑内矿山，必须釆取相应的环境控制措施，以便提供足够风量排出柴油机尾气，降低工作面温度。

地下矿开采空间小且具有封闭性特点，井下有毒、有害气体浓度和粉尘浓度及噪声水平都很高，选择采矿方法要注意这些方面，同时还要采取有效的防治措施，保证井下人员的安全和健康。

有氮气释放的矿山，应加大通风量，将氮气的浓度稀释到安全的水平。氮容易黏附在柴油机排出的尾气颗粒上，用水降尘是常用的办法。用洗涤器和陶瓷过滤器可以有效控制柴油机尾气。在这种环境下，工作人员应戴上防毒面具。

第二节地下矿山主要生产系统

一、提升运输

(—)矿井提升

矿井提升是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石以及升降人员、材料和设备等的运输环节。按提升物料采取的方式可分为两大类，一类是有绳提升(钢丝绳提升)，另一类是无绳提升(如带式输送机提升、水力提升和气力提升等)，其中钢丝绳提升应用较为广泛。

1. 矿井提升设备的组成

矿井提升设备主要组成部分有提升容器、提升钢丝绳、提升机(包括拖动装置)、井架和天轮以及装卸载等附属装置。

2. 矿井提升设备的分类

(1) 按井筒倾角分为竖井提升设备、斜井提升设备。
(2) 按提升容器类型分为罐笼提升设备、箕斗提升设备、箕斗一罐笼提升设备，凿井时有吊桶提升设备，斜井还有串车提升设备。
(3) 按提升用途分为主提升设备(专门或主要提升矿石的，一般也称主井提升设备）、副提升设备（提升废石、升降人员、运送材料和设备等，一般也称副井提升设备）和辅助提升设备（如天井电梯、检修提升等）。

（4）按提升机类型分为单绳缠绕式提升设备（它又有单卷筒和双卷筒之分）、多绳缠绕式提升设备、多绳摩擦式提升设备。

（5）按提升容器个数分为单容器提升设备（带平衡锤）、双容器提升设备。

（6）按提升系统的平衡状态分为不平衡提升设备、静力平衡提升设备。

（7）按拖动类型分为交流提升设备、直流提升设备。

3.提升系统

1）竖井单绳缠绕式提升

对于井深在30Om以内、卷筒直径不超过3 m的矿井,以釆用单绳缠绕式提升系统为宜。选用罐笼或选用箕斗作为提升容器是设计中的重要问题，需要经过各方面的比较来确定（多绳摩擦式提升也同此）。

通常在设计提升系统时，多采用主、副两套提升设备来保证矿井产量及完成其他提升工作任务。主井采用箕斗提升矿石，副井采用罐笼完成辅助提升任务；或者主、副井全釆用罐笼。究竟采用哪种方式要根据各矿井的具体条件来确定。当矿井年产量较大时，最好釆用主井箕斗、副井罐笼的方式；当矿井年产量较小或者矿石种类超过两种以上，或者矿石不宜粉碎时，最好全釆用罐笼。

当多水平提升时，通常在产量不是很大而提升水平较多的矿井采用平衡锤单罐笼提升，有时为保证产量而用两套平衡锤单罐笼提升。

对于年产量很小的矿山，可以采用一套罐笼提升设备完成提升任务。

2）竖井多绳摩擦式提升

多绳摩擦式提升机具有很多优点，因此，除井深大于300 m时使用多绳摩擦式提升机代替卷筒直径大于3 m的单绳缠绕式提升机外，还可以用较小的多绳摩擦式提升机代替卷筒直径小于3 m的单绳缠绕式提升机。

由于多绳摩擦式提升难以调整钢丝绳长度，因而双容器提升只适用于一个生产水平。同时由于提升钢丝绳变形的影响，双容器提升系统在实际运转中，只能保证井口的准确停车，不能保证井底的容器停在准确的位置上（对于箕斗提升，要求停车的准确度不严格）。

单容器平衡锤提升系统特别适用于多水平提升的矿井。而且平衡锤提升可以改善多绳摩擦式提升系统的防滑性能。更因为单容器提升系统不受钢丝绳变形的影响，能确保在各个生产水平的准确停车，所以使用较多。对于矿石种类超过两种以上的多水平提升，可以按照具体的产量及生产水平的需要，在一个井筒中装设两套单容器提升设备；也可以采用一套单容器、一套双容器的提升系统。

3）斜井提升

斜井提升具有施工快、投资少等优点。其缺点是提升速度较慢，特别是当斜长较大时，生产能力较小，钢丝绳磨损大，井筒维护费用较高。因此，斜井提升多用于中小型矿山（带式输送机提升除外）。

矿车组提升分为单钩和双钩两种。单钩矿车组提升的优点是需要的井筒断面小、投资少、维护费低且便于多水平提升；缺点是生产能力低、电耗大。双钩矿车组提升的优点是产量大、电耗小；缺点是井筒断面大、井上下车场复杂、投资多、不利于多水平提升。一般当釆用单钩矿车组提升能满足产量要求时，不采用双钩矿车组提升。

斜井箕斗提升因投资多、施工时间长，所以斜井倾角小于28。时，尽量釆用矿车组提升。但斜井箕斗提升允许的速度较大，停车时间较短，所以在年产量较大的矿井，不论倾角大小都可采用斜井箕斗提升。但当倾角小于18。时，也可以采用带式输送机提升。

4）粉矿回收

竖井箕斗提升由于装、卸矿石时撒矿、误操作时撒矿以及由于矿石含水含泥或井下矿仓岩层渗水，粉矿或泥与水混合后，经闸门缝隙漏入井底，形成大量矿浆，造成井底堆积粉矿。除釆取有效措施减少粉矿来源外，必须设计粉矿回收装置。一般粉矿回收方法有以下几种。

（1）利用井底作为粉矿仓，由竖井最低卸矿水平起，向下开凿一个小罐笼竖井（或小箕斗斜井），用巷道与箕斗井底的粉矿仓装矿口相连，粉矿经漏斗闸门装车后，由小罐笼（或斜井小箕斗）提升卸入箕斗矿仓。

（2）当釆用混合井提升时，粉矿仓设于井底一侧，由井底罐笼进出车处，以旁通道与粉矿仓装矿口相连，粉矿装车后，由罐笼提升，卸入箕斗矿仓或直接提出地表。

（3）当主、副井靠近时，副井超前一个水平，粉矿由主井井底粉矿仓装车后，由副井提升卸入箕斗矿仓，或直接提出地表。

上述3种方法中，第（1）种方法的开拓工程量最大，管理也不方便，但可避免后两种方法采用平衡尾绳或绳罐道时尾绳或罐道绳通过粉矿仓的缺点。

（二）地下运输

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地下运输是地下金属矿与非金属矿采掘生产中的重要环节，其工作范围包括采场运搬及巷道运输。它是连续釆场、掘进工作面与地下矿仓、充填采空区或地面矿仓与废石场的运输渠道。采场运搬包括重力自溜运搬、电耙运搬、无轨自行设备运搬（铲运机、装运机或矿用汽车）、振动出矿机运搬及爆力运搬等。巷道运输包括阶段平巷及斜巷的运输，即采场漏斗、采场天井或溜井以下的至地下储矿仓（或平碉口）之间的巷道运输。

根据运输方式和采用运输设备的不同，地下运输的分类见表3 -4。

表3-4地下运输分类表

运输方式	主要设备	运输方式	主要设备
轨道运输	机车、矿车或梭车等	绳索运输	矿车、牵引设备等
地下矿用汽车运输	地下矿用汽车、装载、放矿设备	自溜运输	溜槽或矿车、绞车等
带式输送机运输	带式输送机	辅助运输	有轨、无轨服务运输车辆及其他服务作业车辆
管道运输	管道、水力或气力设备	辅助运输	有轨、无轨服务运输车辆及其他服务作业车辆

为了保证地下运输正常有效地进行，必要的运输辅助设备是不可缺少的。

2.地下运输系统

地下矿山运输系统和运输方式一般在进行矿床开拓设计中确定。确定的原则应考虑矿床的赋存条件、开拓系统、采矿方法、开采规模、生产服务年限、运输设备的发展现状及企业的管理水平等。要做到技术上先进可靠、经济上合理有利、运转安全、管理方便、能耗小、投资省。

1）轨道运输

轨道运输一般指机车运输，它是国内外地下矿山的主要运输方式。轨道运输主要由矿车、牵引设备和辅助机械等设备组成，常与耙矿、装矿、带式输送机或无轨运输等设备组成有效的运输系统，在生产过程中可运送矿石、废石、材料、设备和人员等。它是组织生产、决定矿山生产能力的主要因素之一。

轨道运输的优点是用途广，生产量大（由机车数量而定），运距不受限制，经济性好，调度灵活，能沿分叉线路分别运输多种矿石。缺点是运送间断性，生产效率依赖工作组织水平；适用的巷道坡度有局限性（一般为3%o~5%o）,线路坡度过大时难以保证运输安全。

机车牵引矿车列车在轨道上运行是水平长距离运输的主要方式。轨道轨距分为标准轨距和窄轨距，标准轨距为1435 mm,窄轨距分为600 mm、762 mm、900 mm 3种。按轨距的不同，机车也可分为标准轨距机车和窄轨机车；按使用的动力不同，矿用机车可分为电机车、内燃机车和蒸汽机车。蒸汽机车已基本淘汰，内燃机车一般只用于地表。电机车由电能驱动，按电源性质不同，电机车又可分为直流电机车和交流电机车，直流电机车应用最广。按供电方式不同，直流电机车有架线式电机车和蓄电池电机车之分，我国非煤矿井下使用的绝大部分都是架线式电机车。

架线式电机车结构简单，成本低，维护方便，机车的运输能力大，速度高，用电效率高，运输费用低，应用最广。其缺点是须有整流和架线设施，不够灵活；架线对巷道尺寸与行人的安全有一定的影响；集电弓与架线之间容易产生火花，不允许在瓦斯严重的矿山使用；初期建设时投资较大，但从长远来看，采用架线电机车的总成本要比蓄电池电机车低得多。国内井下架线电网的直流电压有250 V和550 V两种。

蓄电池式电机车是用蓄电池供给电能。蓄电池一般在井下电机车库进行充电。电机车上的蓄电池组用到一定程度后，可取下换上充好电的蓄电池。这种电机车的优点是无火花引爆危险，适合在有瓦斯的矿井使用；不须架线，使用灵活，对于产量小、巷道不太规则的运输系统和巷道掘进运输很适用。其缺点是须设充电设备；初期投资大；用电效率低, 运输费用较高。一般出矿阶段采用架线式电机车，开拓阶段运输可采用蓄电池电机车用以克服外部条件限制。在有爆破性气体的回风巷道，不应使用架线式电机车，髙硫和有自然发火危险的矿井，应使用防爆型蓄电池电机车。

除上述两种电机车外，还有复式能源电机车，主要可分为架线一蓄电池式电机车和架线一电缆式电机车。架线一蓄电池式电机车上有自动充电器，可利用架线电源随时对车载蓄电池自动充电，无须经常到充电室充电，可提高机车的利用率；还可直接开进开拓掘进巷道，使用机动灵活；架线一电缆式电机车在运输大巷工作时，直接从架线获取电能；在不便装设架线的区域行驶时，可由电缆供电，但用电缆供电的运输距离不能超过电缆的长度。

内燃机车不需架线，投资低，非常灵活。但构造复杂，废气污染空气，需在排气口装废气净化装置，并加强巷道通风。这种机车目前国内仅有少数矿山在通风良好的平碉地表联合区段以及地表运输使用，国外矿山使用较多。

矿用车辆有运送矿石(废石)的矿车、运送人员的人车、材料车、炸药车、水车、消防车及卫生车等专用车辆。

2) 无轨运输

地下矿山釆用无轨自行设备运输始于20世纪60年代，随着地下无轨设备的完善，地下无轨开釆技术也得到了迅速的发展。

地下矿用汽车是专为地下矿山设计的自行车辆，是实现无轨开釆技术的主要运输车辆，具有机动、灵活、多能、经济的优越性。地下矿用汽车广泛应用于条件适宜的各类地下矿山进行强化开采，不但可以提高地下矿山的劳动生产率和产量，促使生产规模不断扩大，而且还改变了该类矿山的回釆工艺、釆矿方法和掘进运输系统。特别是随着近些年矿山自动化、智能采矿等技术和系统的发展，促使地下矿山朝着无轨开采的无人化方向迈进。

(1) 地下矿用汽车运输的主要优点是：

① 机动灵活，适用范围广，生产潜力大。可将采掘工作面的矿岩直接运送到各个卸载场地而不需中途转运，卸矿地点也不受限制；人员、材料、设备亦可不经转运直接到达工作面。
② 在一定的条件下，釆用地下矿用汽车运输可以适当节省设备、钢材和人员。
③ 在竖井全套设施建成前，有可能提前出矿；也便于釆取边缘和零星矿体釆矿运输工作。
④ 在运距合理条件下，地下矿用汽车运输生产环节少，能显著提高劳动生产率。

(2) 地下矿用汽车运输存在的缺点是：

① 地下矿用汽车虽然有废气净化装置，但柴油发动机排出的废气污染井下空气，目前仍不能彻底解决。通常釆用加强通风等措施，增加了通风设备等方面的费用。
② 由于地下矿山道路路面质量不好，轮胎消耗量大，备件费用增加。
③ 维修工作量大，需要技术熟练的维修工人和装备良好的维修车间。
④ 为了便于地下矿用汽车的行驶，要求的巷道断面尺寸较大，增加了开拓费用。

(3) 地下矿用汽车与地面自卸式汽车相比，在结构上通常有以下特点：

① 能拆装，方便大件下井。
② 釆用饺接式底盘、液压转向，车体宽度窄，转弯半径较小。
③ 车体高度低，一般为2~3m,适合在狭窄低矮的井下空间作业，重心低，加大了爬坡能力。
④ 行驶速度低，其发动机功率较小，从而减少了尾气排放量。

3) 带式输送机运输

带式输送机运输是一种连续运输方式，主要用来运输矿岩，也可运输材料和人员。这种运输方式生产能力大、安全可靠、操作简单、自动化程度高。随着高强度输送带的使用，带式输送机运输已具有长距离、大运量、高速度的特点，符合现代矿山设备高效运输的要求。

带式输送机运输在地下矿的使用受到矿岩块度、运量、巷道倾角、弯道等的限制。通常只能运送经过粗碎的矿岩(块度小于350 mm),且只适宜使用在运量较大、巷道倾角较小、没有弯道的情况下。

地下带式输送机运输按其使用场所和完成的运输任务可分为：①采场带式输送机运输，它直接从釆矿工作面接受和运输矿岩。②集矿带式输送机运输，它从两台或多台带式输送机接受矿岩。③干线带式输送机运输，它运输地下开釆的全部矿岩，包括经平巷、斜井至地表的带式输送机运输。

带式输送机按基本结构一般可分为基本型和特殊型两种,基本型又分为平形和槽形两种。目前，具有代表性的特殊型带式输送机有深槽带式输送机、波纹挡边带式输送机、花纹带式输送机、管状带式输送机、气垫带式输送机、压带带式输送机、弯曲带式输送机等。

带式输送机运输实现了物料运输过程的连续化。与其他输送设备相比，有以下特点： ①输送能力大。国内带式输送机最大输送量已达到8400 t∕h,国外带式输送机最大输送量已达到37500 t∕h_o②输送距离长。只要有足够的带强，从技术角度看，带式输送机在输送距离上是没有限制的。国内带式输送机单机长度已达到15. 84 km_o③地形适应能力强。带式输送机可以从空间和水平面的适度曲线上适应地形，从而减少转运站等中间环节，降低基建投资，从而从空间或平面上避免与公路、铁路、山川、河流、城市等发生干扰。④结构简单、安全可靠。带式输送机的可靠性已为工业领域的诸多应用实例所验证。⑤运营成本低。带式输送机系统单位输送量所消耗的工时和能源，在所有散装物料运输工具或设备中通常是最低的，且维修简单、快捷。⑥自动化程度高。带式输送机输送工艺流程简单, 动力设备集中程度、可控度高，易实现自动化。⑦具有受天气影响程度低、寿命长等特点。

二、矿井通风

在井下，由于开采作业和矿物的氧化等原因，空气成分会发生变化，主要表现为氧气减少，有毒有害气体增加，矿尘混入，温度、湿度、气压变化等。这些变化对工人的健康和安全生产造成危害和影响。为了保证工人的身体健康和适宜的劳动条件，保证安全持续地生产，需要把地面上的新鲜空气送到井下，将井下的污浊空气排至地面，这就是矿井通风的目的。

(—)矿井通风系统

为了把足够的新鲜空气沿着一定的方向和路线送到井下采掘工作面，同时又以一定的方向和路线把采掘工作面的污浊空气排出矿井，就必须要求矿井有合理的通风系统。

1-按全矿统一或分区分类

一个矿井构成一个整体的通风系统称为统一通风。一个矿井划分成若干个相对独立的通风系统，各个系统均有各自的进风、排风井巷和通风动力，井巷间虽有联系，但风流互不干扰，相互独立，称为分区通风。

统一通风具有排风比较集中、使用的通风设备较少、便于集中管理等优点。对于开采范围不大、通地表出口不多的矿井，特别是深矿井，采用全矿统一通风比较合理。

分区通风具有风路短、阻力小、漏风少、能耗低以及网路简单、风流易于控制、有利减少污风串联和风量按需分配等优点，能收到较好的通风效果。因此，在一些矿体埋藏较浅且分散的矿山或开釆浅部矿体和通地面的井巷较多的矿井，广泛应用分区通风。

分区通风可按矿体分区、按采区分区和按阶段水平分区。

2.按进风井、排风井的布置分类

每一个通风系统至少要有一个可靠的进风井和一个可靠的排风井。通常以罐笼提升井兼作进风井，有些矿井也采用专用进风井。因排风风流中含有大量有毒气体和粉尘，排风井一般均为专用。

按进风井与排风井的相对位置，可分为中央式、对角式和中央对角混合式3种不同的布置形式。

1）中央式

进风井、排风井均位于矿体走向中央，风流在井下的流动路线是折返式的，如图3-7所示。

图3-7中央式通风系统示意图

中央式布置具有基建费用少、投产快、地面建筑集中、便于管理、井筒延深工作方便、容易实现反风等优点。中央式布置多用于开采层状矿体。

2）对角式

进风井在矿体一翼，排风井在矿体另一翼，称为单翼对角式，如图3-8所示；进风井在矿体中央，回风井在两翼，称为两翼对角式，如图3 -9所示；当矿体走向很长，进

风井和排风井沿走向间隔布置或矿体厚度大，进风井、排风井环绕矿体周围间隔布置，称间隔对角式。对角式通风时，风流在井下的流动路线是直向式的。

图3-8单翼对角式通风系统示意图

图3-9两翼对角式通风系统示意图

对角式布置具有风流线路短、风压损失小、漏风少、矿井生产期间风压较稳定、风量分配较均匀、排出地表的污风距工业场地较远等优点。金属矿山普遍采用对角式布置方式。

3）中央对角混合式

当矿体走向长、开采范围广，采用中央开拓，可在矿体中部布置进风井、排风井，用于解决中部矿体开采时的通风；在矿井两翼另开掘排风井，解决边远矿体开釆时的通风, 整个矿体既有中央式又有对角式，形成中央对角混合式。

进风井、排风井的布置形式，虽可归纳为上述几种，但由于矿体赋存条件复杂，开拓、开采方法各异，在矿井设计和生产实践中，要根据各矿的具体条件，因地制宜地进行布置，而不受上述几种的局限。

3.按风机工作方式分类

风机工作方式有压入式、抽出式和压抽混合式3种。

1）压入式

压入式通风是使整个通风系统在压入式主要通风机作用下，形成高于当地大气压力的正压状态。压入式通风由于风流集中、风量大，在进风段造成较高的压力梯度，可使新鲜风流沿指定的通风路线迅速送入井下，避免受其他作业所污染，风质好。

压入式通风的缺点是风门等风流控制设施需要设在进风段。由于运输、行人频繁，不易管理与控制，井底车场漏风大。在排风段主要通风机形成低压力梯度，不能迅速地将污风按指定路线排出风井，使井下风流紊乱。加上自然风流的干扰，甚至会发生风流反向、污染新风的现象。

2）抽出式 .

抽出式通风是使整个通风系统在抽出式主要通风机的作用下，形成低于当地大气压力的负压状态。抽出式通风由于排风集中、排风量大，在排风侧造成高压力梯度，使各作业面的污风迅速向排风道集中，排风系统的烟尘不易向其他巷道扩散，排烟速度快。这是抽出式通风的一大优点。此外，风流的调节控制设施均安设在排风道中，不妨碍行人运输，管理方便，控制可靠。

抽出式通风的缺点是：当排风系统不严密时，容易造成短路吸风现象。特别是当采用崩落法开采、地表有塌陷区与采空区相连通的情况下，这种现象更为严重。此外，作业面和整个进风系统风压较低，各进风风路之间受自然风压影响，容易出现风流反向，造成井下风流紊乱。抽出式通风系统使主提升井处于进风地位，北方矿山还要考虑冬季提升井防冻。

我国金属和其他非煤矿山大部分采用抽出式通风。

3）压抽混合式

压抽混合式通风是在进风侧和排风侧都利用主要通风机控制，使进风段、排风段在较高的风压和压力梯度作用下，风流可按指定路线流动，排烟快，漏风减少，也不易受自然风流干扰而造成风流反向。这种通风方式兼压入式和抽出式两种通风方式的优点，是提高矿井通风效果的重要途径。

压抽混合式通风的缺点是：所需通风设备较多，且不能控制需风段的风流，入风侧井底车场和排风侧塌陷区的漏风仍存在，但程度上要小得多。

选择通风方式时，地表有无塌陷区或其他难以隔离的通道是一个十分重要的因素。对于开釆含有放射性元素或矿岩有自燃危险的矿井，应釆用压入式或以压入式为主的压抽混合式，亦宜采用多级机站可控式。对于无地表塌陷区或虽有塌陷区但可以通过充填、密闭能够保持排风道有良好严密性的矿井，应釆用抽出式或以抽出式为主的压抽混合式。对于开采有大量地表塌陷区，且排风道与釆空区之间不易隔绝的矿井，或由露天开釆转入地下开采的矿井，应采用以压入式为主的压抽混合式或多级机站可控式。

主要通风机的安装地点一般在地面，也可安装在井下。安装在地面的优点是：安装、检修、维护管理都比较方便；不易受井下灾害所损坏。缺点是：井口密闭、反风装置和风碉的基建费用高且短路漏风大；当矿井较深、工作面距主要通风机较远时，沿途漏风量大；在地形条件复杂的情况下，安装、建筑费用较高。主要通风机安装在井下的优点是：主要通风机装置漏风少；风机距需风段较近，沿途漏风少；可同时利用较多井巷入风或排风，可降低通风阻力；密闭工程量较少。其缺点是：安装、检查、管理不便，易受井下灾害破坏。

（二）矿井通风设备

1. 风机分类

目前矿井用风机有两种，一种是轴流式风机；另一种是离心式风机。轴流式风机的特点是进风方向与出风方向成一直线，并与轴平行。当工作轮不停地转动时，由于叶片为机翼形，与旋转面成一定夹角，因此在叶片前进的后方产生低压区吸入空气，叶片前进的前方产生高压区压出空气。离心式风机的特点是进风方向与出风方向互相垂直。当工作轮在螺旋形机壳内旋转时，由于叶片产生的离心力，在机壳内使空气沿着叶片运动的路线从工作轮的切线方向流动。这样，在工作轮的中心部分产生低压区，吸入空气；轮缘部分产生高压，把空气从扩散器压出去。

轴流式风机和离心式风机相比较，前者效率高、质量轻，动轮叶片的角度可以调整。目前金属矿山应用较为广泛，但其噪声大，维修复杂。

矿井使用的风机根据用途不同分为：用于全矿通风的风机，即主要通风机；用于加强某一区段通风的风机，即辅助通风机；用于独头工作面通风的通风机，即局部通风机。

2. 风机的工作方式

风机的工作方式可分为压入式、抽出式、压入与抽出联合式3种。

3. 反风装置

主要通风机必须有反风装置。当矿井发生火灾和矿尘爆炸时，为防止灾害扩大及适应救护工作的要求，有时需要改变矿井风流方向。反风装置与风机类型有关，图3-10为轴流式风机常用的反风道反风装置。在反风时提起闸门1,放下闸门2_o

（三）矿井通风构筑物

用于引导、遮断和调节风流的装置，统称为通风构筑物。

通风构筑物可分为两大类，一类是通过风流的构筑物，包括风桥、导风板、风障和调节风窗；另一类是遮断风流的通风构筑物，包括密闭墙和风门等。

1.风桥

当通风系统中的进风道与排风道交叉时，为使新风与污风互相隔开，需构筑风桥。对风桥的要求是坚固、严密、漏风少、风阻小，通过风桥的风速应小于10 m∕s_o

在巷道交叉处的上部矿岩中开凿的风桥称绕道式风桥，它漏风最少，能通过较大风量，适用于主要风路中。

在巷道交叉处挑顶，可砌筑混凝土风桥，它比较坚固，可用于风量不超过20 m³∕s的巷道；亦可架设简易的铁筒风桥，铁筒可制成圆形或炬形，铁板厚度不小于5 mm,适用于风量小于10 m³∕_s的次要风路中。

通风机

井盖

T扩散器

反风道

通风机

反风道

并盖

图3-10反风装置示意图

2. 导风板

在矿井通风中应用以下几种导风板。

(1) 引风导风板。压入式通风的矿井，为防止井底车场漏风，在入风石门与阶段运输巷道交叉处，安设引导风流的导风板，利用风流动压的方向性，减少短路漏风。导风板可用木板、铁板或混凝土板制成。进风巷道与运输巷道的交叉角可取45。，巷道转角和导风板均应做成圆弧形，导风板长度应超过巷道交叉口一定距离(O.5~l m)_o
(2) 降阻导风板。在流过风量较大的巷道直角转变处，为降低通风阻力，可用铁板制成机翼形或普通弧形导风板，减少风流冲击的能量损失。直角转弯处导风板的敞角可取 100°,安装角可取45^o~50^o_o安装导风板后，可使直角转弯的局部阻力系数降到原来的 1/4 ~1/3。
(3) 汇流导风板。在井巷三岔口处，当两股风流对头相遇汇合在一起时，可安设人字形的导风板，减少风流对撞时的冲击能量损失。

3. 纵向风障

纵向风障是沿巷道长度方向砌筑的风墙。它将巷道隔成两个格间，一格进风，另一格排风。纵向风障可在长独头巷道掘进通风时应用。盘古山钙矿利用纵向风障构成了梳式通风网路，消除了污风串联。纵向风障可用木板、砖石或混凝土构筑。

4. 密闭墙

密闭墙又称挡风墙，是遮断风流的构筑物，通常砌筑在非生产的巷道里，可用砖石或混凝土砌筑。临时性密闭可用木柱、木板和废旧风筒布钉成。

天井的密闭可在天井上口用木板、钢板或水泥板修筑。在受爆破冲击波影响较大的地点，可用悬吊式密闭。在天井口水平放置两根钢梁，用钢绳悬挂吊板，深入井口下1~ 1.5m,在吊板上堆放数层破袋，再用泥土、碎石填满缝隙。这种悬吊式密闭具有一定的抗震能力。

5. 风门

在通风系统中，既需要隔断风流，又需要行人或通车的通路，要建立风门。在排风过程中，只行人不通车或通车不多的地方，可构筑普通风门。在行人和通车比较频繁的主要运输道内应构筑自动风门。

普通风门可用木板或铁板制成。木制风门的门扇与门框之间呈斜面接触，比较严密, 结构坚固。风门开启方向要迎着风流，使风门关闭后，受风压作用而保持严密。门框与门轴均应倾斜80。~85。，使风门能借本身自重而关闭。为防止漏风和保持风流稳定，应同时设置两道或多道风门。

6. 测风站

为了准确地测定风量，在矿井各主要进风巷道和排风巷道内应设置测风站。建立测风站有以下要求。

(1) 测风站应设在直线巷道内，站内不得有任何障碍物，巷道周壁应平整光滑。
(2) 测风站的长度应大于4m,断面应大于4m²_o
(3) 站前、站后的直线段巷道长度应大于IOm_o

三、矿井排水

矿井排水是战胜水害的重要手段之一，尤其是含水矿床在没有得到彻底疏干的情况下，必须依靠矿井排水，以保证在安全的条件下顺利地进行生产。

(-)排水方式

矿山排水方式有两种：自流式排水和扬升式(也叫压升式)排水。在地形许可的条件下，利用平碉自流排水是最经济、可靠的，应尽量釆用。在地形受限制的矿井，采用扬升式排水，依靠水泵将水排至地面。扬升式排水又分为固定式和移动式两种。井下水泵房都是固定式的，只有在掘进竖井和斜井时，才将水泵吊在专用钢丝绳上，随掘进面前进而移动。

平碉排水的水沟断面多为倒梯形，有效断面积应取决于通过的水量，一般为0.05 ~ 0.15 m²,巷道纵向坡度为3%。~5%。，水的正常流速为0.4~0.6m∕s°

(二)排水系统

矿山同时工作的阶段数目较多，其排水系统的布置方式也很多。合理地选择排水系统，对提高釆掘进度和安全生产都有很重要的意义。

(1) 每个水平(即每个阶段的主要运输水平)各自设置水泵房直接排水。这种排水系统的优点是各水平有独立的排水系统；缺点是每个水平都需要设置水泵和独立的管路, 井筒内管路多，管理、维修复杂。
(2) 当下部水平涌水量小、上部水平涌水量大时，可在下部水平安设辅助水泵，将水排至上部水平，再由上部水平主水泵房集中排至地表。
(3) 当下部水平涌水量大、上部涌水量小时，可用钻孔、管道、放水天井等办法将上部水平的水放至下部水平，再由下部水平集中排至地表。这种系统的优点是简单、基建费用低(减少了水泵、管子以及开掘碉室和各种联络道的费用)、管路敷设简单、管理费用低；缺点是上部水平的水流到下部水平后再排出，增加了电能消耗。这种排水系统用得比较多。但有突然涌水危险的矿井，主水泵房不应设在最低水平。

（三）排水设备和管路

1. 排水设备

地下矿山釆用的排水设备很多，最常用的是卧式电动离心式水泵。它包括外壳和叶轮（也称动轮），下面装有吸水管，上面装有排水管。当扬程小时采用单级水泵；当扬程大时采用多级水泵，即在一根轴上串联若干个叶轮，最多可串联n ~12个叶轮。除此之外，在吸水管上装有带底阀的过滤罩，在排水管上装有闸阀、止逆阀、旁通管和放水管，同时在水泵上装有灌水漏斗和放气嘴以及在水泵的出入口处分别装压力表、真空计。

水泵的台数和能力应根据雨季的长短、涌水量的大小和扬程的高低来决定。必须有足够的备用水泵。

井下主要排水设备应包括工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵应能在20 h内排出一昼夜正常涌水量；工作水泵和备用水泵应能在20 h内排出一昼夜的设计最大排水量。备用水泵能力不小于工作水泵能力的50% ；检修水泵能力不小于工作水泵能力的 25%。只设3台水泵时，水泵型号应相同。

2. 排水管路

排水管路包括排水管道和吸水管道。一般矿井所用的普通排水管有：铸铁管、钢管、无缝钢管。

使用铸铁管的优点是经济、耐用，但质量大。在平巷和斜井，尤其是在露天矿中更为适用。当它用作垂直排水管时，其总长度不能超过IoOm_）水压不超过10 k_g∕cm²_O

有的矿井水是酸性水，具有腐蚀性，必须对排水管进行防腐处理，并使用耐酸水泵，以提高使用寿命。防腐的方法主要是在管内外壁涂喷生漆、沥青等防腐物质。

排水管道的敷设主要是垂直管道的安装问题。井筒内的排水管安装在管子间时，应充分考虑安装和检修空间。排水管由水泵房进入井筒的拐弯处时，应设置弯管支座以承担管重和水柱重。拐弯处的排水管用支座曲管连接，此支座曲管固定在弯管支座上。当管道长度大于20Om时，可将整个管道分成数段，每段均设置支承管，分别承担每段管道的重量。支承管固定在中间承架上，中间承架的一端插入井壁。为避免管道纵向弯曲，在一定距离内应设有导向管夹子。为适应温度变化引起管道胀缩，每隔一定距离安设伸缩节。

由于矿井水中含有较多杂质，经过一定时间后，在排水管壁上形成相当厚的积垢。管道内积垢增加，相对减小了管道内径，致使内壁的摩擦阻力增加，增大了电能的消耗，同时还减少了水泵的扬水量。因此，无论从技术上、经济上或安全的角度看，都必须认真地清洗管道。

（四）主水泵房的布置

主水泵房一般设在提升材料井附近。要求碉室坚固、干燥，照明和通风良好；便于设备的运转和修理；无火灾也无爆炸气体钻入其中的危险；严密封闭，防止涌水量突然增大时受到水害。由于主水泵用电量比较大，一般常和中央变电所连接在一起，并设防火墙隔开。

井底主要泵房的出口应不少于两个，其中一个通往井底车场，其出口应装设防水门；另一个用斜巷与井筒连通，斜巷上口应高出泵房地面标高7m以上。泵房地面标高，应高出其入口处巷道底板标高0.5 m (潜没式泵房除外)。

由于主水泵房经吸水井与水仓相通，因此在吸水井中必须安设防水阀或闸门，以备在必要时能够与水仓隔绝。采用大型水泵时，为检修时起重的需要，应设有能承受3~5t手动滑车的工字梁。

为了集中、沉淀和排出矿井水，在水泵房旁应设置水仓。水仓的容积应能容纳4h正常涌水量。为便于轮流清理，水仓应由两部分独立的巷道构成，并分别与水泵的抽水井相通。水仓应经常清理，至少应在每年雨季之前清理一次。

四、矿山充填系统

(-)充填工艺

I-充填材料的输送方法

(1) 水力输送。在地面充填制备站，经过充填管路，利用倍线自重输送，或用泵将水砂充填或胶结充填材料送往井下采场进行充填。
(2) 风力输送。一般是在井下设置充填站，制备胶结充填或干式充填材料，再通过管路，用压气输入采场进行充填。
(3) 机械充填。干式充填材料经常是通过充填井下井，再转运到采场，通过电耙或抛掷机进行充填。充填用混凝土或通过地表搅拌，垂直管路下井，或在井下设制备站制备，然后送到釆场，再用电耙或抛掷机充填。

目前国内外均是以水力充填为主。无论是风力充填还是机械充填，均有辅助的输送充填料下井问题，环节多，工艺较复杂。但风力充填机和抛掷机充填有充填密度大、接顶好的优点。在某些采矿方法，如上向及下向进路充填法中，可充分显示出其优越性。

2.水力充填工艺

1) 流体类型的确定

从流变学角度出发，水力输送可分为牛顿流的非均质流和非牛顿流的均质流。在非牛顿流的均质流中，经常见到的有与时间因素无关的宾汉流、伪塑性流和屈服伪塑性流以及与时间有关的能变流等。

在一定的输送物料(体重、粒度)条件下，浓度是决定浆体是属于牛顿流非均质流或非牛顿流的均质流的主要因素。

2) 输送牛顿流非均质流充填料

目前我国绝大部分矿山的水力输送水砂充填材料和胶结充填材料均为非均质流。尾砂充填时，尾砂体重为2.7g∕cm3,重量浓度小于67% -69% (视粒度级配)为非均质流。粗砂的水砂充填均为非均质流，这类低浓度的非均质流输送水砂充填，要求充填料有较好的渗透系数，在采场内安装良好的脱水设施，使之及时脱水。

输送非均质流的胶结充填材料，因其含水量大，易产生水泥离析现象，充填体强度低。采场脱水以溢流为主。为减少水平方向的水泥离析，在充填过程中尽可能及时移动采场内的充填软管。

输送非均质流充填料，其含水量大，在脱出的水中，经常含有较多的细粒级固体物料，需及时沉淀处理，应尽量不使之进入水仓。推荐在阶段中设采区沉淀池，固体物料在沉淀池沉淀后，可及时清除，清水流入水仓。

3）输送非牛顿流均质流充填料

输送浆体的浓度提高到一定程度后形成均质流，均质流输送主要用于输送尾砂充填料、尾砂胶结充填料及细砂胶结充填料。其优点在于可防止管路堵塞，有利于减轻管路磨损及减少井下排水及污染。对胶结充填料来讲，更主要的优点是可以大大提高充填体的强度。

3. 全尾砂充填工艺

国内的尾砂充填均用沉砂，经常出现沉砂量不足。溢流尾砂不能筑坝，需釆石筑坝，费用较高，细粒级溢流尾砂对环境造成污染。采用全尾砂充填可以避免和改善上述问题。全尾砂充填的难度在于细粒级尾砂的沉降与脱水,理想条件是在地面制成高浓度的均质流输送至井下，而不在井下脱水。目前主要用于采空区的嗣后充填。

4. 块石胶结充填工艺

此工艺是在采用空场法回采矿房后，用块石充填，再向块石中压注水泥砂浆形成块石混凝土；或将碎石倒入采空区的同时，用管路输送水泥砂浆，形成块石混凝土，再进行矿柱回采。

（二）充填系统

矿山充填系统是以矿山固体废弃物为骨料，以水泥等材料为胶凝材料，通过浓缩、搅拌等工艺制备成一定浓度的充填料浆，然后釆用自流或者泵送的方式输送至井下釆场进行充填的工艺系统。目前，矿山常用的充填骨料为尾砂，也有采用破碎废石、戈壁集料及其他粗骨料的。粗骨料在搅拌阶段通过输送带输送至搅拌系统，工艺相对简单，故不进行详细说明，此处主要针对尾砂充填系统进行介绍。尾砂充填系统主要由尾砂浓缩与存储系统、胶凝材料存储与供料系统、充填料浆搅拌系统、充填料浆输送系统及充填自动化控制系统等子系统构成。

1.尾砂浓缩与存储系统

全尾砂充填矿山一般釆用两种全尾砂浓缩方案，即立式砂仓方案和深锥浓密机方案。

立式砂仓一般由仓顶、溢流槽、仓底及其仓内的造浆管件等组成。仓顶结构包括仓顶房、进砂管、水力旋流器（尾砂分级时）、料位计和人行栈桥等。溢流槽位于仓口内壁或外壁，槽底有朝向溢流管接口汇集的坡度。溢流槽的作用是降低溢流速度，并提高尾砂利用率。仓体是贮砂的主要组成部分，一般用钢筋混凝土构筑或钢板直接焊接而成。最初釆用的是半球形仓底结构，放砂浓度低，易板结。现代立式砂仓一般均改为锥形放砂结构。尾砂泵送至立式砂仓后，釆用自然沉降或絮凝沉降方式，实现尾砂浓密脱水，顶部溢流水通过溢流槽回收利用，底部浓缩的高浓度尾砂浆釆用流态化造浆方式实现放砂充填。

深锥浓密机是继立式砂仓后尾矿浓密的关键设备，适用于处理细粒和微细粒物料，其最大特点就是可以获得较高质量浓度的底流，且生产能力较大。深锥浓密机自由沉降原理与立式砂仓基本一致，但加入了机械动力结构，其结构为中心传动式，主传动为低转速大扭矩涡轮减速机，壳体为钢筋混凝土高架式弹性结构或钢结构，采用深锥钢筋混凝土自防水结构。锥体上部配有控制系统、絮凝剂添加系统及尾矿给料口，均围绕中心竖轴旋转。轴下部装有螺旋、耙架、底流锥刮泥器，槽底有排膏器。

2. 胶凝材料存储与供料系统

根据充填能力，计算出胶凝材料用料，并以此在充填站配置胶凝材料仓，仓内的胶凝材料通过仓顶的螺旋输送与计量系统实现胶凝材料的定量供料。水泥输送一般釆用双管螺旋输送机，计量采用螺旋电子秤或者冲板流量计。近几年，具有集料与输送一体的微粉秤得到长足发展，其具有防水泥仓结拱与冲料功能，给料稳定，在矿山充填系统得到大量应用。

3. 充填料浆搅拌系统

充填料浆搅拌系统根据充填料浆性质的不同采用不同的搅拌工艺与设备。总的来说充填料浆搅拌分一级搅拌和两级搅拌。一级搅拌主要针对两相流浆体，普遍釆用立式搅拌桶。两级搅拌一般针对似膏体或膏体充填。两级搅拌常用配置有一段双轴叶片式搅拌机加二段双轴叶片式搅拌机、一段双轴叶片式搅拌机加高速活化搅拌机。

4. 充填料浆输送系统

充填料浆输送分为自流输送与泵送，在矿山具备自流输送的条件下尽可能采用自流输送方案。自流输送一般要求矿山充填倍线小于6,具体是通过搅拌系统搅拌均匀的充填料浆，先通过充填钻孔到达井下充填中段，然后通过中段水平管路及中段间钻孔实现各中段采场的充填。

在不具备自流输送条件或要采用膏体充填时，需釆用泵送，泵送釆用柱塞泵，充填站搅拌均匀的膏体充填料浆，通过柱塞泵泵送至采场进行充填。

5. 充填自动化控制系统

充填自动化控制系统应具有运行可靠有效、功能齐全、操作简单灵活、扩展容易、维护方便等特点，对充填生产过程进行全面的自动控制与运行监控。自动化控制系统要求能在稳定生产过程及保证充填指标的前提下，尽可能地提高设备生产能力，降低工人劳动强度，降低设备事故率，减少生产成本，提高经济效益。因此，未来充填系统应建立先进的自动化控制系统，以提高工作效率，确保充填质量。

充填站主要控制调节回路如下：

① 尾砂供料流量控制。
② 浓密机放砂流量、浓度监测与控制。
③ 充填料浆配比控制。
④ 充填料浆浓度控制。
⑤ 恒压供水控制。
⑥ 浓密机、水泥仓、水池、搅拌桶的料位监测与控制。
⑦ 充填管路堵塞事故处理。

要实现对充填系统的控制，需要检测下列工艺参数：

① 浓密机、水泥仓及搅拌桶料位。
② 尾砂供料浓度与流量。
③ 浓密机放砂流量和浓度。
④ 水泥给料量。
⑤ 充填料浆流量和浓度。
⑥ 搅拌桶加水流量。
⑦ 供水压力。

针对充填站的工艺特点和自动控制要求,自动控制的关键在于如何按照充填要求合理调节充填料浆的配比和充填浓度，实现系统设备的顺序控制及系统设备的集中监控，以提高充填效果。

五、供配电

(一)矿山电力负荷级别划分

矿山电力负荷分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。

1. 一级负荷

因中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏、重大产品报废、重要原料生产的产品大量报废、重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复，从而给国民经济造成重大损失者，属于一级负荷。

矿山电力一级负荷包括以下几点。

(1) 因事故停电有淹没危险的矿井主排水泵。
(2) 属于下述条件之一的矿井主要风机：

① 有爆炸和火灾危险的矿井(如有瓦斯的煤矿、高硫矿床等)。
② 含有对人有生命危害的气体的矿井(如有気气的铀矿)。

(3) 属于下列条件之一的经常使用的竖井载人提升机：

① 有爆炸、火灾危险或含有对人有生命危害的气体的矿井。
② 无平碉做安全出口，且井深超过15Om_o

(4) 矿井瓦斯抽放泵。

2. 二级负荷

因中断供电将造成主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复，使重点企业大量减产，因而给国民经济造成较大损失的，属于二级负荷。

矿山电力二级负荷包括以下几点。

(1) 露天开采的主排水泵。
(2) 不属于一级负荷的矿井主要风机。
(3) 不属于一级负荷的主要提升机。
(4) 供地下水釆用的空气压缩机。
(5) 主要运输的架空索道与带式输送机。
(6) 牵引变电所。
(7) 釆矿场的生产负荷。
(8) 生产、消防用水水泵。
(9) 水源缺乏地区的生活用水水泵。
(10) 地下釆矿及生产车间的照明。

3. 三级负荷

不属于一级负荷和二级负荷的生产设备和生活福利设施为三级负荷。

（二）电源

在井下，应根据生产规模、涌水量和采矿方法等条件，设置必要数量的主变电所、采区变电所和其他变（配）电所。主变电所的电源一般引自地面总降压变电所或设在井口附近的高压配电所。采区变电所和其他变（配）电所，一般由井下主变电所供电，也可由附近的地面变（配）电所经风井或钻孔供电。

当矿井不深、负荷不大时，电源可引自地面中性点不接地的低压配电系统的架空线路或露天变电所。

鉴于井下电缆敷设环境及运行条件差，事故发生可能性大，维护更换电缆困难，井下主变电所或主水泵房的电源线路不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能担负全部负荷。

（三）井下配电电压

1. 高压配电电压

井下高压电力网的配电电压一般采用6 kV,不超过35 kv；有条件时宜釆用10 kV_o

我国目前井下高压配电电压虽然大多釆用6kV,但当地面采用IokV电压等级时，井下也釆用10 kV作为配电电压就具有明显的经济意义。

2. 低压配电电压

井下低压电力网的配电电压一般采用380 V、660 V；有条件时宜采用1140 V；手持式电力设备的额定电压应不超过127 V；电机车牵引网络电压：交流不超过380 V、直流不超过750 V。

从运行角度看，井下采用660 V电压配电的经济效果是很明显的，在满足同样电压降和送电距离的条件下，电缆截面约为采用380 V时的1/3。也就是说，在使用同样的电缆截面时，其送电距离可增3倍（釆用1140 V时的经济效果就更明显）。这样，可减少釆区变电所的移动次数，甚至可减少供电层次（不需采区变电所），降低电能损耗。随着我国 660 V及以上的电气设备、控制和保护电器产品的系列化，660 V和1140 V配电电压将逐步在各类矿山推广采用。

（四）井下主变电所

井下主变电所是一个带有10 （6）/0. 4 kV或10 （6）/0. 69 kV电力变压器，兼作低压配电用的高压配电所。其主要作用是对井下高压用电设备及井底车场低压用电设备进行配电。当不带电力变压器时，也常称为井下主配电所或井下某阶段高压配电所。

主变电所应设置在靠近负荷中心、电缆进出线方便、通风良好、运输方便且顶、底板岩层稳定的地方。一般井下主排水用电所占比重较大，因此常把主变电所设在井底车场并与水泵房毗邻。

（五）采区变电所

采区变电所设有电力变压器、高压开关及保护装置（如跌落式熔断器）、低压配电屏、照明变压器等变配电设备。其主要作用是把井下主变电所或地面高压配电所的高压电源通过电力变压器转换为适合井下釆掘工作面用电设备需要的低压电源，直接或通过配电点向釆掘工作面的用电设备供电。

按高压应深入负荷中心的原则，采区变电所应尽量靠近采区。釆区负荷中心是随着采矿阶段（水平）的转移和采掘工作面的推进而变动的。因此，釆区变电所的位置应根据釆矿方法、上下阶段（水平）的关系及釆掘速度等因素确定。有的一个阶段（水平）可设多个采区变电所，有的一个采区变电所可以向多个阶段（水平）的采区送电。此外，还应考虑到便于维护、设备运输和进出线方便、通风条件良好等条件。一般设在阶段（水平）运输平巷中或上、下山与运输交叉处。

采区变电所有一级负荷时，应选用两台变压器。一台变压器退出运行时，另一台应保证一级负荷和二级负荷的用电。无一级负荷时，可选用一台变压器。

由于釆掘工作的推进将影响釆区变电所计算负荷的大小。每个采区变电所在运行期间，其负荷将有一个递增、稳定、递减的过程，在选择变压器容量及台数时，应综合考虑这些情况，使其在整个服务期间都能满足生产要求。

（六）采掘工作面供电

釆掘工作面用电设备的电源一般引自采区配电点（或直接由采区变电所引来）。配电点位置是随着采掘工作的进行需要定期搬迁。配电点至受电设备的移动电缆的长度一般不宜超过IOOm_O否则，配电点即应搬迁。

釆矿工作面的用电设备主要有凿岩钻车、电耙绞车、局部风机和装岩机等，其电控设备可以装在机架或特制的移动架上随机移动；也可以装在动力配电箱内（该动力箱安装在配电点），采用带控制芯线的矿用移动橡套电缆，将控制控钮安装在机架上。

配电点应设在支护好的巷道中的壁龛内，壁龛应用非燃烧性材料支护。并不应有滴水和渗水现象。配电点的设备一般采用矿用或具有防水、防尘性能的动力配电箱。

（七）井下照明

1. 照明地点设置

井下所有作业地点、安全通道和通往作业地点的通道均应设照明。

下列场所应设置应急照明：

（1）井下变电所。

（2）主要排水泵房。

（3）监控室、生产调度室、通信站和网络中心。

（4）提升机房。

（5）通风机房。

（6）副井井口房。

（7）矿山救护值班室。

对采用矿灯照明的矿井、安全出口、不兼人行道的带式输送机巷道、非主要巷道交叉处和风门可不设照明。

无爆炸危险地下的釆掘工作面，应采用移动式电气照明。

2. 照明电压

运输巷道、井底车场照明，不超过220 V；釆掘工作面、出矿巷道、天井和天井至回釆工作面之间照明，不超过36 V；行灯电压不超过36 V_o

3. 照明电源

由于井下釆用中性点不接地的低压配电系统，因此，无论釆用哪种照明电压，照明电源都需经照明变压器供电。

为了保证照明不受其他电力负荷的影响，其他电源宜从电力变压器总馈岀开关之前引出。

4.照明线路

井下照明网路一般釆用变压器干线式三相电源供电。三相并行敷设。在三相内要求灯具均匀分配，并保证各相负荷矩基本相等。

照明干线和支线可选用聚氯乙烯电力电缆或塑料绝缘导线。釆用后者接线较方便，干线或支线的截面不宜大于10 mm?。移动式照明线路可釆用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电线或矿用橡套电缆。

六、安全避险系统

(-)紧急避险系统

紧急避险系统是在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障的由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。

1. 建设要求

(1) 金属非金属地下矿山应建设完善紧急避险系统，并随井下生产系统的变化及时调整。建设的内容包括为入井人员提供自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。
(2) 紧急避险应遵循“撤离优先，避险就近”的原则进行设计，并按照设计要求进行建设。
(3) 应为入井人员配备额定防护时间不少于30 min的自救器，并按入井总人数的 10%配备备用自救器。所有入井人员必须随身携带自救器。在自救器额定防护时间内不能到达安全地点或及时升井时，避灾人员应就近撤到紧急避险设施内。
(4) 紧急避险设施的额定防护时间应不低于96 h。紧急避险系统的配套设备应符合相关标准的规定，救生舱及其他纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。紧急避险系统建设完成，经验收合格后方可投入使用。

2. 紧急避险系统设置要求

(1) 每个矿井至少要有两个独立的直达地面的安全出口，安全出口间距不小于30 m；每个生产中段必须有至少两个便于行人的安全出口，并和通往地面的安全出口相通；每个采区必须有两个便于行人的安全出口，并经上、下巷道与通往地面的安全出口相通。安全出口设置的其他要求应符合《金属非金属矿山安全规程)(GB 16423)的要求。
(2) 应编制事故应急预案，制定各种灾害的避灾路线，绘制井下避灾线路图，并按照《矿山安全标志XGB 14161)的规定，做好井下避灾路线的标识。井巷的所有分道口要有醒目的路标，注明其所在地点及通往地面出口的方向，并定期检查维护避灾路线，保持其通畅。
(3) 紧急避险设施的设置应遵守以下要求：

①水文地质条件中等及复杂或有透水风险的地下矿山，应至少在最低生产中段设置紧急避险设施。
② 生产中段在地面最低安全出口以下垂直距离超过300 m的矿山，应在最低生产中段设置紧急避险设施。
③ 距中段安全出口实际距离超过2000 m的生产中段，应设置紧急避险设施。
④ 应优先选择避灾碉室。

'(4)紧急避险设施的设置应满足本中段最多同时作业人员避灾需要，单个避灾碉室的额定人数不大于IOo人。紧急避险设施应设置在围岩稳固、支护良好、靠近人员相对集中的地方，高于巷道底板0.5 m以上，前后20 m范围内应釆用非可燃性材料支护。紧急避险设施外应有清晰、醒目的标识牌，标识牌中应明确标注避灾碉室或救生舱的位置和规格。在井下通往紧急避险设施的入口处，应设有“紧急避险设施”的反光显示标志。

(5)矿山井下压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统、供电系统的管道、线缆以及监测监控系统的视频监控设备应接入避灾碉室内。各种管线在接入避灾酮室时应采取密封等防护措施。

3. 避灾碉室技术要求

(1) 避灾碉室净高应不低于2m,长度、深度根据同时避灾最多人数以及避灾碉室内配置的各种装备来确定，每人应有不低于1.0 m2的有效使用面积。
(2) 避灾碉室进出口应有两道隔离门，隔离门应向外开启；避灾碉室的设防水头高度应在矿山设计中总体考虑。
(3) 避灾碉室内应具备对有毒有害气体的处理能力，室内环境参数应满足人员生存要求。
(4) 避灾碉室内的配备应包括：

① 不少于额定人数的自救器。
② 一氧化碳、二氧化碳及氧气浓度、温度、湿度和大气压的检测报警装置。
③ 额定使用时间不少于96 h的备用电源。
④ 额定人数生存不低于96 h所需要的食品和饮用水。
⑤ 逃生用矿灯，数量不少于额定人数。
⑥ 空气净化及制氧或供氧装置。
⑦ 急救箱、工具箱、人体排泄物收集处理装置等设施设备。
⑧ 避灾碉室内应有使用操作说明。

4. 救生舱技术要求

(1) 救生舱应具备过渡舱结构。过渡舱的净容积应不小于1-2 m³,内设压缩空气幕、压气喷淋装置及单向排气阀。生存舱提供的有效生存空间应不小于每人0∙ 8 m³,应设观察窗和不少于2个单向排气阀。
(2) 救生舱应具有足够的强度和气密性，并有生存参数检测报警装置。
(3) 救生舱应选用抗高温老化、无腐蚀性的环保材料。救生舱外体颜色在井下照明条件下应醒目，宜釆用黄色或红色。
(4) 救生舱应配备在额定防护时间内额定人数生存所需要的氧气、食品、饮用水、急救箱、人体排泄物收集处理装置等，并具备空气净化功能，其环境参数应满足人员生存要求。

5.维护与管理要求

(1) 应指定人员负责紧急避险系统的日常检査与维护，定期对紧急避险系统进行巡视和检查，发现问题及时处理。
(2) 避灾碉室和救生舱配备的食品和急救药品，应保证在保存期或有效期内。
(3) 应对入井人员进行紧急避险设施使用和紧急情况下逃生避灾的培训，确保每位入井人员均能正确使用紧急避险设施和选择正确的避灾线路逃生。
(4) 图纸、技术资料应归档保存。

(二)压风自救系统

压风自救系统是在矿山发生灾变时，为井下提供新鲜风流的系统，包括空气压缩机、送气管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。

1. 建设要求

(1) 金属非金属地下矿山应根据安全避险的实际需要，建设完善压风自救系统。压风自救系统可以与生产压风系统共用。
(2) 压风自救系统应进行设计，并按照设计要求进行建设。
(3) 压风自救系统的空气压缩机应安装在地面，并能在IOmin内启动。空气压缩机安装在地面难以保证对井下作业地点有效供风时,可以安装在风源质量不受生产作业区域影响且围岩稳固、支护良好的井下地点。
(4) 压风管道应采用钢质材料或其他具有同等强度的阻燃材料。
(5) 压风管道敷设应牢固平直，并延伸到井下釆掘作业场所、紧急避险设施、爆破时撤离人员集中地点等主要地点。
(6) 各主要生产中段和分段进风巷道的压风管道上每隔200 ~ 300 m应安设一组三通及阀门。
(7) 独头掘进巷道距掘进工作面不大于100 m处的压风管道上应安设一组三通及阀门，向外每隔200~300 m应安设一组三通及阀门。有毒有害气体涌出的独头掘进巷道距掘进工作面不大于100 m处的压风管道上应安设压风自救装置。
(8) 爆破时撤离人员集中地点的压风管道上应安设一组三通及阀门。
(9) 压风管道应接入紧急避险设施内，并设置供气阀门；接入的矿井压风管路应设减压、消音、过滤装置和控制阀，压风出口压力应为0.1~0.3MPa ,供风量每人不低于 0.3 m³∕min,连续噪声不大于70 dB(A)_o
(10) 压风自救装置、三通及阀门安装地点应宽敞、稳固，安装位置应便于避灾人员使用；阀门应开关灵活。

(H) 主压风管道中应安装油水分离器。

(12) 压风自救系统的配套设备应符合相关标准的规定，纳入安全标志管理的应取得矿用产品安全标志。
(13) 压风自救系统安装完毕，经验收合格后方可投入使用。

2. 维护与管理要求

(I) 应指定人员负责压风自救系统的日常检查与维护工作。

(2) 应绘制压风自救系统布置图，并根据井下实际情况的变化及时更新。布置图应标明压风自救装置、三通及阀门的位置，以及压风管道的走向等。
(3) 应定期对压风自救系统进行巡视和检查，发现故障及时处理。应配备足够的备件，确保压风自救系统正常使用。
(4) 应根据各类事故灾害特点，将压风自救系统的使用纳入相应事故应急预案中，并对入井人员进行压风自救系统使用的培训,确保每位入井人员都能正确使用。
(5) 相关图纸、技术资料应归档保存。

(三)供水施救系统

供水施救系统是在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水的系统，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。

1. 建设要求

(1) 金属非金属地下矿山应根据安全避险的实际需要，建设完善供水施救系统。供水施救系统应进行设计，并按照设计要求进行建设。
(2) 供水施救系统应优先釆用静压供水；当不具备条件时，采用动压供水。
(3) 供水施救系统可以与生产供水系统共用，施救时水源应满足生活饮用水水质卫生要求。
(4) 供水管道应采用钢质材料或其他具有同等强度的阻燃材料。
(5) 供水管道敷设应牢固平直，并延伸到井下釆掘作业场所、紧急避险设施、爆破时撤离人员集中地点等主要地点。
(6) 各主要生产中段和分段进风巷道的供水管道上每隔200 ~300 m应安设一组三通及阀门。
(7) 独头掘进巷道距掘进工作面不大于100 m处的供水管道上应安设一组三通及阀门，向外每隔200~300 m应安设一组三通及阀门。
(8) 爆破时撤离人员集中地点的供水管道上应安设一组三通及阀门。
(9) 供水管道应接入紧急避险设施内，并安设阀门及过滤装置，水量和水压应满足额定数量人员避灾时的需要。
(10) 三通及阀门安装地点应宽敞、稳固，安装位置应便于避灾人员使用；阀门应开关灵活。
(11) 供水施救系统的配套设备应符合相关标准的规定，纳入安全标志管理的应取得矿用产品安全标志。
(12) 供水施救系统安装完毕，经验收合格后方可投入使用。

2. 维护与管理要求

(1) 应指定人员负责供水施救系统的日常检查与维护工作。定期对供水施救系统进行巡视和检查，发现故障及时处理。应配备足够的备件，确保供水施救系统正常使用。
(2) 应绘制供水施救系统布置图，并根据井下实际情况的变化及时更新。布置图应标明三通及阀门的位置，以及供水管道的走向等。
(3) 应根据各类事故灾害特点，将供水施救系统的使用纳入相应事故应急预案中, 并对入井人员进行供水施救系统使用的培训，确保每位入井人员都能正确使用。

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(4)相关图纸、技术资料应归档保存。

(四)通信联络系统

通信联络系统是在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统。

1.建设要求

(1) 金属非金属地下矿山应根据安全避险的实际需要，建设完善有线通信联络系统；宜建设无线通信联络系统，作为有线通信联络系统的补充。
(2) 通信联络系统应进行设计，并按设计要求进行建设。鼓励将通信联络系统与监测监控系统、人员定位系统进行总体设计、建设。
(3) 有线通信联络系统应具有以下功能：

① 终端设备与控制中心之间的双向语音且无阻塞通信功能。
② 由控制中心发起的组呼、全呼、选呼、强拆、强插、紧呼及监听功能。
③ 由终端设备向控制中心发起的紧急呼叫功能。
④ 能够显示发起通信的终端设备的位置。
⑤ 能够储存备份通信历史记录并可进行査询。
⑥ 自动或手动启动的录音功能。
⑦ 终端设备之间通信联络的功能。

(4) 安装通信联络终端设备的地点应包括：井底车场、马头门、井下运输调度室、主要机电碉室、井下变电所、井下各中段釆区、主要泵房、主要通风机房、井下紧急避险设施、爆破时撤离人员集中地点、提升机房、井下爆破器材库、装卸矿点等。
(5) 通信线缆应分设两条，从不同的井筒进入井下配线设备，其中任何一条通信线缆发生故障时，另外一条线缆的容量应能担负井下各通信终端的通信能力。
(6) 通信线缆的敷设应符合《金属非金属矿山安全规程｝(GB 16423)中的相关规定。
(7) 严禁利用大地作为井下通信线路的回路。
(8) 终端设备应设置在便于使用且围岩稳固、支护良好、无淋水的位置。
(9) 通信联络系统的配套设备应符合相关标准规定，纳入安全标志管理的应取得矿用产品安全标志。
(10) 应按《矿山安全标志》(GB 14161)的要求，对通信联络系统的设备设施做好标识、标志。

(H) 通信联络系统建设完毕，经验收合格后方可投入使用。

2.维护与管理

(I) 应指定人员负责通信联络系统的日常检查和维护工作。系统维护人员经培训合格后方可上岗。定期对通信联络系统进行巡视和检查，发现故障及时处理。系统控制中心应有人值班，值班人员应认真填写设备运行和使用记录。

(2) 应绘制通信联络系统布置图，并根据井下实际情况的变化及时更新。布置图应标明终端设备的位置、通信线缆走向等。
(3) 控制中心备用电源应能保证设备连续工作2 h以上。

(4) 应建立设备、仪器台账；设备故障登记、检修表；巡检记录；报警、求救信息报表。
(5) 相关图纸、技术资料应归档保存。

(五)人员定位系统

人员定位系统是由主机、传输接口、分站(读卡器)、识别卡、传输线缆等设备及管理软件组成的系统，具有对携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。

1.建设要求

(1) 井下最多同时作业人数不少于30人的金属非金属地下矿山应建立完善人员定位系统；井下最多同时作业人数少于30人的金属非金属地下矿山应建立完善人员出入井信息管理制度，准确掌握井下各个区域作业人员的数量。
(2) 人员定位系统应进行设计，并按照设计要求进行建设。鼓励将人员定位系统与监测监控系统、通信联络系统进行总体设计、建设。
(3) 人员定位系统应具有以下监测功能：

① 监测携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻等。
② 识别多个人员同时进入识别区域。

(4) 人员定位系统应具有以下管理功能：

① 携卡人员个人基本信息，主要包括卡号、姓名、身份证号、出生年月、职务或工种、所在部门或区队班组。
② 携卡人员出入井总数、个人下井工作时间及出入井时刻信息。
③ 重点区域携卡人员基本信息及分布。
④ 携卡工作异常人员基本信息及分布，并报警。
⑤ 携卡人员下井活动路线信息。
⑥ 携卡人员统计信息，主要包括工作地点、月下井次数、时间等。
⑦ 按部门、区域、时间、分站(读卡器)、人员等分类信息查询功能。
⑧ 各种信息存储、显示、统计、声光报警、打印等功能。

(5) 人员定位系统应满足以下主要技术指标：最大位移识别速度不小于5m/s；并发识别数量不小于80；巡检周期不大于30 s；识别卡与分站(读卡器)之间的无线传输距离不小于10 m_o
(6) 人员定位系统主机应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生产调度室设置显示终端。'
(7) 人员出入井口和重点区域进出口等地点应安装分站(读卡器)。
(8) 分站(读卡器)应安装在便于读卡、观察、调试、检验，且围岩稳固、支护良好、无淋水、无杂物、不容易受到损害的位置。
(9) 主机及分站(读卡器)的备用电源应能保证连续工作2 h以上。识别卡应专人专卡，并配备不少于经常下井人员总数10%的备用卡。每个下井人员应携带识别卡，工作时不得与识别卡分离。应配备检测识别卡工作是否正常的装置，工作不正常的识别卡严禁使用。
(10) 电缆和光缆敷设应符合《金属非金属矿山安全规程)(GB 16423)中的相关规定。
(11) 人员定位系统设备应取得矿用产品安全标志。
(12) 人员定位系统安装完毕，经验收合格后方可投入使用。

2.维护与管理要求

(1) 应指定人员负责人员定位系统的日常检查与维护工作。识别卡发放及信息变更应由专人负责管理。应定期对人员定位系统进行巡视和检查，发现故障及时处理。在故障期间，若影响到对井下人员情况的监控，应采用人工监测，并做好记录。
(2) 应建立设备、仪表台账；设备故障登记表；检修记录；巡检记录。
(3) 应绘制人员定位系统布置图，并根据实际情况的变化及时更新。布置图应标明分站(读卡器)等设备的位置、信号线缆和供电电缆走向等。
(4) 应每3个月对人员定位系统信息资料、数据进行备份,备份数据应保存6个月以上。
(5) 相关图纸、技术资料应归档保存。

(六)监测监控系统

监测监控系统是由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息釆集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度,以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态、地压等。

1.建设要求

(1) 金属非金属地下矿山应依据《金属非金属矿山安全规程XGB 16423)的要求和矿山实际建设完善监测监控系统。监测监控系统应进行设计，并按设计要求进行建设。鼓励将监测监控系统与人员定位系统、通信联络系统进行总体设计、建设。
(2) 监测监控系统应能实现以下管理功能：

① 实时显示各个监测点的监测数据，并可以图表等形式显示历史监测数据。
② 设置预警参数，并能实现声光预警。
③ 视频监控应支持按摄像机编号、时间、事件等信息对监控图像进行备份、查询和回放。

(3) 监测监控中心设备应有可靠的防雷和接地保护装置。
(4) 主机应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生产调度室设置显示终端。
(5) 井下分站应安装在便于人员观察、调试、检验，且围岩稳固、支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或碉室中，安装时应垫支架或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于 0. 3 m_o
(6) 应配备分站、传感器等监测监控设备备件,备用数量应能满足日常监测监控需要。
(7) 主机和分站的备用电源应能保证连续工作2 h以上。
(8) 传感器的数据或状态应传输到主机。
(9) 电缆和光缆敷设应符合《金属非金属矿山安全规程XGB 16423)中6. 5. 2的相关规定。
(10) 监测监控系统应具有矿用产品安全标志。

(H)监测监控系统安装完毕和大修后，应按产品使用说明书的要求进行测试、调校，经验收合格后方能使用。

2. 有毒有害气体监(检)测要求

(1) 地下矿山应配置足够的便携式气体检测报警仪。便携式气体检测报警仪应能测量一氧化碳、氧气、二氧化氮浓度，并具有报警参数设置和声光报警功能。
(2) 人员进入独头掘进工作面和通风不良的采场之前，应开动局部通风设备通风，确保空气质量满足作业要求；人员进入采掘工作面时，应携带便携式气体检测报警仪从进风侧进入，一旦报警应立即撤离。
(3) 鼓励有条件的矿山企业采用传感器对炮烟中的一氧化碳或二氧化氮进行在线监测，一氧化碳或二氧化氮传感器的设置应符合以下要求：

① 每个生产中段和分段的进、回风巷靠近采场位置应设置一氧化碳或二氧化氮传感器。
② 压入式通风的独头掘进巷道，应在距离回风出口 5 ~10m回风流中设置一氧化碳或二氧化氮传感器；抽出式和混合式通风的独头掘进巷道，应在风筒岀风口后IO-15 m 处设置一氧化碳或二氧化氮传感器。
③ 带式输送机滚筒下风侧IO-15 m处应设置一氧化碳和烟雾传感器。
④ 传感器应垂直悬挂，距巷壁应不小于0.2m_o 一氧化碳传感器和烟雾传感器距顶板应不大于0.3m,二氧化氮传感器距底板应不高于1. 6 m₀

(4) 一氧化碳报警浓度不应高于24 X W⁶,二氧化氮报警浓度不应高于2,5×10-⁶_o
(5) 开采高含硫矿床的地下矿山，还应在每个生产中段和分段的进、回风巷靠近采场位置设置硫化氢和二氧化硫传感器。开釆有自然发火危险矿床的地下矿山，还应定期采用便携式温度检测仪进行检测。硫化氢和二氧化硫传感器的安装位置距底板应不高于 l∙6m,温度和烟雾传感器距顶板应不大于0.3 m_o硫化氢报警浓度不应高于6.6x10”，二氧化硫报警浓度不应高于5.3 ×10^⁶_o
(6) 开釆含铀(针)等放射性元素的地下矿山，应监测井下空气中氣(针射气)及其子体浓度，気及其子体的监测应符合《铀矿山空气中氮及氮子体监测方法XEJ 378) 的规定。

3. 通风系统监测

(1) 井下总回风巷、各个生产中段和分段的回风巷应设置风速传感器。
(2) 主要通风机应设置风压传感器，传感器的设置应符合《金属非金属地下矿山通风技术规范》(AQ 2013. 3)中主要通风机风压的测点布置要求。
(3) 风速传感器应设置在能准确计算风量的地点。
(4) 风速传感器报警值应根据《金属非金属地下矿山通风技术规范》(AQ 2013.1) 确定。
(5) 主要通风机、辅助通风机、局部通风机应安装开停传感器。

4. 视频监控

(1) 提升人员的井口信号房、提升机房，以及井口、马头门(调车场)等人员进出场所，应设视频监控。
(2) 紧急避险设施及井下爆破器材库、油库、中央变电所等主要碉室，应设视频监控。安装在井下爆破器材库和油库的视频设备应具备防爆功能。
(3) 井口提升机房应设有视频监控显示终端，用于显示井口信号房、井口、马头门 (调车场)等场所的视频监控图像。
(4) 视频监控的功能与性能设计、设备选型与设置、传输方式、供电等应符合《视频安防监控系统工程设计规范XGB 50395)的规定。
(5) 视频监控图像质量的性能指标应符合《民用闭路监视电视系统工程技术规范》 (GB 50198)的规定。

5. 地压监测

(1) 对于在需要保护的建筑物、构筑物、铁路、水体下面开釆的地下矿山，应进行地压或变形监测，并应对地表沉降进行监测。
(2) 存在大面积采空区、工程地质复杂、有严重地压活动的地下矿山,应进行地压监测。
(3) 变形监测的等级和精度要求应满足《工程测量规范＞(GB 50026)有关要求。

6. 维护与管理

(1) 应制定监测监控系统运行维护管理制度及监测监控人员岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。
(2) 应指定人员负责监测监控系统的日常检査与维护工作。
(3) 监测监控设备应定期进行调校，传感器经过调校检测误差仍超过规定值时，应立即更换。
(4) 系统发出报警信息时，监测监控中心值班人员应按规定程序及时处置，处置结果应记录备案。
(5) 应建立监测监控设备台账；监测监控设备故障登记表；监测监控检修记录表; 监测监控巡检记录表；传感器调校记录表；报警记录月报表。
(6) 报警记录月报表应包括打印日期和时间、传感器设置地点、所测物理量名称、报警次数、对应时间、解除时间、累计时间、每次报警的最大值、对应时刻及平均值、每次采取措施时间及采取措施内容等。
(7) 应绘制监测监控系统布置图，并根据实际情况的变化及时更新。布置图应标明传感器、分站等设备的位置，以及信号线缆和供电电缆走向等。
(8) 每3个月应对监测监控数据进行备份，备份的数据保存时间应不少于2年，视频监控的图像资料保存时间应不少于1个月。
(9) 相关图纸、技术资料应归档保存。

第三节矿山地压灾害防治技术

一、矿山地压概述

矿床开釆过程中，地压显现往往给釆矿工作带来巨大灾难，不仅危害生产安全，而且会使矿山局部停产，甚至毁灭整个矿山。

地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支护体的作用力。地压的大小，不仅与岩体的应力状态、岩体的物理力学性质、岩体结构有关，还与工程性质、支护类型及支护时间等因素有关。地压会引起围岩及护体的变形、移动和破坏，称为地压现象。在脆性岩体中，可能发生冒顶、片帮等围岩的破坏现象；在塑性岩体中，表现为巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等现象。

当围岩中的应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷可以不加支护而能在一定时期内维持稳定。当围岩中的应力超过了围岩强度极限时，为了维护井巷断面形状，并保持其稳定，必须采取支护，这时的地压是由围岩和支护体共同承受。

地压的显现使岩体产生变形和各种不同形式的破坏。

为了便于分析各种不同性质的地压，按其表现形式，将地压分为变形地压、散体地压（亦称松动地压）、冲击地压、膨胀地压4类。

变形地压是指在大范围内岩体因变形、位移受到支护体的抑制而产生的地压。

散体地压（亦称松动地压）是在一定范围内，滑移或塌落的岩体以重力的形式直接作用于支护体上的压力。

冲击地压又称岩爆，它是在围岩积累了大量的弹性变形能之后，突然释放出来时所产生的压力。

膨胀地压是由于巷道围岩膨胀而产生的压力。

根据地压在金属非金属矿山中的表现形式，将地压分为井巷地压、釆场地压和冲击地压3种。

1. 井巷地压

井巷破坏的原因主要是围岩应力超过了岩体的强度,因此,井巷维护的基本原则是提高围岩强度,降低围岩应力,改善围岩的应力状态,以便充分利用围岩的自身抗力去支撑井巷地压。

2. 采场地压

釆场地压是指在地下开釆过程中，矿岩对釆场或釆空区围岩及矿柱所施加的载荷。这是由于地下矿体采出后所形成的采掘空间破坏了原岩的自然平衡状态,致使岩体应力重新分布，引起采场围岩变形、移动或破坏等一系列地压现象。这些地压现象的发生和发展过程称为采场地压显现。

采场的规模远远大于井巷，但由于采场空间的形状、体积、分布状况、形成及存留时间等方面的特殊性，采场地压与巷道地压有相当大的差异，归纳起来采场地压具有暴露空间大、复杂性、多变性、显现形式的多样性、控制采场地压的难度大等特点。

当矿体的围岩完整、稳定时，可采用空场法开采地下资源。空场法（包括留矿法）的釆场地压显现，从时间和空间上看，大体可分为开釆初期采场回釆期间的局部地压显现和开釆中、后期大规模剧烈的地压显现两个时期。局部地压显现表现为采场矿体、围岩或矿柱的变形、断裂、片帮、冒顶等现象；大规模的地压显现表现为釆空区上方大面积覆盖岩层急急剧冒落，与冒落区相邻的釆场压力剧增，出现矿柱压裂、顶板破裂、釆准巷道开裂及冒顶现象。

3. 冲击地压

当在矿床深部（一般指150Om以上）或在构造应力很高的地区进行开釆时,有时会在釆掘空间周围的岩体中发生突然的爆发式破坏现象,其剧烈程度好像岩体被炸药爆炸一样o

冲击地压主要表现为：在掘进巷道或釆场围岩发生强烈的劈裂声；矿岩的弹射和振动，并引发大量矿岩碎块抛出；底板鼓起，并伴有巨大响声；气浪冲击造成井下严重破坏及地面剧烈振动(地震)。

冲击地压有强有弱，其破坏性有大有小。按振动能大小的不同，冲击地压的强度可分为以下5个等级。

(1) 微冲击。仅有岩体或矿体表层的局部破坏和岩块弹出，岩体深部有微振动。
(2) 弱冲击。巷道围岩有局部破坏和少量岩块抛出，伴有明显的声响和地震振动，但对支架、设备无严重损害。
(3) 中等冲击。巷道围岩出现迅速的脆性破坏，并有大量岩石碎块、粉尘抛出，形成气浪冲击，可使几米长的一段巷道冒落，支架及设备损坏。
(4) 强烈冲击。使长达几十米的地段上支架破坏和巷道冒落，机器及设备受到损坏。发生强烈冲击地压后，井下需要大量的修复工作。
(5) 灾害性冲击。在整个开采区域或中段内有许多矿柱发生连锁反应式破坏，矿区或中段内巷道坍塌，甚至可使全矿井报废。

二、矿山地压的监测方法

通过对地压的监测，我们能够为经济、合理地回收矿物资源和处理采空区、降低开釆成本提供恰当的方案，延长矿山服务年限，促进采矿技术的交流与进步，并为矿山生产提供理论指导。因此,利用和控制好地压,对于确保安全、经济高效地开采地下矿产资源预防地质灾害,具有重要意义。现在的技术条件下我们也有许多有效的监测方法，比如利用光弹性应力技术的光弹应力计,它又分为室内光弹性模拟解决已知载荷条件下工程结构的应力分布问题和现场观测所用的光应力计和光应变计得到应力条纹反求受力状态两种方法;还有应用声发射技术的智能地音仪,利用电磁辐射技术的电磁辐射仪,应用爆破震动测试的爆破震动仪和测试原岩应力的应变仪等等仪器监测方法。虽然这些监测存在问题和一些误差,但是总的来说,矿山监测对于矿山安全高效生产有着重要的应用,是不可或缺的一部分。

三、矿山地压的安全防治技术

(—)井巷地压

井巷的维护应遵循以下主要原则。

1. 合理选择井巷的位置

在生产条件允许下，尽可能选在地质和水文地质条件较好，没有软弱夹层的岩体中；尽量避免回釆的影响；主要巷道应布置在崩落带以外，并保持一定距离。

2. 采用合理的施工

工艺在井巷施工中，应快速掘进，尽量釆用光面爆破、预裂爆破等先进的爆吞破技术，以减少爆破5⅛围岩的震动和破坏，保持围岩体的完整性。应积极釆用锚喷支护，以提高围岩岩体强度，充分发挥其自承能力。

3. 选择合理的支护类型

对于以变形地压为主的巷道，应选择可缩性大的柔性支架，如锚喷支护、可缩性钢支架及在钢性支架的棚梁和棚腿的接触面、砌混凝土巷道的肩部夹入可缩性材料如橡胶等。对于以松动地压为主的巷道，则可选用有足够强度的刚性支架来支撑松动岩石的重量，如石料砌混凝土、钢木支架、钢筋混凝土支架等。

4. 选择合理的断面形状和尺寸

圆形与椭圆形井巷断面的应力集中程度最低，当巷道面越高，巷道两侧的压力越大，巷道两侧应釆用圆弧形断面；巷道断面越宽，巷道顶部的压力越大，巷道顶部应采用圆弧形断面，以减少应力集中。巷道断面的最大尺寸应沿着最大来压方向布置；最大来压方向的巷道周边应尽量选用曲线形状。

5. 确定合理的支护时间

要根据围岩性质、地压状况等情况,合理确定支护的时间。譬如对于蚀变闪长岩等易风化的破碎围岩应随掘随支,缩短围岩的裸露时间,但地压显现较为明显的围岩应释压稳定后再支护。

（二）采场地压

1. 合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数

利用矿柱控制釆矿房的跨度、形状，并支撑上覆岩层的压力；利用围岩与矿柱的自支承能力维护回釆矿房的稳定是地压控制的基本方法。为此，必须合理选择矿房、矿柱参数及矿房断面形状与布置方向，以使矿房周围应力分布尽可能地合理，既便于充分发挥围岩自承能力维护自身的稳定，又能做到充分釆出矿石。

2. 支撑与岩体加固

回采不稳定矿体时，常利用人工支护回釆工作空间，防止冒落。传统的支护方法是用立柱、支架、木垛等进行支撑。近代又发展了岩体加固法，用锚杆、长锚索、注浆等加固不稳定矿体，增强其强度，维持其稳定。若对待釆的不稳固矿体预先进行加固，则可收到预控的效果，使回釆更接近于在稳固矿体中进行的状况。

3. 利用免压拱解除采场地压

在高压力区进行回釆时，可利用形成免压拱的方法使待釆矿块处于卸压区内，借以解除原有的高应力状态，使应力释放，并使来自原岩体的载荷转移到该区域之外，从而改善待釆矿块的回采条件。

4. 合理的回采顺序

在地质构造复杂地段应先回釆高应力块段；自断层下盘后退式回釆；回釆空间的长轴方向尽可能与矿体最大主应力方向平行。

5. 充填

在回采期间利用充填处理空区来改善釆场围岩及矿柱的受力状态（充填后由于有侧向约束形成三维应力状态），增强釆场围岩的稳定性和矿柱的强度，以及利用充填处理釆空区，借以阻挡围岩冒落。缓和地压显现，减少地表下沉。是一种常用的地压控制方法。

6. 崩落

利用崩落围岩的方法消除釆空区，控制地压显现以及使承压带卸载，改善相邻釆场的回釆条件。

（三）冲击地压

1.合理布置采掘工程与选择合理的回采顺序

为避免造成过高的应力集中，应尽可能避免巷道之间及巷道与构造断裂之间呈锐角交叉，使相邻采掘工程的间距达到可避免应力增高带相互重叠的程度。回采工作面应是直线布置，少出现急转角变化；采掘空间的长轴，应尽可能与岩体中最大主应力方向呈平行布置；回采时应从构造应力高的地段或构造断裂面、矿脉交叉处后退回采，以避免过高的应力集中；回釆跨度的扩大，即卸压拱跨度的扩大应逐渐扩展，避免突然成倍增长（如两个采场突然合并），以防造成脉冲载荷诱发冲击地压。

2. 使有冲击地压危险的矿层卸压

在矿层上部或下部先行采动，可对有冲击地压危险的矿层起卸压保护作用。

3. 使矿岩中积累的弹性变形能有控制地释放

采取松动爆破、振动性爆破,采用较小矿柱,使其小到逐渐压碎但又不至于引起强烈冲击。

4. 向岩层中注水使其软化

注水可使岩体强度、弹性模量降低，而增加塑性变形成分，从而可以预防冲击地压。

5. 选择合理的采矿方法

从减小冲击地压危险来看，宜选用崩落法，崩落围岩可起卸载作用。

6. 减小冲击地压危害的其他措施

先用宽工作面掘进巷道，后用废石回填，在巷道周围形成一条防冲击的隔离带，使其在一旦发生冲击地压时起保护人员和设备的作用。在回釆工作面架设防冲击挡板、隔栅等；采用带快速排液阀的可缩性液压支柱支撑回采工作面。

第四节地下采空区危害防治技术

一、地下釆空区概述

地下釆空区是指采矿活动中随矿石开采留下的可能诱发矿山灾害的空间。地下采空区包括两个层次：对于生产中的金属矿山，采空区就是“未被充填的釆场”；对于废弃的金属矿山，采空区就是地下所有井巷工程和采场。一个独立的釆空区，边界上除了巷道、井筒与外界联通外，内部是相对独立的连续空间。

1. 釆空区的类型和等别

釆空区的类型和等别因矿体形态、规模、采矿方法、处理时间的不同而异。不同类型的釆空区，其处理方法、危害情况等也有所区别。金属矿山采空区可以划分为空场法采空区、崩落法釆空区和充填法釆空区。其中，空场法釆空区是主要类型。

目前，矿山行业尚未确立统一的采空区等别。根据原国家安全监管总局对全国25个省直辖市、自治区457家大中型矿山4. 32 X IO⁸ m³采空区调查结果显示，80%的釆空区在 IOoOO m³以下，但剩余20%的IOOOO m³以上的采空区，其体积规模占据了 50%以上，尤其是30000m3以上采空区，数量不到6%,体积却占总量的30%。因此，大型釆空区的地压管理是防治采空区灾害的切入点。

2. 采空区的灾害类型

釆空区与矿山生产密切相关，引发的主要灾害包括地压灾害、水害、火灾、中毒窒息等，其中地压灾害和水害是事故的主要类型。

金属矿山釆空区的首要危害是地压灾害。与煤矿相比，金属矿山地质条件复杂多变，围岩易发生硬脆性断裂。釆空区可能经过较长时间的稳定阶段后，矿柱发生连续失稳、顶板突发冒落，同时引发矿震，盲采空区还有可能产生强烈空气冲击波。如果采空区上覆岩层厚度不足，则采空区失稳进一步引发地面塌陷和变形，导致地面人员和设备、设施陷落、建筑物倒塌、人员被埋。若采空区塌陷影响范围内存在高坡、地表水或尾矿库，还有可能造成山体滑坡、地表水或尾矿库泥浆灌入井下等灾害。

老采空区水害，也称“老空水”，是威胁矿山生产的第二大灾害。近十年来我国金属矿山16起透(突)水事故中，因老空水而引发的突水有10起，是矿井水害的最主要类型。

二、采空区的探测

目前，世界上先进的采空区整体解决方案是利用高密度电法、地探雷达法、地震影像法、激光3D法、瞬态瑞雷波法等地球物理方法探测到采空区的大概位置，再使用C-ALS等激光扫描设备对采空区进行数字化和可视化，达到科学探测采空区的目的。美国等西方发达国家以物探方法为主，我国目前以钻探为主、物探为辅。

选用采空区探测方法的原则是安全便捷、劳动强度低、成本低和精确度高。

三、釆空区的处理

采空区的处理应满足以下要求：①技术经济合理。②安全可靠，施工方便。③提高矿床资源回收率。④影响矿山生产时间要越短越好。

采空区的处理方法主要有充填法、崩落围岩法和隔离法。

1. 充填法

充填法是用外来的充填料对采空区进行采后充填。其优点是减少釆空区顶板移动幅度，防止上部围岩冒落产生的冲击，并可以利用尾矿砂充填，减小地表尾矿库容积。主要缺点是施工复杂，费用高，不利于深部地下压力的释放。

2. 崩落围岩法

崩落围岩法是在釆矿后立即回采矿柱，尽量使围岩自然冒落。如围岩不易自然冒落时，尚需爆破崩落围岩。与充填法相比，崩落围岩法成本较低，能够人为控制井下地压活动，适用于地表允许下陷或地表下陷可以控制的条件。

3. 隔离法

根据釆空区分布情况的不同，隔离法有以下两种处理方法。

(1) 对于孤立分散的小采空区，围岩崩落会对井下主要巷道和其他矿床的开釆造成影响的，釆取措施隔绝釆空区与生产区段之间可能传递危害的一切通道，并在釆空区附近开设一个能通向地表的“天窗”。
(2) 对连续或基本连续的大矿床，在其中间应设置隔离带，切断各主要釆空区的连续，控制地压活动范围。隔离带可以是大的条带形矿柱，也可是大的夹石带、无矿带或人为高强度混凝土料石充填体。

四、采空区的防范措施

(1) 构建“灾前预防、灾后治理”的防治体系和“政府主导，预防为主，引发者赔偿，社会化治理”的釆空区塌陷灾害防治模式。
(2) 在采空区内的工程建设项目，应当在可行性研究阶段进行塌陷灾害评估，对容易造成严重塌陷灾害的项目予以禁止。
(3) 编制采空区治理步骤时，合理避让村庄、乡镇，如确需开采，可采用边开采边治理方案。
(4) 矿山企业主动编制采空区治理计划，及时采取可行的措施进行治理。
(5) 加强顶板管理。落实顶板分级管理制度，确保井下检查井巷和采场顶帮稳定性; 撬浮石、进行支护作业的人员经专门的安全技术培训并考核合格，持证上岗；回采作业前，必须“敲帮问顶”，处理顶板和两帮的浮石，确认安全方准进行作业；处理浮石时, 应停止其他妨碍处理浮石的作业，严禁在同一釆场同时凿岩和处理浮石；发现冒顶预兆时，应停止作业进行处理，发现大面积冒顶危险征兆时，应立即通知井下人员撤离现场, 并及时上报。
(6) 强化地压和釆空区管理。工程地质复杂、有严重地压活动以及开采深度超过800 m 的地下矿山要建立并严格执行采空区监测预报制度和定期巡查制度；必须建立地压监测系统，实时在线监测，发现大面积地压活动预兆时，应立即停止作业，将人员撤至安全地点；地表塌陷区应设明显标志和栅栏，通往塌陷区的井巷应封闭，严禁人员进入塌陷区和采空区。
(7) 大力推广充填釆矿法。新建地下矿山首先要选用充填采矿法，不能采用的要经过设计单位或专家论证，并出具论证材料。

第五节矿山水灾防治技术

一、地下矿山水灾概述

矿山建设和生产过程中，一般都会遇到渗水或涌水现象。如果渗入或涌入矿井的水量超过矿山正常的排水能力，采场或巷道可能被淹，酿成矿山水灾。一旦矿山发生水灾，就会使生产中断、设备被淹、人员伤亡。据统计，矿山各类事故中，平均每起透水事故死亡人数最多，可见矿山水害的严重性。

矿山水灾的水源有两类：地表水和地下水。地表水包括地面的江河、湖泊、池沼、水库、废弃露天坑和塌陷区的积水以及雨水和冰雪融化水等。地下水包括含水层水、断层裂隙水和老空积水等。这些水都可能经过各种通道或岩层裂隙进入矿内。据统计，在矿山水灾事故中，10% -15%的水源是地表水，85% -90%来自地下水。矿山地下水灾害的主要表现形式有以下几种。

(―)矿井突水

矿井突水是因井巷、工作面与含水层溶洞、溶穴、陷落柱、构造破碎带等接近或沟通

• 100 •

而突然产生的出水事故。矿井在掘进或工作面回采过程中，破坏了岩层天然平衡，周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和岩层的薄弱处进入采掘工作面，形成矿井突水。

(二) 地面塌陷

岩溶矿床疏干排水后，地表往往产生塌陷，对矿山建设及周围环境的危害极大。塌陷发展到水域区，会增加矿井地下水的补给，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民用建筑、交通、农田、水利设施和区域环境破坏，并呈日趋严重之势。

(三) 破坏水资源

疏干排水作为矿山主要防治水手段时，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矿坑。同时，通过地下水分水岭外移及地面塌陷等又产生新的补给源。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打破，导致地下水位不断下降，甚至水资源枯竭，停采后也很难恢复。

(四) 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矿井，发生泥石流事故。泥石流不仅摧毁设备，甚至可能造成人身事故。

(五) 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下，巷道侧帮、顶板易发生片帮、崩落事故。

二、地下矿山水灾防治

(-)水灾安全防治技术一般要求

(1) 矿山建设项目设计之前，应委托相应资质单位对矿区进行工程地质、水文地质勘探，探明矿区水文地质条件，划分水文地质类型。
(2) 矿山防治水应坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，釆取“防、堵、疏、排、截、避”综合治理措施。
(3) 水文地质条件中等及以上矿山应成立相应防治水机构，配置防治水专业技术人员，配备防治水及抢险救灾设备，建立探放水队伍。
(4) 矿山在未调査核实矿区内及周边的小矿井、老空区、现有生产矿坑的积水区、含水层、岩溶带、导水构造及周边区域水文地质条件前，严禁进行采矿活动，应先釆取物探、钻探、水文试验等手段查清水文地质条件。
(5) 发现有透(突)水征兆时，应立即停止受水害威胁区域的作业，撤出所有可能受水威胁区域的人员，分析查找透水原因，采取有效安全措施，防止发生透水事故。

(二)地表水防治

(1)矿山应查清矿区及其附近地表的水流系统、汇水面积、河流沟渠汇水情况、疏水能力，积水区，水利工程现状和规划情况，以及当地日最大降雨量、历年最高洪水位, 并结合矿区特点建立和健全防水、排水系统。

• IOl •

(2) 每年雨季前，矿山应组织1次防水检查，并编制防水计划。防水工程应在雨季前竣工。
(3) 矿井(竖井、斜井、平碉等)井口的标高应高于当地历史最高洪水位Im以上。工业场地的地面标高应高于当地历史最高洪水位。
(4) 井下疏干放水有可能导致地表塌陷时，应先将潜在塌陷区的居民迁走，公路和河流改道，再进行疏放水。矿区不能进行大规模疏放水时，应釆取帷幕注浆堵水等防治水措施。
(5) 矿区及其附近的地表水或大气降水有可能危及井下安全时，应根据具体情况采取设防洪堤、截水沟、封闭溶洞或报废的矿井和钻孔、留设防水矿柱等防范措施。
(6) 矿石、废石和其他堆积物不应堵塞山洪通道，不应淤塞沟渠和河道。

(三) 疏干塌陷防治

(1) 疏干排水时有地表沉降、塌陷的矿山必须进行塌陷和沉降观测，分析塌陷和沉降的发展趋势，预测塌陷和沉降范围及灾害程度。危及居民安全的必须采取加固措施或搬迁。
(2) 釆取有效的物探方法查明塌陷区的岩溶裂隙、过水通道的分布情况及发展规律。
(3) 建立矿区塌陷发生、发展趋势台账，统计掌握塌陷个数、塌陷面积、裂缝位置、规模、时间、降雨量、矿坑排水量等。
(4) 露天转井下矿山应加强地面泥石流的监测和预防，对可能存在地面泥石流的矿山进行长期动态监测和预测预报，并应制定应急和治理措施。
(5) 疏干岩溶塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害的评价、设计必须由具有相关资质的单位完成。

(四) 矿区截流帷幕

当矿区具有以下水文地质条件时，应采用矿区帷幕截流防治水方案。

(1) 在釆矿错动带以外有相对狭窄且集中的地下水进水通道。
(2) 有可靠的隔水边界(两端)。
(3) 有可靠的隔水底板。
(4) 包围式帷幕有可靠隔水底板即可。

(五) 地下水防治

为了防止矿山井下发生突然透水事故，应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，釆取“防、堵、疏、排、截”的水害综合治理措施，査明水源，调查老空，探水前进，超前钻孔，隔绝水路，堵挡水源，放水疏干，消除隐患的综合防水措施。

(1) 应调查核实矿区范围内的小矿井、老井、老采空区，现有生产矿井的积水区、含水层、岩溶带、地质构造等详细情况，并填绘矿区水文地质图。
(2) 对积水的旧井巷、老采区、流砂层、各类地表水体、沼泽、强含水层、强岩溶带等不安全地带，如不能采取疏放水措施保证开釆安全，应留设安全矿(岩)柱。防治水设计应确定安全矿(岩)柱的尺寸，在设计规定的保留期内不应开采或破坏安全矿 (岩)柱。在上述区域附近开采时应釆取预防突然涌水的安全措施。
(3) 矿山井下最低中段的主水泵房和变电所的进口应装设防水门，防水门压力等级不低于0. 1 MPa_O水仓与水泵房之间应隔开，隔墙、水仓与配水井之间的配水阀的压力等级应与防水门相同。

水文地质条件复杂的矿山应在关键巷道内设置防水门，防止水泵房、中央变电所和竖井等井下关键设施被淹。防水门压力等级应高于其承受的静压且高于一个中段高度的水压。

通往强含水带，积水区、有可能突然大量涌水区域的巷道和专用的截水、放水巷道应设置防水门。防水门压力等级应高于其承受的静压。

防水门应设置在岩石稳固的地点，由专人管理，定期维修，确保可以随时启用。

(4) 矿井最大涌水量超过正常涌水量的5倍，且大于50000 m³∕d时，应在中段石门设置防水门，减少进入水仓的水量。
(5) 对接近水体的地带或与水体有联系的可疑地段，应坚持“有疑必探，先探后掘” 的原则，编制探水设计。
(6) 掘进工作面或其他地点发现透水预兆时，应立即停止工作，并报告矿山企业主要负责人，釆取措施。情况紧急时应立即发出警报，撤出所有可能受透水威胁的人员。
(7) 进行老采空区、硫化矿床氧化带的溶洞、与深大断裂有关的含水构造探水作业时，以及进行被淹井巷的排水和放水作业时，为预防有害气体逸出造成危害，应事先采取通风安全措施，并使用防爆照明灯具。发现有害气体，易燃气体泄出应及时釆取处置措施。
(8) 受地下水威胁的矿山应釆取矿床疏干、堵水等治理措施。
(9) 裸露型岩溶充水矿区、地面塌陷发育的矿区，应做好气象观测。雨季应加强降雨观测并根据暴雨强度釆取应对措施，直至暂停生产。
(10) 井筒掘进过程中预测裸露段涌水量大于20 m³∕h时应先行治水。井巷穿越强含水层或高压含水断裂破碎带之前应治水后再掘进。

三、探放水安全技术措施

(-)探放水安全措施

(1) 探水的巷道中间不得有低洼积水段。
(2) 探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
(3) 巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
(4) 探放水地点必须安设电话和报警装置。
(5) 必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交代报警信号及避灾路线。
(6) 探水巷道应加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
(7) 钻孔接近老空区、预计可能有有害气体涌出时，必须有矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。有害气体超过有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出

人员，并报告主管部门，采取措施，进行处理。

(8) 放水工作应尽量避免在雨季进行。
(9) 探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。

(二)探放水应急处理措施

(1) 钻杆接口断开无法退出时，必须及时关闭探水钻机，退出钻杆，更换新钻头接口，继续钻进，与断开的钻杆进行套钻，如未能套钻，必须重新进行开孔钻探。
(2) 探水过程中，如开、关按钮控制器失灵，必须切断电源，更换控制按钮。
(3) 钻探过程中无法钻进时，必须检查钻杆是否脱节，检查工作面回水颜色及钻探情况，退出钻杆检查钻头。待查明原因后，方可继续进行探放水。
(4) 探水过程中，水开始变大时，应立即汇报矿相关技术和管理部门，分析后方可进行重新探放或停止探放。
(5) 探水中电机烧坏时，及时更换电机，退出钻杆，将探水钻孔口封严实。
(6) 推进杆折断时，及时退出钻杆、关闭电源，进行检查、更换。
(7) 发现钻探松软或有异常响声时，必须立即停止钻进，汇报调度室或矿分管领导，待研究决定后，重新进行钻探或停止钻探。

第六节矿山火灾防治技术

—、矿井火灾概述

火灾是矿山生产中的一大灾害。它不但会破坏采矿工作的正常进展，打乱通风系统，腐蚀井下的生产设备，恶化井下作业条件和污染地面大气，而且会使可采矿量降低和生产成本提高，还可能造成严重的人员伤亡事故。金属非金属地下矿山的火灾类型分为外因火灾和内因火灾两类。

(一) 外因火灾

外因火灾又称外源火灾，是由外部各种原因引起的火灾。按照引发火灾的原因主要有以下几种类型。

(1) 明火(包括火柴点火、吸烟、电焊、氧焊、明火灯等)所引燃的火灾。
(2) 油料(包括润滑油、变压器油、液压油、柴油设备用油、维修设备用油等)在运输、储存和使用过程中所引起的火灾。
(3) 炸药在运输、加工和使用过程中所引起的火灾。
(4) 机械作用(包括摩擦、震动、冲击等)所引起的火灾。
(5) 电气设备(包括动力线、照明线、变压器、电动设备等)的绝缘损坏和性能不良所引起的火灾。

(二) 内因火灾

内因火灾又称自燃火灾，是由矿岩本身的物理和化学反应热所引起的火灾。

内因火灾的形成除矿岩本身有氧化自热特点外，还必须有骤热条件。当热量得到积聚时，必然会产生升温现象，温度的升高又导致矿岩的加速氧化，发生恶性循环。当温度达到该种物质的发火点时，则导致自燃火灾的发生。

二、地下矿山火灾防治

(—)地面火灾防范措施

矿山地面防火，应遵守《中华人民共和国消防条例》和当地消防机关的要求。

(1) 对各类建筑物、油库、仓库和炸药库等建立防火制度，完善防火措施，根据灭火需要，配备相应种类、数量的消防器材、设备和设施。
(2) 各厂房和建筑物之间，建立消防通道。必须保持安全出口、疏散通道的畅通无阻。
(3) 矿山地面必须结合生活供水管道设计地面消防管系统，井下则结合作业供水管道设计消防水管系统。水池的容积和管道的规格应考虑两者的用水量。

(二) 明火引发火灾的防范措施

(1) 禁止用明火或火炉直接接触的方法加热井内空气，也不准用明火烤热井口冻结的管道。
(2) 井下使用过的废油、棉纱、布头、油毡等易燃物应放入盖严的铁桶内，并及时运至地面集中处理。
(3) 在大爆破作业过程中，要加强对火种的管制，防止明火与炸药及其包装材料接触引起燃烧、爆炸。
(4) 不得在井下点燃木材照明或生火取暖，特别是对外包队伍更要加强明火的管理。

(三) 焊接作业引发火灾的防范措施

(1) 矿山应建立动火制度，在井下和井口建筑物内进行焊接等明火作业，应制定防火措施，经矿山企业主要负责人批准后方可动火。
(2) 在井筒内进行焊接作业时应派专人监护；在作业部位的下方应设置收集焊渣的设施；焊接完毕应严格检查清理。

(四) 爆破作业引发火灾的防范措施

(1) 对于有硫化矿尘燃烧、爆炸危险的矿山，应限制一次装药量，并填塞好炮泥，以防止矿石过分破碎和爆破时喷出明火，在爆破过程中和爆破后应釆取喷雾洒水等降尘措施。
(2) 对于一般金属矿山，要按《金属非金属矿山安全规程｝(GB 16423)要求，严格对炸药库照明和防潮设施的检查，防止工作面照明线路短路和产生电火花而引燃炸药，造成火灾。
(3) 爆破作业时，不得使用在黄铁矿中钻孔时所产生的粉末作为填塞炮孔的材料。
(4) 爆破作业时，应认真检查运药路线，以防止电气短路、顶板冒落、明火等原因引燃炸药，造成火灾、中毒窒息、爆炸事故。
(5) 爆破后要进行有效的通风，防止可燃性气体局部积聚，达到燃烧和爆炸限，引发烧伤或爆炸事故。

(五) 电气引发火灾的防范措施

(1)井下禁止使用电热器和灯泡取暖、防潮和烘烤，以防止热量积聚而引燃可燃物

造成火灾。

(2) 正确地选择、装配和使用电气设备及电缆，防止发生短路和过负荷。注意电路中接触不良、电阻增加发生过热现象，正确进行线路连接、插头连接、电缆连接、灯头连接等。
(3) 井下输电线路和直流回馈线路通过木质井框、井架和易燃材料的场所时，必须采取有效的防止漏电或短路的措施。
(4) 变压器、控制器等用油，在倒入前必须清除杂质，按有关规程与标准采样，进行理化性质试验，以防引起电气火灾。
(5) 严禁将易燃易爆器材存放在电缆接头、铁道接头、临时照明线灯头接头或接地极附近，以免因电火花引起火灾。

(六) 内因火灾防范措施

明确和掌握内因火灾发火前的征兆，利用适当的仪器进行测定分析，是有效防治内因火灾的重要手段之一。火灾发火前的征兆包括以下几方面。

(1) 矿物质氧化时生成的水分会增加空气的湿度。在巷道内能看到有雾气或巷道壁 “出汗”，这是火灾孕育期最早的外部征兆，但并不是唯一可靠的。在平时，还能从地面的岩石裂缝或井口冒出水蒸气或刺鼻的烟气，在冬季则有冰雪融化现象。
(2) 在硫化矿井中，当硫化矿物氧化时出现二氧化硫强烈的刺激性臭味，这种臭味是矿内火灾将要发生的较可靠的征兆。
(3) 人体器官对于不正常的气体会有不舒服的感觉，如头痛、闷热、裸露皮肤微疼、精神感到过度兴奋或疲乏等。
(4) 井下温度升高。

(七) 管理措施

(1) 减少井下可燃物。新建和改扩建矿井要使用具备阻燃特性的动力线、照明线、输送带、风筒等材料，生产矿井要严格落实《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录(第一批)的通知》(安监总管一〔2013〕101号)和《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录(第二批)的通知》 (安监总管一〔2015〕13号)的要求。
(2) 严格井下动火作业和用电管理。井下切割、焊接等动火作业必须制定安全措施, 并经矿山企业主要负责人签字批准后实施；严禁在井下吸烟，严禁违规使用电器，严禁使用电炉、灯泡等进行防潮、烘烤、做饭和取暖。
(3) 强化井下油品管理。井下各种油品必须单独存放在安全地点，并严密封盖，柴油设备或油压设备一旦出现漏油，要及时处理。
(4) 完善井下消防系统。要按照有关规定设置地面和井下消防设施，并要有足够可用的消防用水；要制定火灾事故现场处置方案，并定期进行演练。

三、火灾的处置措施

(-)外因火灾的处置措施

无论发生在矿山地面或井下的火灾，都应立即采取一切可能的方法直接扑灭，并同时报告消防、救护部门，以减少人员和财产的损失。对于井下外因火灾，要依照矿井火灾处置方案，首先将人员撤离危险区，并组织人员，利用现场一切工具和器材及时灭火。要有防止风流自然反向和有毒有害气体蔓延的措施。扑灭井下火灾的方法主要有直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。

(二) 内因火灾的处置措施

1. 直接灭火法

直接灭火法是指用灭火器在火源附近直接进行灭火，是一种积极的方法。一般可以釆用水或者其他化学灭火剂、泡沫剂、惰性气体等。

2. 隔绝灭火法

隔绝灭火法是在通往火区的所有巷道内建筑密闭墙，并用黄土、灰浆等材料堵塞巷道壁上的裂缝，填平地面塌陷区的裂隙，以阻止空气进入火源，从而使火区因缺氧而熄灭。只有在不可能用直接灭火法或在没有联合灭火法所需的设备时，才能用密闭墙隔绝火区作为单独的灭火方法。

3. 联合灭火法

当井下发生火灾不能用直接灭火法时，一般均采用联合灭火法。此方法是先用密闭墙将火区密闭后，再向火区注入泥浆或其他灭火材料。

4. 均压法灭火

均压法灭火的实质是设置调压装置或调整通风系统，以降低漏风通道两端的风压差，减少漏风量，使火区缺氧而达到熄灭矿岩自燃的目的。用调压装置调节风压的具体做法有：风窗调压、局部通风机调压、风窗一局部通风机联合调压等。

(三) 发生火灾时风流的变化与控制

用减少井下风量的方法，或用开、闭风门、建筑临时密闭的方法使流向火源的风流短路，以控制火灾生成的有毒有害气体扩散速度，为人员的撤离创造条件，在条件适合时用反风的方法把有毒有害气体排出地面。为此，矿井主扇应该设有使风流在10分钟之内反向的措施。每年至少进行一次反风试验，并测定主要风路反风路的风量。

根据井下火灾发生的地点和具体情况，风流调度应遵循以下原则。

(1) 在入风井口建筑物、入风井筒、井底车场或碉室发生火灾时，应尽快反转风流。
(2) 在回风井筒、井底车场发生火灾时，维持原风流方向。
(3) 在回采工作面、采准巷道或其他作业区的火灾，采取降低主要通风机转数，打开回风井井盖使主要通风机风流短路，巷道增阻等方法以减少井下风量，维持原有风流方向。

第七节提升与运输危害防治技术

一、提升与运输系统概述

地下矿山提升与运输系统环节主要涉及竖井提升、斜井提升、轨道运输、无轨运输，这些均在本章第二节中已有介绍。提升与运输系统存在的主要危害主要存在于以下几方

面。

(-)竖井提升

竖井提升运行过程中主要存在的隐患为高处坠落，也即坠罐。提升系统存在缺陷，设备带病运转；钢丝绳断裂；未设置安全保护装置；提升速度过快均会引起坠罐事故。

(二) 斜井提升

斜井提升具有设备简单、投资少、见效快等优点。如果操作、管理不当，容易发生斜井跑车事故，其后果严重，不仅造成设备损毁，而且导致人员伤亡、生产停顿。

(三) 轨道运输

(1) 车辆伤害。列车脱钩、掉道，碰撞、挤压人员。
(2) 触电。电机车及输电电路漏电可能会使人员触电。

(四) 无轨运输

无轨运输环节存在的主要危害为车辆伤害，车辆运行过程中碰撞、车辆倾翻碰撞均能导致人员伤亡。

二、提升与运输危害防范措施

(-)竖井提升

(1) 垂直深度超过50 m的竖井用作人员出入口时，应釆用罐笼或矿用电梯升降人员。
(2) 用于升降人员和物料的罐笼，应符合《罐笼安全技术要求＞(GB 16542)的规定。
(3) 同一层罐笼不应同时升降人员和物料。升降爆破器材时，负责运输的爆破作业人员应通知中段(水平)信号工和提升机司机，并跟罐监护。
(4) 无隔离设施的混合井，在升降人员的时间内，箕斗提升系统应停止运行。
(5) 罐笼的最大载重量和最大载人数量，应在井口公布，不应超载运行。
(6) 竖井提升应符合下列规定：

——提升容器和平衡锤，应沿罐道运行；

——提升容器的罐道，应采用木罐道、型钢罐道或钢丝绳罐道；

——竖井内用带平衡锤的单罐笼升降人员或物料时，平衡锤的质量应符合设计要求, 平衡锤和罐笼用的钢丝绳规格应相同，并应做同样的检查和试验。

(7) 不应用普通箕斗升降人员。遇特殊情况需要使用普通箕斗或急救罐升降人员时, 应采取安全措施。
(8) 人员站在空提升容器的顶盖上检修、检查井筒时，应有下列安全防护措施：

——应在保护伞下作业；

——应佩戴安全带，安全带应牢固地绑在提升钢丝绳上；

——检査井筒时，升降速度应不超过0.3m∕s;

——容器上应设专用信号联系装置；

——井口及各中段马头门，应设专人警戒，不应下坠任何物品。

(9) 竖井罐笼提升系统的各中段马头门，应根据需要使用摇台。除井口和井底允许

设置托台外,特殊情况下也允许在中段马头门设置自动⅜⅛台。摇台、托台应与提升机闭锁。

(10)竖井提升系统应设过卷保护装置，过卷高度应符合下列规定：

--提升速度大于6 m/s时，不小于最高提升速度下运行1 S的距离或者10 m；

——提升速度为3~6m∕s时，不小于6m；

——提升速度小于3 m/s时，不小于4 m；

——凿井期间用吊桶提升时，不小于4 m。

(H)竖井提升系统应符合下列规定：

——过卷段应设过卷缓冲装置或者楔形罐道，使过卷容器能够平稳地在过卷段内停住；

——深度大于800 m的竖井应设过卷缓冲装置，使过卷容器在缓冲装置内平稳停住, 并不再反向下滑或反弹；

——楔形罐道的楔形部分的斜度为1% ;包括较宽部分的直线段在内的长度不小于过卷段高度的2/3；摩擦式提升系统的下行容器应比上行容器提前接触楔形罐道，提前距离不小于1 m_o

(12) 多绳摩擦提升时，.井底楔形罐道的安装位置，应使下行容器比上提容器提前接触楔形罐道，提前距离应不小于Im。
(13) 单绳缠绕式提升时，井底应设简易缓冲式防过卷装置，有条件的可设楔形罐道。
(14) 竖井提升系统应按照下列要求进行检查，发现问题立即处理，并将检查和处理结果记录存档：

——提升系统的钢丝绳、悬挂装置、提升容器、防坠器等，每天由专人检查I次，每月由矿机电部门组织检查1次；

——提升机的卷筒或摩擦轮、制动装置、调绳装置、传动装置、电动机和控制设备以及各种保护装置和闭锁装置等，每天由专人检查1次，每月由矿机电部门组织检查1次；

——提升容器的防坠器、连接装置、保险链、罐门、导向槽、罐体、罐内阻车器等, 每天由专人检查1次，每月由矿机电部门组织检查1次；

——天轮、导向轮、过卷缓冲装置、罐道、尾绳隔离装置、安全门、摇台、阻车器、装卸矿设施等，每月由专人检查1次；

——新安装或大修后的单绳罐笼防坠器应进行脱钩试验，合格后方可使用；在用防坠器每半年进行1次不脱钩试验；每年进行1次脱钩试验；防坠器的抓捕器断面减少20% 或者导向套衬瓦一侧磨损超过3 mm时应更换。

(15) 井口和井下各中段马头门车场，均应设信号装置。各中段发出的信号应有区别。乘罐人员应在距井筒5m以外候罐，应严格遵守乘罐制度，听从信号工指挥。提升机司机应明了信号用途，方可开车。
(16) 罐笼提升系统，应设有能从各中段发给井口总信号工转达提升机司机的信号装置。井口信号与提升机的启动，应有闭锁关系，并应在井口与提升机司机之间设辅助信号装置及电话主话筒。
(17) 箕斗提升系统，应设有能从各装矿点发给提升机司机的信号装置及电话或话

筒。装矿点信号与提升机的启动，应有闭锁关系。

(18) 竖井提升信号系统，应设有下列信号：

——工作执行信号；

——提升中段(或装矿点)指示信号；

——提升种类信号；

--检修信号；

——事故信号；

——无联系电话时，应设联系询问信号。

竖井罐笼提升信号系统，应符合《竖井罐笼提升信号系统安全技术要求》(GB 16541) 的规定。

(19) 事故紧急停车和用箕斗提升矿石或废石，井下各中段可直接向提升机司机发出信号。
(20) 用罐笼提升矿石或废石，应经井口总信号工同意，井下各中段方可直接向提升机司机发出信号。
(21) 升降人员的井口及提升机室，应悬挂下列布告牌：

——每班上下井时间表；

--信号标志；

——每层罐笼允许乘罐的人数;

——其他有关升降人员的注意事项。

(22) 清理竖井井底水窝时，上部中段应设保护设施，以免物体坠落伤人。

(二)斜井提升

(1) 斜井人车应有坚固顶棚，并装有可靠的断绳保险器。列车每节车厢的断绳保险器应相互联结，并能在断绳时起作用。断绳保险器应具有自动和手动功能。各节车厢之间除连接装置外还应附挂保险链并定期进行检查；不合格者立即更换。在用斜井人车的断绳保鲜期，每日进行1次手动落闸试验；每月进行1次静止松绳落闸试验；试验结果应记录存档。
(2) 斜井提升应遵守下列规定：

——严禁人员在提升轨道上行走；

——多水平提升时，各水平发出的信号应有区别；

——收发信号的地点应悬挂明显的信号编码牌。

(3) 斜井升降人员时应遵守下列规定：

——不应采用人货混合串车提升；

——每节车厢均能向提升机司机发出紧急停车信号；

^:—随车安全员应乘坐在能操纵断绳保险器的第一节车内；

--乘车人员应听从随车安全员指挥，按指定地点上、下车；人员应乘坐在人车车厢内；上车后应关好车门，挂好车链；

——斜井人车停运时，应停放在专用存车线路上，并采取安全措施防止人车坠落或者下滑。

(4) 斜井提升速度应符合下列规定：

——串车提升：斜井长度不大于30Om时，不大于3. 5 m/s；斜井长度大于30Om时, 不大于5 m/s；

箕斗提升：斜井长度不大于30Om时，不大于5 m/s；斜井长度大于30Om时, 不大于7 m∕s_o

(5) 加速或者减速过程中不应出现松绳现象。提升人员的加速度或减速度不超过 0-5 m/s；提升物料的加速度或减速度不超过0. 75 m∕s²_O
(6) 倾角大于10°的斜井，应有轨道防滑措施。
(7) 斜井串车提升系统应设常闭式防跑车装置。
(8) 斜井各水平车场应设阻车器或挡车栏；下部车场还应设躲避碉室。
(9) 斜井串车提升时，矿车的连接装置应符合GB 164236. 4. 1.4的规定，连接钩、环和连接杆的安全系数不小于6。

(三) 提升系统防坠罐、防跑车事故措施

(1) 确保操作人员具备相应资格。要建立健全提升运输设备设施安全管理制度，提升机司机、信号工等特种作业人员必须经专门的安全技术培训并考核合格，持证上岗。
(2) 确保提升设备符合安全要求。新建、改建或者扩建地下矿山必须使用已取得矿用产品安全标志的提升运输设备，用于提升人员的竖井应优先选用多绳摩擦式提升机；要限期淘汰非定型罐笼、φl∙2m以下(不含©I. 2 m)用于升降人员的提升绞车、KJ型、 JKA型、XKT型矿井提升机、JTK型矿用提升绞车，严禁使用带式制动器的提升绞车作为主提升设备。
(3) 严格落实防坠罐跑车措施。罐笼、安全门、摇台(托台)、阻车器必须与提升机信号实现连锁，提升信号必须与提升机控制实现闭锁；提升矿车的斜井要设置常闭式防跑车装置；斜井上部和中间车场要设阻车器或挡车栏，斜井下部车场要设躲避碉室，倾角大于10°的斜井要设置轨道防滑装置，斜井人车要装设可靠的断绳保险器，每节车厢的断绳保险器应相互联结，各节车厢之间除连接装置外还应附挂保险链。
(4) 强化检测检验和维护保养。提升机、提升绞车、罐笼、防坠器、斜井人车、斜井跑车防护装置、提升钢丝绳等主要提升装置，要由具有安全生产检测检验资质的机构定期进行检测检验；要严格按照《金属非金属矿山安全规程》，加强提升运输系统维护保养，加强日常安全检查，发现隐患要立即停用，及时整改，严防提升设备带病运转；要健全档案管理制度，将检查结果和处理情况记录存档；严禁超员、超载、超速提升人员和物料。

(四) 井下运输安全防范措施

1.运输巷道

运输巷道是车辆和人员行走的通道，为了保障车辆行驶和人员通行安全，应遵守下列规定。

(1)运输巷道应有人行道，人行道应布置在巷道的一侧。行人的运输斜井应设人行道。人行道应符合下列要求：

——有效宽度不小于I-Om;

--有效净高不小于1. 9 m；

——斜井坡度为10°~15°时，设人行踏步；15。~35。时，设踏步及扶手；大于35° 时，设梯子；

——有轨运输的斜井，车道与人行道之间宜设坚固的隔离设施；未设隔离设施的，提升时不应有人员通行。

(2) 巷道内不应堆积杂物，水沟要畅通，没有积水，应有良好的照明。人员在巷道中行进时，必须沿人行道行走，禁止在两轨道之间停留。禁止横跨列车。
(3) 人员行走时，要小心谨慎，随时注意前后方向来车，发现有车辆通过，要及时避让，暂停行进。要防止碰头、跌跤，特别是经过溜井小眼时，要防止失足坠落。
(4) 在有架空线或电缆的巷道内，行人携带的较长的金属工具不应扛在肩上，以免触及电机车架线和电缆。

2.电机车

(1) 电机车司机应遵守下列规定：

——每班应检查电机车的闸、灯、警铃；任何一项不正常，均不应使用；一驾驶车辆运行时不应将头或身体探出车外；

——离开机车前应将机车制动并切断电动机电源。

(2) 电机车运行应遵守下列规定：

——列车制动距离不超过80 m； IOt以下机车牵引运输时，不超过40 m；运送人员时，不超过20 m；

——列车正常行车时机车应在列车的前端牵引。

(3) 架线式电机车的滑触线架设高度应符合下列规定：

— 主要运输巷道：线路电压低于500 V时，不低于1. 8 m；线路电压高于500 V时，不低于2. O m；

——井下调车场、轨道与人行道交叉点：线路电压低于500 V时，不低于2.0 m；线路电压高于500 V时，不低于2.2 m；

——井底车场，不低于2.2 m；

——地表架线高度不低于2.4m_o

(4) 电机车滑触线架设应符合下列规定：

——滑触线悬挂点的间距：在直线段内不超过5m,在曲线段内不超过3m；

——滑触线线夹两侧的横拉线应用瓷瓶绝缘，线夹与瓷瓶的距离不超过0.2 m,线夹

与巷道顶板或支架横梁间的距离不小于0.2 m；

——滑触线与管线外缘的距离不小于0.2 m；

—滑触线与金属管线交叉处应用绝缘物隔开。

(5) 电机车滑触线应设分段开关，分段距离不超过50Om_O每一条支线也应设分段开关。上下班时间，距井筒50 m以内的滑触线应切断电源。

架线式电机车工作中断时间超过一个班时，应切断非工作区域内的电机车线路电源。维修电机车线路时应先切断电源，并将线路接地。

(6) 同时运行数量多于2列车的主要运输水平应设有轨运输信号系统。
(7)无人驾驶电机车运输应遵守下列规定：

--设置通信系统；

——设置报警系统；

——设置视频监视系统；

——设置装卸矿控制系统；

——设置具备信集闭、自动控制和人工控制功能的电机车运行控制系统；

——设置地面或者井下集中控制室；

——电机车运行时不应有人员进入作业区域。

3. 专用人车

(1) 人员上、下车地点应有良好的照明和声光信号装置。
(2) 人员上、下车时，其他车辆不应进入乘车区域。
(3) 不应超员。
(4) 列车行驶前应挂好安全门链。
(5) 列车行驶速度不超过3 m∕s_o
(6) 架线式电机车的滑触线应设分段开关，人员上、下车时应切断电源；不应用人车运送具有爆炸性、易燃性、腐蚀性等危险特性的物品。
(7) 除了处理事故外，不应附挂材料车。

4. 无轨运输车辆

(1) 内燃设备应使用低污染的柴油发动机，每台设备应有废气净化装置，净化后的废气中有害物质的浓度应符合有关规定。
(2) 运输设备应定期进行维护和保养。
(3) 釆用汽车运输时，汽车顶部至巷道顶板的距离应不小于0.6m_o
(4) 斜坡道长度每隔300 ~ 400 m应设坡度不大于3%、长度不小于20 m并能满足错车要求的缓坡段；主要斜坡道应有良好的混凝土、沥青或级配均匀的碎石路面。
(5) 不应熄火下滑。
(6) .在斜坡上停车时，应采取可靠的挡车措施。
(7) 每台设备应配备灭火装置。

第八节爆破危害防治技术

一、爆破危害概述

爆破有害效应包括爆破震动、爆破作业冲击波爆破飞石、早爆、拒爆、炮烟中毒等。这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱。但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

1.爆破震动

当药包在岩石中爆破时，临近药包周围的岩石会产生压碎圈和破裂圈。应力波通过破裂圈时迅速衰减，无法引起岩石的破裂，只能使岩石质点产生弹性振动，这种弹性波就是爆破震动。

2. 爆破冲击波

爆破冲击波是爆破产生的空气中的一种压缩波。炸药在空气中爆炸，具有高温高压的爆炸产物直接作用在空气介质上；在岩体中爆炸，这种高温高压爆炸产物就在岩体破裂的瞬间冲入大气中。

3. 爆破飞石

在工程爆破中，被爆介质中那些飞得较远的碎石，称为爆破飞石。

4. 早爆、拒爆

早爆是点火或通电引爆炸药时，出现有的药包比预定时间提前爆炸的现象。

拒爆是一个炮孔未爆或者产生冲炮现象，崩落不下岩石，使其他炮孔产生冲炮现象，只能崩落掌子面一部分岩石。

5. 炮烟中毒

工程爆破中，一般采用的炸药都是由C、H、。、N4种元素组成的化合物。爆炸过程中发生化学反应，化学反应生成物中，氮氧化物和一氧化碳是有毒气体。此外，当爆破介质中含有硫化物，如硫化矿、黄铁矿、含黑铁矿的煤炭，爆破时还会生成硫化氢和二氧化硫等有毒气体。硫化物矿石在某些特定条件与硝镂炸药直接接触，发生一系列化学反应，使炸药爆燃或燃烧而引起自爆，产生大量毒气。有毒气体对人的主要危害，一氧化氮与红细胞内的血红蛋白结合，造成人体严重缺氧，严重时会致人窒息死亡；氮氧化物中的一氧化氮不溶解于水，但可与血液中的红细胞结合，从而损害人体吸收氧的能力。

二、爆破危害防范措施

(―)严格执行《民用爆炸物品安全管理条例》和《爆破安全规程)(GB 6722)

爆破材料从领取、运输、加工到使用过程中，都必须严格遵守《民用爆炸物品安全管理条例》和《爆破安全规程XGB 6722) _o搬运炸药执行按安全规程操作，轻拿轻放; 雷管等起爆器材与炸药不在同时同地装卸；爆破器材不与其他货物混装；起爆前按照规程规定的标准发出音响或视觉警示信号；爆后检查等各工序，必须按照《爆破安全规程》 (GB 6722)的要求进行；深孔爆破警戒区按20Om的范围圈定，爆破作业时所有人员必须位于爆破警戒线以外安全地带。距离采场较近的矿山工业厂区的有关建、构筑物，建设时必须考虑爆破产生的震动、冲击波以及个别飞散物坠落击打，同时，在临近工业厂区进行爆破作业时采取预裂爆破，选择合适的炮位、最小抵抗线、爆破网路及提高堵塞质量等方法以控制飞石的飞散距离，避免对构筑物及公路上行人的造成危害。在靠近工业厂区时，加大爆破危险界限管制，设警戒线。同时对于表土层采用机械剥离(不爆破)安全对策措施。

（二）合理爆破设计

提高爆破设计质量。设计内容包括炮孔布置、起爆方式、延期时间、网路敷设等。设计确定的每次爆破炸药用必须符合安全规程以及批复的安全专篇要求。对于重要的爆破, 必要时须进行网路模拟试验。

（三）严格按照设计进行爆破施工

按设计施工，杜绝乱孔、卡孔或孔内存水现象；爆破工作由专职爆破员（持证上岗）承担装药、连线、起爆等爆破作业工作。

（四）建立健全规章制度、并严格执行规章制度，使用质量合格的爆破器材

建立健全规章制度、并严格执行规章制度，不在雷雨天、高温环境情况下进行爆破施工，严格执行爆破安全规程，防止意外、误操作等问题的发生的；使用符合国家标准或部颁标准的爆破器材，严格检查爆破器材的生产厂家、合格证等，使用前检查是否同一厂家、同一批次、同一类型的产品，确保不受潮、不存在质量问题。

（五）爆破本身危害的控制和防护

1. 爆破地震效应控制保护措施

可以采用一定技术措施来减轻地震波危害，包括降低地震波的强度和釆取必要的防护措施两方面内容。具体的方法和措施是：采用预裂爆破或开挖减震沟槽；限制一次爆破最大用药量；对于建筑物拆除爆破，应加大拆除部位，减少爆破钻孔数，对基础部位采用部分爆破拆除方式、低爆速炸药或釆用静态破碎剂；设置缓冲层；选择合理爆破器材，设计合理爆破参数等。

2. 防止飞石的措施

实践证明，只要充分掌握爆破地形地质、爆破器材基本性能，精心设计、精心施工，就能控制部分飞散物的飞散距离。对于已产生的爆破飞石，根据对爆破飞石产生的原因和影响因素的分析，采取以下控制措施：控制飞石的方向；改变局部装药结构和加强堵塞；合理安排起爆次序和选择间隔时间；减小装药集中度；进行覆盖。

3. 降低空气冲击波的主要措施

为有效减轻空气冲击波的危害，应从两方面着手：一是防止产生强烈的冲击波；二是进行必要的防护。防止产生强烈空气冲击波的具体措施是：采用良好的爆破技术；保持设计抵抗线；进行覆盖和堵塞；注意地质构造的影响；控制爆破方向及合理安排爆破时间；注意气象条件。

防护的具体做法：爆破前，应把人员撤离到安全区，并增加警戒；爆破时，可以利用一个或几个反向布置的辅助药包，与主药包同时起爆，以削弱主药包产生的空气冲击波。

4. 防止早爆、拒爆的主要措施

1）防止早爆的主要措施

（1）搜集相关资料，仔细勘察现场，精心设计施工，尽量预估出意外事故的可能性。

（2）制定安全制度、岗位责任制度和关键技术操作规程。

（3）严格遵守爆破规程，在爆破施工区严禁有明火。

（4）按爆破安全规程规定的要求进行爆破器材的运输、储存、保管和废旧爆破器材的销毁。

(5) 做好炮孔的监督、检查和验收工作。
(6) 按规程要求做好爆破器材的检验。
(7) 加强安全管理和工程监理力度，对爆破作业现场严格管理，按爆破安全规程正确操作。
(8) 保证起爆器材和炸药的质量。
(9) 注意天气预防，避免在雷雨时从事爆破作业，对已装药又不能赶在雷雨前起爆的，人员和设备要撤离到危险区以外。
(10) 严禁打残眼和旧眼，不要在高温天气下进行爆破作业，避免高温环境造成早爆。
(11) 预先安排好爆后安全检查和事故应急处理。

2)防止拒爆的主要措施

(1) 禁止使用不合格的爆破器材，不同类型、不同厂家、不同批的雷管不得混用。
(2) 连线后检查整个线路，查看有无连错或漏连。
(3) 检查爆破电源并对电源的起爆能力进行计算；硝铉类炸药在装药时要避免压得过紧，密度过大。
(4) 炮孔有水时，首先应将孔中的水吹出，用防水袋装炸药，雷管脚线的接头一定要用防水胶布缠好或用抗水炸药。
(5) 装药前要认真清除炮孔内岩粉。

5.防止炮烟中毒的主要措施

(1) 釆用零氧平衡的炸药，使爆后不产生有毒气体。
(2) 加强炸药的保管和检验工作，禁用过期变质的炸药。
(3) 保证填塞质量和填塞长度，以免炸药发生不完全爆炸。
(4) 爆破后，必须加强通风，按规定，露天爆破需等15 min以上，炮烟浓度符合安全要求时，才允许人员进入工作面。
(5) 起爆站及观测站不许设在下风方向，在爆区附近有井巷、涵洞和釆空区时，爆破后炮烟浓度有可能窜入其中，积聚不散，故未经检査不准入内。

第九节其他危害防治技术

在地下矿山的运行中，除了本节前述灾害和危害外，还存在矿山机械、电气、高处坠落、有毒有害气体自然积聚引起的中毒窒息等危害。

(一)高处坠落

地下矿山在天井、竖井、大断面碉室施工时，容易发生高处坠落事故。预防高处坠落事故的主要措施有以下几点。

(1) 在天井、竖井、大断面碉室施工时，在6 m以上高度作业人员都必须佩戴安全带。吊桶升降人员也应佩戴安全带或安全绳。
(2) 在天井、大断面碉室，距顶板1.8~2m处要设牢固的安全平台。掘进高度超过 8m时，应设隔板和安全棚。
(3) 上、下人梯子或扒钉的支撑点应位于井框的横梁上，梯子倾角不得大于80。。不打横梁的天井，应用铁钩子架设托梁，铁钩应用不小于20 mm圆钢制作，插入两帮的深度不得小于800 mɪn,并保持水平。
(4) 竖井口的封口盘在不提升时应关闭。在封口盘、固定盘、吊盘及井架上作业必须佩戴安全带。

(二) 生产性毒物

矿山大量产生的生产性毒物主要有：爆破产生的氮氧化物、一氧化碳，例如硫铁矿床氧化自燃产生的二氧化硫；某些硫铁矿会产生硫化氢、甲烷等；人员呼吸和木料腐烂产生的二氧化碳；柴油设备大量使用产生的废气等。 .

1. 职业中毒分类

人体接触生产性毒物而引起的中毒称为职业中毒。职业中毒按其发病程度可分为以下两种。

(1) 急性中毒。毒物一次或短期地大量进入人体所致的中毒。
(2) 慢性中毒。毒物少量长期地进入人体所致的中毒，绝大多数是由于积蓄作用的毒物引起的。

2. 矿山常见的职业中毒

(1) 一氧化碳。一氧化碳是无色、无味、无刺激性的气体，密度比空气小，易燃易爆，是一种最常见的窒息性气体。矿山爆破会产生一氧化碳，内燃机也会产生一氧化碳，井下发生火灾时往往因为不能完全燃烧而会产生大量的一氧化碳。轻度中毒者可出现剧烈头痛、眩晕、心悸、胸闷、耳鸣、恶心呕吐、乏力等症状，长期接触低浓度一氧化碳，可引起神经衰弱综合征及自主神经功能紊乱、心律失常、心电图改变等。
(2) 硫化氢。硫化氢是一种无色、具有腐蚀性臭鸡蛋气味的气体。有机物腐烂、硫化矿物水解、爆破及导火线燃烧都可能产生硫化氢。硫化氢轻度中毒症状主要为眼及上呼吸道刺激、头晕直至神志不清、窒息等症状，接触高浓度的硫化氢可立即昏迷、死亡。
(3) 二氧化氮。二氧化氮是棕红色、有刺激性气味的气体，爆破后会产生大量二氧化氮。二氧化氮对眼睛、呼吸道及肺等组织有强烈的腐蚀作用，遇水能生成硝酸，破坏肺及全部呼吸系统，使血液中毒，经6~24h后，发生肺水肿，出现严重咳嗽，并吐黄色的痰，还会出现剧烈的头痛、呕吐，甚至很快死亡。

3. 职业中毒危害预防措施

(1) 矿山生产过程中，每天都要接触到上述有毒物质，排除上述有毒物质的最好办法是通风排毒，特别是爆破以后要加强通风，15 min以后才能进入爆破现场。进入长期无人进入的井巷时，一定要检查巷道中氧气及有毒气体的浓度，采取安全措施后才能进入。
(2) 当发现有人员中毒时，必须在釆取通风排毒措施、戴防毒面具以后才能进入抢救。
(3) 建立健全合适的卫生设施。
(4) 做好健康检查与环境监测。
(5) 要教育职工严格遵守安全操作规程和卫生制度。

(三) 矿山机械

矿山机械伤害事故是指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。在凿岩、剥离、设备检修、破碎、运输等过程中都可能发生机械伤害事故。机械伤害的主要后果是造成人员伤亡，其次是设备的损坏。

矿山机械伤害防范措施主要有以下3点。

(1) 驾驶员和设备操作人员必须遵守交通规则，严禁违章驾驶和操作。
(2) 其他人员严禁接触运行中的设备。
(3) 现场作业人员必须佩戴安全帽和劳保用具。

(四)电气

矿山电气伤害防范措施如下。

(1) 杜绝一切车辆碾压、拖拉电缆，爆破时将电缆线摆放在不被飞石砸到的安全地带。
(2) 要按规定及时向电气设备操作人员配发劳动保护用品(绝缘手套、绝缘鞋)等绝缘用品；保护用品要确保无损；拉电缆线的所有人员必须戴好绝缘手套，以防发生触电事故。
(3) 各用电单位必须遵守“停送电制度”，在日常作业中必须严格执行，有专人指挥，确保用电安全。
(4) 配电柜要保持清洁、无粉尘，各类开关保险丝必须符合要求，电气设备挂有警示牌、机电负责人。
(5) 机械设备运转中不得检查、紧固、注油等工作。

第四章尾矿库安全技术

第一节尾矿库基础知识

—、尾矿堆存方式免费资料老姚注安Q群:819223280

金属矿山、非金属矿山开采出的矿石，经选矿厂选出有价值的精矿后剩余的“废渣”，称作尾矿，通常以矿浆状态排出。尾矿处理一般分为湿式、干式和膏体的方法，大多数尾矿处理采用湿式方法。将尾矿以利用或堆存等方式进行处理统称尾矿处置。我国每年会排放大量的尾矿，如果处置不当，将造成重大的安全事故和严重的环境危害。尾矿堆存是一种将尾矿妥善、安全地堆存在地表场地内的处置方式，是目前尾矿处置的主要方式。

常用的尾矿堆存方式包括低浓度堆存、高浓度堆存、膏体堆存和干式堆存。低浓度堆存和高浓度堆存属于湿式处理，统称为湿排法。与膏体堆存和干式堆存相比，湿排法工艺简单、管理方便、运营成本低，在我国的矿山工程中采用较多。膏体堆存主要适用于蒸发量大、降雨量小、干旱缺水、地域面积大、地势较为平缓的丘陵地区。干式堆存主要用于因尾矿粒度细而无法堆坝，或尾矿含有氧化物、重金属等有害物质的矿山，矿山规模一般较小，例如黄金矿山。

（一）低浓度堆存

低浓度堆存是指将选矿厂排出的低浓度尾矿浆直接输送到尾矿库堆存。这种堆存方式的尾矿浆浓度（即质量浓度，下同）一般低于35%,尾矿能够自然分级，分级效果一般较好。低浓度堆存是新中国成立以来采用得最多的尾矿堆存工艺，适用于尾矿水力充填法堆坝。

（二）高浓度堆存

高浓度堆存是指将选矿厂排出的尾矿浆经浓密机浓缩后再送到尾矿库堆存。这种堆存方式的尾矿浆浓度范围一般为35% -55% ,尾矿能够自然分级，但分级效果一般。高浓度堆存方式能够节约水资源，降低能耗' 在我国的矿山工程中应用也比较多。

（三）膏体堆存

膏体堆存是指将选矿厂排出的尾矿浆经深锥浓密机浓缩成膏体后再输送到尾矿库堆存。膏体堆存的浓度范围一般为65% -75% ,尾矿不会自然分级，堆积密度较大。膏体堆存方式主要适用于干旱缺水的地区，在国外矿山工程中应用较多，在我国只在少数几个矿山中得到应用。

(四)干式堆存

干式堆存是指将选矿厂排出的尾矿浆经浓缩、压滤或过滤后用汽车、输送带等设备送到尾矿库堆存。干式堆存的尾矿含水率一般不大于20%。该工艺的尾矿处置费用较高，在我国黄金矿山工程中应用较多。

二、尾矿库的选择

尾矿库是用以贮存金属、非金属矿山矿石选别后排出尾矿的场所。选矿厂必须有尾矿设施，严禁任意排放尾矿。

(-)尾矿库类型

根据矿山所在地不同的地形条件，可以修建不同类型的尾矿库。尾矿库通常有以下几种类型。

1.山谷型尾矿库

山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库，如图4-1所示。我国现有的大中型尾矿库大多属于这种类型。山谷型尾矿库的特点是：初期坝坝高相对较低，坝长较短, 坝体工程量较小，基建投资较低；后期尾矿堆积坝较易管理维护，库区纵深较长，干滩长度和澄清距离易满足工艺与安全要求。

1—初期坝；2—堆积坝；3一尾矿库；4—尾矿库淹没线；5—等高线图4-1山谷型尾矿库示意图

2. 傍山型尾矿库

傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝围成的尾矿库，如图4-2所示。丘陵地区中小型矿山常选用这种类型的尾矿库。傍山型尾矿库的特点是：初期坝较长，初期坝和后期尾矿堆积坝工程量都较大，汇水面积较小，但调洪能力较低，库区纵深较短，干滩长度和澄清距离通常会受到限制，堆积坝高度较低，库容一般较小。

3. 平地型尾矿库

平地型尾矿库是在平缓地形上采取周边筑坝围成的尾矿库，如图4-3所示。平原和沙漠戈壁地区常采用这类尾矿库，例如金川、包钢和山东省一些金矿的尾矿库。平地型尾矿库的特点是：初期坝和后期尾矿堆积坝工程量大，堆坝高度一般较低，汇水面积小，排洪构筑物相对较小。

I-初期坝；2—堆积坝；3—尾矿库；4—尾矿库淹没线；5—等高线

图4-2傍山型尾矿库示意图

1 一初期坝；2—堆积坝；3一尾矿库；4一等高线图4-3平地型尾矿库示意图

4.截河型尾矿库

截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库，如图4-4 所示。截河型尾矿库的特点是库区汇水面积不大，但尾矿库上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排洪系统，配置较复杂，尾矿库上游排洪压力大，因此国内采用不多。

1 一初期坝；2—堆积坝；3—尾矿库；4—尾矿库淹没线；5一等髙线图4-4截河型尾矿库示意图

(二) 尾矿库选址原则

尾矿库库址的选择在很大程度上决定尾矿设施基建费、运营费及运行管理复杂程度。尾矿库选址应在满足法律法规要求和符合下列原则的前提下，经多方案技术经济比较综合确定。

1. 禁止修建尾矿库的地区

尾矿库不应设在下列地区：

(1) 国家法律、法规规定禁止建设尾矿库的区域。
(2) 尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业、铁路干线或高速公路等遭受严重威胁区域。

2. 一般原则

(1) 不宜位于大型工矿企业、大型水源地、重要铁路和公路、水产基地和大型居民区上游。
(2) 不宜位于居民集中区主导风向的上风侧。
(3) 应不占或少占农田，并应不迁或少迁居民。
(4) 不宜位于有开采价值的矿床上面。
(5) 汇水面积应小，并应有足够的库容。
(6) 上游式湿排尾矿库应有足够的初、终期库长。
(7) 筑坝工程量应小，生产管理应方便。
(8) 应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域。
(9) 尾矿输送距离应短，宜能自流或扬程小。
(10) 在同一沟谷内建设两座或两座以上尾矿库时，后建库设计时应充分论证各尾矿库之间的相互关系与影响，尤其需论证上游尾矿库排洪和溃坝对下游尾矿库的影响。
(11) 废弃的露天釆坑及凹地贮存尾矿时，应对边坡、库内设施及影响尾矿库安全的周边环境釆取可靠的技术和工程措施。

(三) 尾矿库的重要性

1. 尾矿库是矿山维持正常生产的重要设施

矿山生产每年排放大量的尾矿，尾矿库是堆存尾矿、维持矿山正常运行不可或缺的重要生产设施。

2. 尾矿库是重要的安全设施

由于尾矿库库容的数量级都较大，且尾矿极易被洪水和尾矿水冲走形成人造泥石流, 所以尾矿库内的尾矿和尾矿水是重大的危险源。尾矿堆存量越大，堆积高度越高，潜在的危害性越大。在长达十多年甚至数十年的时间里，各种自然的和人为的不利因素都会直接威胁尾矿库的安全。尾矿库一旦失事，通常会使下游人民的生命财产遭受严重损失。尾矿库必须具有保障自身安全的设施，尾矿坝和排洪设施是保障尾矿库安全最重要的设施。

3. 尾矿库是重要的环保设施

尾矿库堆存的含有选矿药剂、重金属等有害物质的尾矿和尾矿水都是重要的污染物, 如果不能妥善处置，会对尾矿库周围环境造成严重的污染。尾矿库是保证尾矿和尾矿水不

外排、不外泄的重要环保设施。

4.尾矿库是宝贵的资源库

受选矿技术的限制，尾矿中仍赋存多种有用的矿产资源。随着技术进步和矿产资源逐渐减少，很多尾矿库具有回采的价值。目前，已开始对一些几十年前的尾矿库进行回采, 重新回选矿厂选别有用的矿产资源。现在，很多研究机构致力于研究尾矿的重选和综合利用，并且在关键技术方面取得了可喜的成果。由此可见，尾矿库还是一个重要的资源库，应妥善管理，以备后用。

三、尾矿库术语和定义

(-)设施类

1.尾矿设施

尾矿设施是指用于尾矿堆存处置的全部工艺设施，通常包括尾矿浓缩脱水设施、尾矿分级设施、尾矿输送泵站及管线、尾矿坝、副坝、尾矿库防洪排洪设施、尾矿库防渗设施、尾矿坝排渗设施、尾矿库回水泵站及管线、截渗坝、渗水回收泵站、安全监测设施、通行道路、通信设施和辅助设施等。尾矿设施平面布置如图4-5所示。

I-初期坝；2—尾矿堆积坝；3—尾矿库；4—截渗坝；5—渗水回收泵站；6—尾矿库管理站； 7—尾矿库监测设施；8一排水井；9—排洪隧洞；10—回水泵站；II-回水管线； 12—回水池；13—选矿厂；14—厂区尾矿输送泵站；15一尾矿输送管线； 16—中间加压泵站；17—上坝道路图4-5尾矿设施平面布置图

2. 尾矿库设施

尾矿库设施是指尾矿库区内的尾矿堆存、安全防控及污染防控设施，一般包括初期坝、尾矿堆积坝、副坝、尾矿库防洪排洪设施、尾矿库防渗设施、尾矿坝排渗设施、截渗坝、渗水回收泵站、安全监测设施、通行道路、通信设施和辅助设施等。

3. 尾矿库安全设施

尾矿库安全设施是指用于保证尾矿库安全运行的设施，主要包括尾矿坝、尾矿库防洪

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排洪设施、尾矿坝排渗设施、安全监测设施、通行道路和通信设施等。

（二）库容类

1.全库容

全库容是指坝顶标高平面与尾矿坝体外坡面以下、库底面以上所围成的空间的容积（不含非尾矿构筑的坝体体积）。全库容包括有效库容VY和调蓄库容两部分，调蓄库容又可分为空余库容K、调洪库容*和蓄水库容Vχ,如图4-6所示。

HK-控制水位；Hl-正常生产水位；为—最高洪水位；Hi一滩顶标高；毎一回水调节高度；4—调洪高度;

* 一有效库容；"一空余库容（Hf; 调洪库容（M~%）;咗一蓄水库容

（H_l以下蓄水部分）；VJ-ISJ水调节库容（Hκ~Hι）; L安全超高；

如一最小干滩长度；ET-干滩长度；ZX-澄清距离

图4-6尾矿库库容坝高示意图

2. 有效库容

有效库容是指尾矿坝体外表面以下、库底以上用于贮存尾矿（含悬浮状尾矿浆体）的空间容积，即图4-6中的丫丫。

3. 调洪库容

调洪库容是指调洪起始水位以上、设计洪水位以下可蓄积洪水的容积，即图4-6 φ 的V_To

4. 总库容

总库容是指设计最终状态时的全库容。

（三）尾矿坝类

1. 尾矿坝

尾矿坝是指拦挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物。通常指初期坝和尾矿堆积坝的总体。

2. 初期坝

初期坝是指用土、石材料等筑成、作为尾矿堆积坝的排渗或支撑体的坝。

3. 尾矿堆积坝

尾矿堆积坝是指生产过程中用尾矿堆积而成的坝。

4. 尾矿库挡水坝

在坝前不形成有效干滩直接挡水的坝。

5. 拦砂坝

建在尾矿排放的下游向，用于拦挡由雨水冲刷所挟带尾矿的坝。

6. 上游式尾矿筑坝法

湿式尾矿库在初期坝上游方向堆积尾矿的筑坝方式，其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝上游方向推移。

7. 中线式尾矿筑坝法

湿式尾矿库在初期坝轴线处用旋流器等分离设备所分离出的粗尾砂堆坝的筑坝方式, 其特点是堆积坝坝顶轴线始终不变。

8. 下游式尾矿筑坝法

湿式尾矿库在初期坝下游方向用旋流器等分离设备所分离出的粗尾砂堆坝的筑坝方式，其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝下游方向推移。

9. 一次建坝

全部用除尾矿以外的筑坝材料一次或分期建造的尾矿坝。

10. 库前式尾矿排矿筑坝法

干式尾矿库入库尾矿自初期坝前向库尾推进排放碾压，并在影响坝体外坡稳定区域内釆用分层碾压堆存的筑坝方式。

11. 库周式尾矿排矿筑坝法

干式尾矿库入库尾矿自库周边向库中间推进排放碾压，并在影响坝体外坡稳定区域内采用分层碾压堆存的筑坝方式。

12. 库中式尾矿排矿筑坝法

干式尾矿库入库尾矿自库区中部向库周边推进排放碾压，并在影响坝体外坡稳定区域内采用分层碾压堆存的筑坝方式。

13. 库尾式尾矿排矿筑坝法

干式尾矿库入库尾矿自库区尾部向库区前部推进排放碾压，并在影响坝体外坡稳定区城采用分层碾压堆存的筑坝方式。

14. 尾矿坝高

干式尾矿库为尾矿坝顶面最高点与坝脚最低点的高差，当尾矿坝坝脚有初期坝或拦砂坝作为支撑体时，为尾矿坝顶面最高点至初期坝或拦砂坝坝轴线处原地面的高差；湿式尾矿库采用上游式筑坝为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处原地面的高差，其他坝型为坝顶与坝轴线处原地面的高差。

15. 总坝高

设计最终状态时的坝高。

16. 堆坝高度或堆积高度

干式尾矿库为尾矿坝顶面最高点与坝脚最低点的高差，当尾矿坝坝脚有初期坝或拦砂坝作为支撑体时，为尾矿坝顶面最高点与初期坝或拦砂坝坝顶的高差；上游式尾矿坝为尾矿堆积坝坝顶与初期坝坝顶的高差；中线式和下游式尾矿坝为尾矿堆积坝坝顶与坝顶轴线处的原地面标高的高差。

17. 临界浸润线

坝体抗滑稳定安全系数能满足本规程最低要求时的坝体浸润线。

18. 控制浸润线

既满足临界浸润线要求、又满足尾矿堆积坝下游坡最小埋深浸润线要求的坝体最高浸润线。

19. 正常生产水位

在用尾矿库内能满足生产回水、尾矿排放和防排洪要求的水位。

20. 沉积滩

水力冲积尾矿形成的沉积体表层，按库内集水区水面划分为水上和水下两部分。

21. 滩顶

沉积滩面与坝体外坡面的交线。

22. 干滩长度

库内水边线至滩顶的水平距离。

23. 防洪宽度

干式尾矿库洪水运行条件下库内水边线至库内水面与坝体外坡面交线的水平距离。

24. 调洪高度

调洪起始水位与设计洪水位的高差。

25. 防洪高度

湿式尾矿库的非挡水坝为调洪起始水位与滩顶之间的高差；湿式尾矿库的挡水坝及干式尾矿库尾矿坝为调洪起始水位与坝顶之间的高差。

26. 安全超高

在非地震运行条件下，尾矿堆积坝为滩顶标高与设计洪水位的高差；挡水坝和一次建尾矿坝为设计洪水位加最大波浪爬高和最大风壅水面高度之和与坝顶标高的高差。

在地震运行条件下，尾矿堆积坝为滩顶标高与正常生产水位加地震沉降和地震壅浪高度之和的高差；挡水坝和一次建坝尾矿坝为正常生产水位加最大波浪爬高、最大风壅水面高度、地震沉降和地震壅浪高度之和与坝顶标高的高差。

四、尾矿坝

(-)尾矿坝分类

尾矿坝是用来挡尾矿库库内尾矿和水的构筑物，其坝型和建造方法较多，国内外还没有统一的分类标准。根据目前的实际情况，尾矿坝主要按3种方法进行分类。

1. 按筑坝材料分类

按照筑坝材料不同，尾矿坝可分为堆石坝、土坝、尾矿堆积坝、浆砌石坝、混凝土坝等。

2. 按建设顺序分类

按照尾矿坝坝体的建设J演序，尾矿坝分为初期坝和后期坝，初期坝是为满足初期生产在基建期建设的尾矿坝，常用当地材料建成；后期坝是以初期坝为基础进行加高，在生产运行期间堆筑而成的尾矿坝，以尾矿堆筑为主，以尾矿堆筑的后期坝称为尾矿堆积坝。尾矿坝指尾矿库初期坝和尾矿堆积坝的总体。

3.按功能分类

尾矿坝按功能可分为拦砂坝、挡水坝、透水坝等。

（二）初期坝

初期坝是指用土、石材料等筑成、作为尾矿堆积坝的排渗和支撑体的坝。

初期坝可分为不透水初期坝和透水初期坝。不透水初期坝是指用透水性较小的材料筑成的初期坝，以均质土坝较为常见。因其渗透系数较小，不利于库内沉积尾矿的排水固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从初期坝坝顶以上的尾矿堆积坝坝坡溢出，造成坝面沼泽化，不利于尾矿坝的稳定。这种坝型适用于挡水式尾矿坝或尾矿堆积坝不高的尾矿坝。透水初期坝是指用透水性较好的材料筑成的初期坝。因其透水性大于库内沉积尾矿，有利于后期坝的排水固结，并可降低坝体浸润线，提高坝体的稳定性，所以透水坝是比较合理的初期坝坝型。

初期坝坝高根据以下因素确定：①至少贮存选矿厂投产后6个月以上的尾矿量；②当初期放矿沉积滩顶与初期坝顶齐平时，满足相应等别尾矿库防洪标准要求；③满足澄清距离；④投产初期利用尾矿库调蓄生产供水时，贮存所需的调蓄水量；⑤考虑后期堆积坝上升速度的要求；⑥在冰冻地区满足冬季放矿的要求；⑦上游式尾矿坝初期坝高与总坝高的比值应不小于1/8。

初期坝坝顶最小宽度，当无行车要求时，应符合表4-1规定的数值；当有行车要求时，坝顶宽度及路面构造应符合道路设计规范的规定。

表4-1初期坝坝顶最小宽度表

坝高	坝顶最小宽度	坝高	坝顶最小宽度
<10	2.5	20-30	3.5
10-20	3.0	a 30	4.0

初期坝下游坡坡比不低于表4-2规定的数值，并满足稳定要求。透水堆石坝堆石体上游坡坡比不陡于1 ： 1.6；土坝上游坡坡比可略陡于下游坡。初期坝下游坡面沿标高每隔IO-15 m设一条马道，宽度不宜小于1. 5m_o

表4-2初期坝下游坡坡比

坝高/m	土坝下游坡坡比	透水堆石坝下游坡坡比
		岩基	非岩基（软基除外）
5-10	1 ： 1.75 -1 ： 2.0	1 : 1.6-1 : 1.75	1 ： 1.75 ： 2.0
10 -20	1 ： 2. 0 ~ 1 ： 2. 5
20 -30	1 ： 2. 5 ~ 1 : 3.0

当初期坝坝基遇到易产生尾矿渗漏的砂砾石地基，易液化土、软黏土、冰渍层和湿陷性黄土地基，岩溶发育地基，涌泉及矿山井洞时，进行专门处理，处理方法一般包括换土法、反压法和砂井法。

（三）尾矿堆积坝

堆积坝是生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝。尾矿堆积坝的筑坝方式有上游式、中线式和下游式。

1.上游式

上游式是在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。

上游式筑坝的特点是：子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升，坝体由流动的尾矿浆水力充填沉积而成，如图4-7所示。该坝型受排矿方式的影响，往往含细粒夹层较多，渗透性能较差，浸润线位置较高，故坝体稳定性较差。但它具有筑坝工艺简单、管理方便、运营费用较低等突出优点，所以国内外均普遍釆用。

放矿主管

图4-7上游式尾矿坝示意图

上游式尾矿筑坝，中、粗尾矿可釆用直接冲积筑坝法，尾矿颗粒较细时可采用分级冲积筑坝法。每期子坝宜釆用尾矿堆筑，也可采用废石、砂石或其他当地材料堆筑。上游式尾矿坝的堆积外坡比不陡于1 ：3。尾矿堆积坝有行车要求时，下游坡面沿标高每隔10 ~ 15 m设一条马道，宽度不小于5 m。

上游式尾矿堆积坝沉积滩顶与设计洪水位的高差符合表4-3的最小安全超高值的规定，同时滩顶至设计洪水位水边线的距离符合表4-3的最小干滩长度值的规定。

尾矿坝下游坡与两岸山坡结合处的山坡上设置坝肩截水沟，并宜在初期坝设置踏步, 踏步宽度不宜小于I- 0 m_o上游式尾矿坝的堆积下游坡面上，结合排渗设施每隔5 -IOm 高差设置排水沟。尾矿堆积坝下游坡面保护常采用的措施有：①釆用碎石、废石或山坡土覆盖坡面；②坡面植草或灌木类植物；③坡面修筑人字沟或网状排水沟；④沿坝轴线方向每隔500 m设踏步一道。

表4-3上游式尾矿堆积坝的最小安全超高与最小干滩长度

坝的级别	最小安全超高	最小干滩长度	坝的级别	最小安全超高	最小干滩长度
1	1.5	150	4	0.5	50
2	1.0	100	5	0.4	40
3	0.7	70

注：1. 3级及3级以下的尾矿坝经渗流稳定论证安全时，表内最小干滩长度最多可减少30%。

2.地震区的最小干滩长度尚应符合GB 50191的有关规定。

2.中线式

中线式是在初期坝轴线处用旋流分级粗尾矿冲积尾矿的筑坝方式。

中线式尾矿筑坝工艺用水力旋流器将尾矿分级，溢流部分（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积，底部部分（粗粒尾矿）排向初期坝下游方向沉积。在堆积过程中保持坝轴线位置始终不变，如图4-8所示。其优缺点介于上游式和下游式之间。

旋流器

I沉砂

溢流

下游挡堤排水层初期坝

图4-8中线式尾矿坝示意图

中线式尾矿坝坝顶外缘至设计洪水位时水边线的距离宜符合表4-4的规定；同时坝顶与设计洪水位的高差符合表4-3的最小安全超高值的规定。

表4-4下游式和中线式尾矿坝的最小干滩长度 m

坝的级别	最小干滩长度	坝的级别	最小干滩长度
1	100	4	35
2	70	5	25
3	50

注：地靈区的最小干滩长度尚应符合GB 50191的有关规定。

3.下游式

下游式是在初期坝下游方向冲积用旋流分级出的粗尾矿的筑坝方式。

下游式尾矿筑坝用水力旋流器将尾矿分级，溢流部分（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积，底部部分（粗粒尾矿）排向初期坝下游方向沉积。其特点是坝轴线位置不断向初期坝下游方向移动，如图4-9所示。由于坝体尾矿颗粒粗、抗剪强度高、渗透性能好、浸润线位置较低，故坝体稳定性较好。但由于管理复杂，且只适用于颗度较粗的尾矿，又需要比较狭窄的坝址地形条件，故国内较少使用下游式筑坝方式。

旋流器

⅛rF t.∙⅞.∙J.∖ 整s

图4-9下游式尾矿坝示意图

下游式的最小干滩长度和最小安全超高与中线式规定相同，尾矿坝坝顶外缘至设计洪水位时水边线的距离宜符合表4-4的规定，同时坝顶与设计洪水位的高差符合表4-3的最小安全超高值的规定。

中线式和下游式尾矿筑坝宜釆用水力旋流器分级后的粗尾矿堆筑。尾矿分级设备的选型、工作压力和设备参数宜根据设计确定的沉砂粒度、产率和浓度要求由设备厂商提供, 并应经试验复核。中线式和下游式尾矿坝均设置初期坝和滤水拦砂坝，滤水拦砂坝可设多座，在初期坝与拦砂坝之间的坝基范围设置排渗设施。中线式、下游式尾矿坝和滤水拦砂坝之间的洪水通过滤水拦砂坝渗出坝外，也可在滤水拦砂坝前设置排洪设施，排洪标准按照50年一遇洪水设防。尾矿坝坝顶宽度应满足分级设备和管道安装及交通的需要，不宜小于20 m_o最终下游坝坡设置维护平台和排水设施，维护平台的宽度不小于3 m_o尾矿坝的下游坝坡应经稳定计算确定，但下游坝坡比不能陡于1 ：3。

4.筑坝方式的选择

地震设防烈度为7度及7度以下的地区宜釆用上游式筑坝，地震设防烈度为8 ~ 9度的地区宜釆用下游式或中线式筑坝，采用上游式筑坝应采取可靠的抗震措施。上游式尾矿筑坝，尾矿颗粒较粗时采用直接冲积法筑坝；尾矿颗粒较细时采用分级冲积法筑坝。下游式或中线式尾矿筑坝分级后用于筑坝的d^0. 074 mm尾矿颗粒含量不少于75% , dw 0.02 mm尾矿颗粒含量不大于10% _O当分级后用于筑坝的尾矿颗粒不满足以上要求时, 应进行筑坝试验。筑坝上升速度应满足沉积滩面上升速度的要求。上游式堆坝的尾矿浆浓度超过35%时，不宜釆用冲积法直接筑坝。如果釆用冲积法直接筑坝时，应进行尾矿堆坝试验研究。对于湿式尾矿库，当全尾矿颗粒极细（d V0.074 mm含量大于85%或d v 0.005 _Im_n含量大于15%）时，宜采用一次建坝，并可分期建设，挡水坝按坝型釆用相应的水库坝设计规范要求；当全尾矿颗粒极细且釆用尾矿筑坝时，进行尾矿堆坝试验研究; 9度地震区上游法尾矿堆积高度不高于30 m₀

五、尾矿库的等别

尾矿库的等别根据尾矿库的最终全库容和最终坝高按表4-5确定。尾矿库各使用期的设计等别根据该期的全库容和坝高分别按表4-6确定。当按尾矿库的全库容和坝高分别确定的尾矿库等别的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降一等确定。露天废弃釆坑及凹地储存尾矿，且周边未建尾矿坝时，可不定等别；建尾矿坝时，根据坝高及其对应的库容确定尾矿库的等别。

表4-5尾矿库各使用期的设计等别

_____等别	全库容V∕10⁴ m³	坝高反/m
一	V^500∞	H>200
二	IoooO ≤V< 50000	IOOWHV200
三	IooO≤V<10000	60WHVI(X)
四	100≤V≤1000	30 WHV 60
______ɪ______	V <100	H<30

除一等库外，对于失事后将使下游重要城镇、工矿企业、铁路干线或高速公路等遭受严重灾害的尾矿库，经充分论证后，其设计等别可提高一等。

尾矿库构筑物的级别根据尾矿库的等别及其重要性按表4-6确定。

表4-6尾矿库构筑物的级别

尾矿库等别	构筑物的级别 __________
尾矿库等别	主要构筑物	次要构筑物	临时构筑物
—	1	3	4
二	2	3	4
三	3	5	5
四	4	5	5
五	5	5	5

注：L主要构筑物是指尾矿坝、排洪构筑物等失事后将造成下游灾害的构筑物。

2. 次要构筑物是指除主要构筑物外的永久性构筑物。
3. 临时构筑物是指施工期临时使用的构筑物。

第二节尾矿坝安全与稳定性分析

一、渗透破坏

尾矿坝和坝基在渗流作用下出现破坏称为渗透破坏，如尾矿坝下游坡面出现隆起、细尾矿被水带走、出现集中渗流通道等。渗透破坏是尾矿坝发生事故的重要原因之一。

(―)渗透破坏的类型

尾矿坝渗透破坏类型主要有流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种。

1. 流土

在渗流的作用下，尾矿坝体或坝基表面的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。这种破坏形式在黏性土和无黏性土中均可能发生，只要水力坡降达到一定的大小，都有可能发生流土破坏。黏性土发生流土破坏的外观表现是土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等；无黏性土发生流土破坏的外观表现是泉眼、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。对于尾矿坝，流土破坏常发生在坝体下游渗流逸出处无保护的情况下。当下游逸出处渗透坡降i值较大且大于临界坡降诺时，就会在下游坝坡逸出处发生表面隆起、裂缝开展、尾矿涌出，甚至出现尾矿土块被整体冲走的现象，这是比较典型的流土破坏。

2. 管涌

在渗流的作用下，一定级配的无黏性土中的细颗粒通过大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成贯通的管道的现象称为管涌。发生管涌破坏是一个随时间逐步发展的过程。首先，在渗透水流作用下，较细的颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失；随后，土体的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也会相继被水流带走；随着上述冲刷过程的不断发展，会在土体中形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷或其他类型的破坏。

3-接触流土

渗流垂直于两种不同介质的接触面运动，并把一层土的颗粒带入另一土层的现象称为接触流土。这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的两种土层的接触带，如尾矿坝上游坡面反滤层的位置。

4.接触冲刷

渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。

对于黏性土，只有流土、接触冲刷或接触流土3种破坏形式，不会产生管涌破坏；对于尾矿等无黏性土，则4种破坏形式均可能发生。

(二)渗透破坏类型的判别

土体的渗透破坏与土体的颗粒组成和渗透力有关。

1.流土可能性的判别

在渗流逸出处，无论是黏性土还是无黏性土，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降, 均会发生流土现象。进行流土发生的可能性判别时，首先需要采用流网或其他方法求出渗流逸出处的水力坡降和该处土体的临界水力坡降t_c,然后再按下列条件进行判别：

i<i_c, 土体处于稳定状态；

i=i_c, 土体处于临界状态，将发生流土破坏；

5。, 土体会发生流土破坏。

在设计时，应保证具有一定的安全系数，把逸出坡降限制在允许水力坡降[订，即

i≤[i] =⅛^ (4-1)

ʃ* S

式中F_B——流土安全系数。

2.管涌可能性的判别

是否会发生管涌首先取决于土的性质，一般黏性土不会发生管涌。对于无黏性土，± 中粗颗粒所构成的孔隙必须大于细颗粒的直径，才有可能让细颗粒在其中发生移动，这是产生管涌的必要条件。对于不均匀系数小于10的较均匀的土，颗粒粗细相差不多，粗颗粒形成的孔隙直径不比细颗粒大，因此，细颗粒不能在孔隙中移动，所以不会发生管涌。

对于不均匀系数大于10的不均匀的土，是否发生管涌主要取决于土的级配情况和细粒含量。对于缺乏中间粒径的级配不连续的土，是否发生管涌主要取决于细粒含量。当细粒含量低于25%时，细粒料填不满粗粒料形成的孔隙，渗透破坏基本上属于管涌型；当细粒料含量大于35%时，细粒料足以填满粗粒料形成的孔隙，粗细料形成整体，不属于管涌型。细粒料含量为25% -35%时，属于过渡型。对于级配连续的不均匀土，可由土的孔隙平均直径和最细部分的颗粒粒径的关系来确定。

(三)渗流控制要求和控制措施

1.渗流控制要求

尾矿坝必须满足渗流控制要求。尾矿坝设计和现状安全评价都应进行渗流计算，一级及二级尾矿坝还应根据地形条件做专门渗流模拟试验。尾矿坝浸润线的确定需要分析放矿、雨水和地震等因素对尾矿坝浸润线的影响。尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深满足坝坡抗滑稳定的条件和规范规定的浸润线最小埋深要求，见表4-7_o

	表4-7尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深表		m
堆积坝髙度H	浸润线最小埋深	堆积坝高度反	浸润线最小埋深
150	10-8	60>H>30	4~2
150 AHmlOO	8~6	Hv30	2
IooAHm60	6 ~4

注：L堆积坝高度应按各垂直坝轴线剖面所在位置分别取值。

2. 位于初期坝坝段的堆积坝高度按堆积高度取值，位于其余坝段的堆积坝高度按尾矿堆积坝坝顶与坡脚的高差取值。
3. 任意高度堆积坝的浸润线最小埋深可用线性插值法确定。

2.渗流控制措施

尾矿坝的渗流控制措施必须确保浸润线低于控制浸润线。降低浸润线的措施应结合坝的级别、坝体稳定计算和抗震构造等要求综合分析确定，一般釆取下列措施。

(1) 尾矿库建设阶段，在尾矿堆积坝坝基范围内设置排渗褥垫(碎石或土工排水网垫)、排渗管(或盲沟)及排渗井等型式的水平和垂直排渗系统。
(2) 尾矿坝运行中，随坝体升高适时设置排渗管或盲沟、席垫、垂直塑料排水板或排渗井等型式的排渗系统；当实测浸润线高于控制浸润线时，在坝坡或沉积滩上增设排渗管、辐射排渗井等排渗设施。
(3) 降低库内水位。

二、边坡稳定性分析

(—)分析方法

尾矿坝边坡稳定性分析的方法主要有极限平衡法和有限元法。极限平衡法应用较早，也是目前最常用的边坡稳定性分析方法；有限元法是近几年才发展起来的新方法。极限平衡法的步骤是先假定破坏沿坝体内某一确定的滑动面滑动，根据滑动土体的静力平衡条件和莫尔库仑准则可以计算沿该滑动面滑动的可能性，即安全系数的大小，然后系统地选取许多个可能的滑动面，用同样的方法计算安全系数，安全系数最小的滑动面是最危险的滑动面。

1.瑞典条分法

早在1915年，瑞典人彼得森(Petter_SOnKE)就用圆弧滑动法分析边坡的稳定性，这 _d 就是瑞典圆弧法。该方法将稳定安全系数定义为抗滑力矩

—I 与滑动力矩的比值，受力分析如图4-10所示。由于滑动

/U" 面上各点的反力无法确定，对于摩擦角₍PA0。的土，抗滑

_RI^l 一力矩无法计算得到。只有当₍P=0。时，各点反力的方向垂

∖ yy^vyc 直于滑动面，通过圆心不产生抗滑力矩，因此只有黏聚力

一ʃ 产生的力矩，这时的安全系数为

^Rl F 一抗滑力矩一 C ∙ AC ∙ R

图4-10瑞典圆弧法 ^S滑动力矩 ^Wd

式(4-2)为整体圆弧滑动法计算边坡稳定性的公式，它只适用于9=0°的情况，即适用于饱和软黏土不排水的条件下。

为了求解摩擦角φ＞0°的情况，引入了条分法的思想。将滑动土体竖直分成若干土条，把各土体当成钢体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数，如图4-11所示。瑞典条分法假定滑动面是一个圆弧面，并认为条块间的作用力大小相等，方向相反且作用于同一直线上，对边坡的整体稳定性影响不大，可以忽略，从而得到下面的计算公式

F _ £ (CiL + 吃COS。；Ctany＞；) ɜ

, ɪ R⁷_isin0_i ( 3)

瑞典条分法是忽略了条间力的一种简化方法，受力分析如图4-11所示。它满足滑动土体的整体力矩平衡条件但不满足土条的静力条件，这是区别于其他条分法的主要特点。这种方法是最简单、最古老的一种方法，应用时间长，积累了丰富的工程经验，一般得到的安全系数偏小，误差偏于安全，是目前工程上常用的方法。.

• 134-

2.简化毕肖普法

毕肖普(BiShOPAN)于1955年提出了一个考虑土条侧面力的条分法，称为毕肖普法。毕肖普法不仅考虑了土条块的重力、滑动面上的切向力和法向力，还考虑了条块的侧面法向力和切向力，满足条块的静力平衡条件和整体力矩平衡条件。受力分析如图4-12 所示。

图4-11瑞典条分法

毕肖普法计算公式为

∑ -[c_ib_i + (Ψ_i +ΔH_i)tanφ_i]

F = ___________________

(4-4)

(4-5)

⁵ £ IriSinQ

SinQtanS m侪=CoSQ +—P--

式(4-4)仍然无法求解。毕肖普进行了简化，假定Δ∏_i=0,认为条块间只有水平作用力F；,而不存在切向死或者条块两侧的切向力相等，于是式(4-4)进一步简化为

X 丄(C；毎 + r_itanφ_i)

F =―哩--------- (4-6)

^S £ W_iSinθ_i

式(4-6)就是简化毕肖甫公式，叫,由式(4-5)计算得到，式中参数m_βi包含安全系数F,,因此不能直接求出安全系数，而需要采用试算的办法，迭代求解F,值。由于简化毕肖普法考虑了条块间水平力的作用，得到的安全系数比瑞典条分法略高一些，更接近实际值，精度较高，是目前常用的一种方法。

3.强度折减法

强度折减法将土的抗剪强度除以折减系数兀，直接用于有限元计算。如果计算的边坡正好失稳破坏，所用的折减系数就等于边坡稳定安全系数。土的强度折减公式为

T,=若=普±=b 譬+ W = bsi%+c, (4-7)

这样

φ = arctan 坦*。 (4—8)

c, =§ (4-9)

P_r

式中，参数们和c,为折减后的强度指标，将其用于有限元计算的本构模型中，折减系数F,从1.0逐渐增大，最后达到整体失稳时的折减系数就等于安全系数，即F_r=F_BO

在强度折减法中，判断边坡破坏失稳的依据主要有计算数值不收敛、塑性区发展贯通和特征部位位移突变等。

4.总应力法和有效应力法

在尾矿坝坝体中因渗流场的原因存在着孔隙水压力，作用在滑动弧面灸上的孔隙水压力垂直于作用面，即作用方向垂直于滑动弧面、指向圆心，如图4-13所示。取土条i 进行受力分析，将土条重力W_i分解成法向力吧CoSS和切向力吧SinQ。吧SinR是滑动力，对圆心产生滑动力矩A/,；。IF_iCOS0_i是土条作用于滑动面上的法向力，如果将其减去孔隙水压力“山,剩余部分(吧COSQ-叫)在滑动面上对土条产生摩擦阻力T_fi = ( W_iCOSθ_i -U_iI_i)I_anφ',摩擦阻力对圆心产生抗滑力矩这种分析方法称为有效应力法。因为这时孔隙水压力已被扣除，摩擦阻力完全由有效应力计算，抗剪强度指标采用有效强度指标φ'_o

图4-13滑动面上孔隙压力的作用

另一种分析方法是计算摩擦阻力时不扣除孔隙水压力，摩擦阻力直接用式T_fi = Πζ∙cosQtan饥计算，的是总应力指标，这就是总应力法。总应力法依靠不同的试验方法得出适当的强度指标c、S值来代替土体中孔隙水压力对强度的影响，这是总应力法的实质。用有限的试验方法去模拟千变万化的孔隙水压力状态，可能会产生较大的误差，这是总应力法的缺点。而有效应力法概念清楚，结果可靠，如果孔隙水压力能够比较容易求岀，首先选用有效应力法。如果孔隙水压力难以准确计算，就采用总应力法。这两种方法在尾矿坝稳定计算中应用都比较多。正确使用有效应力或总应力法及选取合适的抗剪强度指标, 是尾矿坝稳定性分析的关键问题。

尾矿库在正常使用过程中，尾矿坝堆坝上升速度一般比较慢，库内水位变化较小，坝体中的超静孔隙水压力已基本消散，形成比较稳定的渗流场，坝体内各点的孔隙水压力均能由流网确定，原则上采用有效应力法而不是总应力法。

有效应力法的瑞典条分法稳定安全系数计算分式为

_F _ E [ (WjCosQ - y_lΛJi)tan<_p; + CqD ^S £ W_isinθ_i

(4-10)

有效应力法的简化毕肖普法稳定安全系数计算分式为

X [(眠-γ_wh,_ib_i)tanφ'_i + c'_ib_i}

F_S——性--

(4-11)

X WiSin仇

如果尾矿坝堆坝上升速度比较快，下层坝体来不及排水固结，存在超静孔隙水压力，荷载增加，而有效应力和抗剪强度增加不多，容易造成坝体失稳。这是影响尾矿坝稳定非常不利的条件，所以堆坝上升速度是坝体稳定的控制因素。对于这种情况，可采用总应力法和有效应力法。总应力法不用计算孔隙水压力变化和分布，比较简单。总应力法的瑞典条分法坝坡稳定安全系数计算公式为

S空*M也

(4-12)

(二)稳定计算要求

尾矿库初期坝与堆积坝的抗滑稳定性根据坝体材料及坝基的物理力学性质经计算确定。计算方法采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法，地震荷载按拟静力法计算。可行性研究阶段，新建尾矿坝可不进行坝体稳定计算，扩建或加高的尾矿坝应进行坝体稳定计算。初步设计阶段应对坝体进行稳定计算。一等及二等尾矿库在尾矿坝堆至1/3 ~ 1/2最终设计总坝高，三等及三等以下的尾矿库在尾矿坝堆至1/2-2/3最终设计总坝高时，应对坝体进行全面的工程地质和水文地质勘察；对于尾矿性质特殊，投产后选矿规模或工艺流程发生重大改变，尾矿性质或放矿方式与初步设计相差较大的情况，可不受堆高的限制，根据需要进行全面勘察；根据勘察结果，由设计单位对尾矿坝做全面论证，以验证最终坝体的稳定性和确定后期的处理措施。

根据不同运行工况，尾矿坝稳定计算的荷载按表4 - 8进行组合。

表4-8尾矿坝稳定计算的荷载组合表

运行条件	计算方法	荷载类别
运行条件	计算方法	1	2	3	4	5
正常运行	总应力法	有	有	—	——	—
正常运行	有效应力法	有	有	有	——	—

表4-8 (续)

运行条件	计算方法	荷载类别
运行条件	计算方法	1	2	3	4	5
洪水运行	总应力法	—	有	—	有	—
洪水运行	有效应力法	—	有「	有	有	—
特殊运行	总应力法	有	有	—	—	有
特殊运行	有效应力法	有	有	有	—	有

注：1.荷载类别1是指运行期正常库水位时的稳定渗透压力。

2. 荷载类别2是指坝体自重。
3. 荷载类别3是指坝体及坝基中的孔隙水压力。
4. 荷载类别4是指设计洪水位时有可能形成的稳定渗透压力。
5. 荷载类别5是指地震荷载。

坝坡抗滑稳定的安全系数不应小于表4-9规定的数值。

表4-9坝坡抗滑稳定的最小安全系数表

计算方法	运行条件	坝的级别
计算方法	运行条件	1	2	3	4、5
简化毕肖普法	正常运行	1.50	1.35	1.30	1.25
	洪水运行	1.30	1.25	1.20	1. 15
	特殊运行	1.20	1. 15	1. 15	1. 10
瑞典圆弧法	正常运行	1.30	1.25	1.20	1. 15
	洪水运行	1.20	1. 15	1. 10	1.05
	特殊运行	1. 10	1.05	1.05	L 05

矿坝坝体材料及坝基土的抗剪强度指标类别，根据强度计算方法与土的类别按表4-10取得。

新建尾矿库尾矿坝的稳定计算断面根据颗粒粗细程度和尾矿的固结度进行概化分区。各区尾矿的物理力学性质指标按类似尾矿坝的勘察资料或按《尾矿设施设计规范》 (GB 50863)确定。扩建、改建及中期论证的尾矿库尾矿坝稳定计算断面，根据勘察资料进行概化分区。一级和二级尾矿坝的地震设计烈度按批准的场地地震安全性评价结果确定。三级及三级以下的尾矿坝可采用现行国家标准《中国地震动参数区划图》 (GB 18306)中的地震基本烈度作为地震设计烈度，当尾矿坝溃决产生严重次生灾害时, 尾矿坝的地震设防标准应提高一档。除一级和二级尾矿坝外，场地设计基本地震加速度按表4-11选用。

表4-10尾矿坝坝体材料及坝基土的抗剪强度指标试验方法表

强度计算方法	土的类别		使用仪器	试验方法及代号	强度指标	试样起始状态
总应力法	无黏性土		三轴仪	固结不排水剪（CU）	Ccu，Ψcu	1. 坝体材料（1）含水量及密度与原状一致；（2）浸润线以下和水下应预先饱和；（3）试验应力与坝体实际应力一致O 2. 坝基土用原状土
	少黏性土		直剪仪	固结快剪（CQ）
			三轴仪	固结不排水剪（CU）
	黏性土		直剪仪	固结快剪（CQ）
			三轴仪	固结不排水剪（CU）
有效应力法	无黏性土		直剪仪	______慢剪（S）______	t f C , φ
			三轴仪	固结排水剪（CD）
	黏性土	饱和度小于80%	直剪仪	慢射（S）
			三轴仪	不排水剪测孔压（而）.
		饱和度大于80%	直剪仪	慢剪（S）______
			三轴仪	固结不排水剪测孔压（百J）

注：1.无黏性土是指黏粒含量小于5%的尾矿或坝基土。少黏性土系指黏粒含量小于15%的尾矿或坝基土。

2.软弱尾黏土类黏性土釆用固结快剪指标时，应根据其固结程度确定；当采用十字板抗剪强度指标时，应根据固结程度修正强度指标。

表4-11场地设计基本地震加速度ɑ

地震烈度/度	Vl		例
水平加速度α∕g	0.05	0. 10, 0. 15	0.20, 0. 30	>0. 40

（三）抗震要求

1.抗震计算要求

尾矿坝的抗震计算包括地震液化分析和地震稳定性分析，一级、二级、三级尾矿坝还应进行地震永久变形分析。四级和五级尾矿坝，地震液化分析可采用简化计算分析法，如剪应力对比法；一级、二级、三级尾矿坝，地震液化分析釆用时程分析法。尾矿坝地震稳定分析采用拟静力法，按圆弧法进行验算；设计烈度为9度地区的各级尾矿坝和一级、二级、三级尾矿坝，抗震稳定分析除釆用拟静力法外，还釆用时程法进行分析，综合判断坝体的地震安全性。釆用时程法计算分析时应符合下列要求。

（1）按材料的非线性应力应变关系计算地震前的初始剪应力状态。

（2）釆用室内动力试验测定材料的动力变形特性和抗液化强度。

（3）釆用等效线形或非线性时程分析法求解地震应力和加速度反应。

（4）根据地震作用效应计算可能滑动面的抗滑稳定性，并计算由地震引起的坝体永久变形。

（5）至少选取2~3条类似场地和地震地质环境的实测地震加速度记录和一条拟合人工地震加速度时程。

（6）人工地震加速度时程的目标谱应为场地的反应谱。

(7) 地震加速度时程的峰值应为场地设计基本加速度值。
(8) 合成地震加速度时程的持续时间可按表4 - 12取值。

表4-12合成地震加速度时程的持续时间

潜在震源震级/级	持续时间/s	潜在震源震级/级	持续时间/$_____
6.0	10-20	7.5	25-35
6.5	10-25	8.0	35-45
7.0	15 -30

2.抗震构造措施

地震区的尾矿坝应满足以下抗震构造要求：

① 上游法筑坝的外坡坡度不大14^o ₀
② 尾矿坝的干滩长度不小于坝体高度，且不小于40 m_o
③ 一级、二级、三级尾矿坝下游坡面浸润线埋深不小于6 m,四级、五级尾矿坝不小于4 m₀为提高尾矿坝的地震稳定性，可采取下列抗震构造措施：

①控制尾矿坝的上升速度。

(2)放缓下游坝坡的坡度。

③ 在坝基、坝体内部和下游坝坡设置排渗设施。
④ 在坝体下游坡面增设反压体。
⑤ 采取加密法加固下游坝坡和沉积滩。

第三节尾矿库防洪安全技术

一、防洪标准

尾矿库各使用期的防洪标准根据使用期库的等别、库容、坝高、使用年限及对下游可能造成的危害程度等因素，按表4-13确定。

表4-13尾矿库防洪标准

尾矿库各使用期等别	洪水重现期/a	尾矿库各使用期等别	洪水重现期/a
一	IooO ~ 5000 或 PMF	四	100-200
二	500-1000	五	100
三	200-5∞

注：PMF为可能最大洪水。

当确定的尾矿库等别的库容或坝高偏于该等下限,尾矿库使用年限较短或失事后对下游不会造成严重危害者，防洪标准可取下限；当确定的尾矿库等别的库容或坝高偏于该等

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上限，尾矿库使用年限较长或失事后对下游会造成严重危害者，防洪标准应取上限。高堆坝或下游有重要居民点时，防洪标准可提高一等。尾矿库失事后对下游环境造成极其严重危害的尾矿库，应提高防洪标准。

采用露天废弃釆坑及凹地储存尾矿的尾矿库，周边未建尾矿坝时，防洪标准应釆用百年一遇的洪水；建尾矿坝时，应根据坝高及其对应的库容确定库的等别及防洪标准。

二、洪水计算

尾矿库洪水计算的任务是确定设计洪水的洪峰流量、洪水总量和洪水过程线，目的是在洪水计算的基础上进行调洪演算，确定排洪设施的排洪能力和型式。

尾矿库的汇水面积一般较小，属于特小汇水面积。通常情况下，没有直接径流资料, 大多数是根据地区降水资料进行整理计算推求。由降水资料推求设计洪水的计算方法非常多，主要有推理公式法、经验公式法、综合单位线法和水量平衡法等，其中推理公式法由于计算过程简单，各地水文图集都有根据此法的计算参数，所以在小流域洪水计算中使用最为广泛。推理公式在尾矿库洪水计算中也得到了广泛的应用，有条件时，用现场的洪水痕迹所得的流量进行验证，这是因为理论计算中相关参数取值误差较大，而现场实测数据，只要测定准确，相对误差较小。尾矿库洪水计算一般釆用各省水文图或有关部门建议的特小汇水面积的计算方法进行计算。当釆用全国通用的推理公式时，应釆用当地的水文参数。对于三等及三等以上的尾矿库应采用两种以上方法计算，原则上以各省水文图集推荐的计算公式为准或选取大值。

尾矿库内水面面积不超过流域面积的10%时，按全面积地面汇流计算，否则，按水面和地面面积的汇流分别进行计算。

(―)洪峰流量

尾矿库的汇水面积较小，可根据简化推理公式计算。简化推理公式由推理公式运用二项式定理的近似计算公式简化得到的，可直接进行求解，应用方便。

(二) 洪水总量

洪水总量按下式计算

W_IP = IOOQa_tH_tPF (4-13)

式中 W_tP——历时为tʌ频率为P的洪水总量，m³ ；

α₁——与历时t相应的洪量径流系数；

H_IP--历时为t、频率为P的降雨量，mm；

F——流域汇水面积，km²_o

(三) 洪水过程线

小流域的设计洪水过程线多简化为某种形式，常用的有三角形概化过程线和概化多峰三角形过程线。 _

三角形概化过程线计算简便，但洪量过分集中，可能脱离实际情况甚远。

概化多峰三角形洪水过程线是结合一定的设计雨型计算绘制的，它结合了推理公式的特点，并能反映我国台风季风区暴雨洪水的特点，比较切合实际，适用于尾矿库和中小型水利工程设计O

概化多峰三角形洪水过程线的基本原理是假定一段均匀降雨可相应产生一个单元三角形洪水过程线，此三角形的面积等于该段降雨产生的洪水量冷，三角形的底长相当于该段降雨的产流历时与汇流历时之和，而三角形的高即相当于该段降雨产生的最大流量Q_mO把设计雨型按下述原则分为若干段，把每段降雨所形成的单元三角形洪水过程线按时序叠加，即得概化多峰三角形洪水过程线。

三、调洪演算

调洪演算的目的是根据既定的排洪系统确定所需的调洪库容及泄洪流量。对一定的洪水过程线，排洪构筑物越小，所需的调洪库容越大，坝也越高。设计中应通过几种不同尺寸的排洪设施的调洪演算结果，合理地确定坝高及排洪构筑物的尺寸，以使工程造价最低。

(一) 近似公式法

对于洪水过程线可概化为三角形，且排洪过程线可近似为直线的简单情况，其调洪库容和泄洪流量之间的关系可按下式确定。

g = Qp(l∙•訶 (4-14)

式中 q——所需排洪构筑物的泄流量，m³∕s;

Q_P——设计频率为P的洪峰流量，m³∕s;

V_l——某坝高时的调洪库容，m³;

W_p——频率为P的一次洪水总量，m³_o

(二) 水量平衡法

对于一般情况的调洪演算，可根据来水过程线和排洪构筑物的泄水量与尾矿库的蓄水量关系曲线，通过水量平衡计算求出泄洪过程线，从而定出泄流量和调洪库容。

尾矿库内任一时段Z的水量平衡方程式如下式所示。

-∣^(Q+0)At-多(g,+g<)At = K-K (4-15)

式中 Q、QZ--时段始、终尾矿库的来洪流量，m³∕s;

9$、％--时段始、终尾矿库的泄洪流量，m³∕s;

气、K——时段始、终尾矿库的泄洪流量，m³_o

— 1

令。=y(^+<2J,将其代入式(4-15),整理后得

匕 + }gA = <2山 + (匸-}9A) (4-16)

求解式(4-46)可列表计算，但需预先根据泄流量(g)-库水位(H)-调洪库容 (y_t)之间的关系绘出q~V + ~_q^t和q—V-^-q^t辅助曲线备查。

近似公式法一般用于尾矿库排洪设施排洪能力的估算，尾矿库准确的调洪演算应采用水量平衡法进行计算。当尾矿库调洪库容大于一次24∙h洪水总量时，洪水排出时间应小

. 142 •

于 72h。

四、排洪系统

尾矿库的排洪方式及布置应根据地形、地质条件、洪水总量、调洪能力、回水方式及水质要求、操作条件与使用年限等因素，经技术经济比较确定。尾矿库正常运行时不得采用机械排洪。

（一）排洪系统的类型

尾矿库排洪系统常用的基本形式有排洪管、隧洞、溢洪道及山坡截洪沟等。尾矿库排洪系统形式及尺寸根据水力计算和调洪计算确定，并满足设计流态和防洪安全要求。对特别复杂的排洪系统，进行水工模型或模拟试验验证。排洪系统形式主要有以下几种。

1∙排水井一涵管（隧洞）式

排洪系统采用排水井下接排洪涵管或隧洞的形式。排水井有窗口式、框架式和砌块式。窗口式适用于小流量的排洪，框架式和砌块式适用于大、中流量的排洪。排水井一涵管（隧洞）式的水力计算可分为3种状态：当水头较小、井内水位低于入口时，为自由泄流；当水位升高、井内充满水而隧洞（或管）内尚未满流时，泄流量受排洪隧洞或涵管入口控制，为半压力流；当排洪隧洞或涵管呈满流时，为压力流。排水井的位置应满足安全超高和澄清距离要求。排水井采用钢筋混凝土结构。输水构筑物为涵管、隧洞或涵管一隧洞的组合。涵管断面形状一般为圆形，隧洞根据围岩岩性、断面和水头的大小釆用不同的衬砌类型。隧洞断面一般釆用圆形和城门洞形。

2. 斜槽一涵管（隧洞）式

排洪系统釆用排洪斜槽下接排洪涵管或隧洞的形式。排洪斜槽则适用于中、小流量的排洪。进水部分为斜卧在岸坡上的明渠，随着尾矿堆积高度的上升，敞开式明槽逐步由盖板封闭成涵洞。

3. 溢洪道

溢洪道由进水口、输水槽和岀口消能三部分组成。进水口分侧槽式和正槽式，输水槽为陡坡明渠，出口采用底流或挑流消能与河道相接。

上游式尾矿库适合釆用排水井（或斜槽）一排水管（或隧洞）式排洪系统。一次建坝的尾矿库在地形条件许可时，可釆用溢洪道排洪，同时适合釆用排水井（或斜槽）控制库内运行水位。当上游汇水面积较大、库内调洪难以满足要求时，可釆用上游设拦洪坝截洪和库内另设排洪系统的联合排洪形式。除库尾排矿的干式尾矿库外，三等及三等以上尾矿库不得采用截洪沟排洪。当尾矿库周边地形、地质条件适合时，四等及五等尾矿库经论证可设截洪沟截洪分流。尾矿库应釆取防止泥石流、滑坡、树木杂物等影响泄洪能力的工程措施。

一般对于小流量的排洪多采用排水管，中等流量的排洪可釆用排水管或隧洞，大流量的排洪适合釆用隧洞或溢洪道。对于大、中型工程，隧洞排洪通常比排水管经济可靠，如果地形地质条件允许，应优先釆用。排洪构筑物的设计最大流速应小于构筑物材料的允许流速。

（二）排洪系统的布置

.排洪系统应靠尾矿库一侧山坡进行布置。选线应力求短直，地基均一，无断层、破碎带及软弱地基。当管线平行于陡坡布置时，应无产生横向滑坡的可能，排洪系统进水构筑物的布置，应满足澄清距离的要求。当进水构筑物为排水井时，通常设多个排水井，第一个井(位置最低的井)的位置和标高既能满足初期使用时澄清距离的要求，又能满足排洪要求。其余各井位置逐步抬高，各井井筒应有一定高度的重叠(一般为0∙5~lm)°当排洪构筑物为斜槽时，其最低进水沿的位置和标高选定要求同第一个排水井。

排洪构筑物的基础应避免设置在工程地质条件不良或需要填方的地段。无法避开时，应进行地基处理。排洪构筑物不得直接坐落在尾矿沉积滩上。地下排洪构筑物应釆用钢筋混凝土结构，其基础应置于有足够承载力的基岩上。对于非岩基的地下排洪构筑物，应采取符合基础承载力要求的工程措施。排洪设施在终止使用时应进行封堵，封堵后应同时保证封堵段下游的永久性结构安全和封堵段上游尾矿堆积坝渗透稳定安全和相邻排洪建筑物安全。排水井在终止使用时，在井座上部、井座、支洞进口或支洞内采取封堵措施，封堵体釆用刚性结构，不得设置在井顶。

第四节尾矿库安全管理

一、尾矿库隐患及重大险情处理

(1) 尾矿库存在下列一般生产安全事故隐患之一时，应在限定的时间内进行整治，消除事故隐患：

——尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和干滩长度的要求；

——排洪设施出现不影响安全使用的裂缝、腐蚀或磨损；

——经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数满足表4-9规定值，但部分高程上堆积边坡过陡，可能出现局部失稳；

——坝体浸润线埋深小于1.1倍控制浸润线埋深；

——坝面局部出现纵向或横向裂缝；

——干式堆存尾矿的含水量偏大，实行干式堆存有一定困难，且没有设置可靠防范措施；

——坝面未按设计设置排水沟，冲蚀严重，形成较多或较大的冲沟；

--坝肩无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；

——堆积坝外坡未按设计设置维护设施；

——其他不影响尾矿库基本安全生产条件的非正常情况。

(2) 尾矿库存在下列重大生产安全事故隐患之一时，应立即停产，生产经营单位应制定并实施重大事故隐患治理方面，消除事故隐患：

——库区和尾矿坝上存在未按批准的设计方案进行开采、挖掘、爆破等活动；

--坝体出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸，出现大面积沼泽化；

——坝外坡坡比陡于设计坡比；

——坝体超过设计坝高，或者超设计库容贮存尾矿；

——尾矿堆积坝上升速率大于设计堆积上升速率；

——经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于表4-9规定值的0. 98倍；

——坝体浸润线埋深小于控制浸润线埋深；.

——尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时，安全超高和干滩长度均不满足设计要求；

——排洪设施部分堵塞或坍塌、排水并有所倾斜，排水能力有所降低，达不到设计要求；

——干式堆存尾矿的含水量大，实行干式堆存比较困难，且没有设置可靠的防范措施；

——多种矿石性质不同的尾砂混合排放时，未按设计要求进行排放;

——冬季未按照设计要求采用冰下放矿作业；

——设计以外的尾矿、废料或者废水进库；

——其他危及尾矿库安全运行的情况。

(3)尾矿库出现下列重大险情之一时，生产经营单位应立即停产，启动应急预案，进行抢险。

——坝体出现严重的管涌、流土等现象的；

——坝体出现严重裂缝、坍塌和滑动迹象的；

——经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于表4-9规定值的0. 95倍；

——尾矿库调洪库容严重不足，在设计洪水位时，安全超高和干滩长度均不满足设计要求，将可能出现洪水漫顶；

——排水井显著倾斜，有倒塌迹象的；

——排洪系统严重堵塞或者坍塌，不能排水或排水能力急剧降低;

——干式堆存尾矿的含水量过大，基本不能干式堆存，且没有设置可靠的防范措施；

——其他危及尾矿库安全的重大险情。

二、尾矿库安全监测

尾矿库应根据设计等别、尾矿坝筑坝方式、尾矿性质、地形地质条件及地理环境等因素，设置必要的安全监测设施。根据观测方式的不同，尾矿库监测系统通常分为人工观测和在线监测两类。三等及三等以上尾矿库应设置人工监测与在线监测相结合的安全监测设施。尾矿库安全监测应与人工巡查和尾矿库安全检查相结合。

(―)安全监测的内容与要求

尾矿库安全监测内容一般包括位移、渗流、干滩、库水位、降水量。一等、二等、三等、四等尾矿库监测位移、浸润线、干滩、库水位、降水量，必要时还应监测孔隙水压力、渗透水量、浑浊度。五等尾矿库监测位移、浸润线、干滩、库水位。

施工阶段根据监测系统设计和技术要求，由设计单位提出施工详图，施工单位做好仪器设备的埋设、安装、调试和保护；工程竣工验收时，将竣工图、埋设记录、施工期记录

及整理分析资料等全部汇编成工程档案，移交建设单位。试运行阶段缩短监测周期，验证所有检测设施、仪器运行的有效性和准确性，达到设计要求后投入正常运行，对不符合要求的仪器应调换更新。运行期间做好监测系统和全部监测设施的检查、维护、校正、监测资料的整编、监测报告的编写及监测技术档案的建立等工作。

及时整理监测数据，如有异常应及时响应；当影响尾矿库运行安全时，及时分析原因和釆取对策，并上报主管部门。尾矿库监测设施不全、损坏、失效的，根据情况予以补设或更新改造。当尾矿库进行除险加固、扩建、改建影响原监测系统时，应根据相关规范做出相应的监测系统设计更新，并保持监测资料的连续性。当发生地震、洪水及尾矿库工作状态出现异常等特殊情况时，应对重点部位的有关项目加强监测。

（二）监测布置

尾矿库安全监测应遵循科学可靠、布置合理、全面系统、经济适用的原则。监测布置应根据尾矿库的实际情况，突出重点，兼顾全面，统筹安排，合理布置，能全面反映尾矿库的工作状态。按规定进行监测仪器、设备、设施的安装、埋设和运行管理，确保施工质量和运行可靠。监测周期应满足尾矿库日常管理的要求，相关的监测项目应在同一时段进行。实施监测的尾矿库等别根据尾矿库设计等别确定，监测系统的总体设计根据总坝高进行一次性设计，分步实施。坝肩及基岩断层带、坝内埋管处需加设监测设施。

安全监测设施布置原则：①全面反映尾矿库的运行状态；②尾矿坝位移监测点的布置延伸到坝脚以外的滑动影响范围内；③坝肩及基岩断层带、坝内埋管处宜加设监测设施。

1.位移监测

位移监测包括坝体和岸坡的表面位移、内部位移。位移监测用的平面坐标及水准标高，与设计、施工和运行诸阶段的控制网坐标系统相一致。表面水平位移及垂直位移监测，一般共用一个测点；内部水平及竖向位移监测宜结合布置。监测基点设在稳定区域内；测点应与坝体或岸坡牢固结合。基点及测点应有可靠的保护装置。

坝体表面位移包括水平位移和竖向位移。监测断面选在最大坝高断面、有排水管通过的断面、地基工程地质变化较大的地段及运行有异常反应处。初期坝顶和后期坝顶各布设一排,每30 ~60 m高差布设一排，一般不少于3排。测点的间距，一般坝长小于30Om 时，取20 ~100m;坝长大于30Om时，取50 ~200 m；坝长大于IOoOm时,取IOO ~300m_o各种基点均布设在两岸岩石或坚实土基上。测点和基点的结构必须坚固可靠，且不易变形。测点和土基上基点的底座埋入土层的深度不小于LOm。冰冻区应深入冰冻层以下 0. 5 m_o

内部位移包括内部水平位移、内部竖向位移。监测断面的布置根据尾矿库的等别、坝的结构形式和施工方法及地质地形等情况确定，布置在最大坝高断面及其他特征断面（原河床、地质及地形复杂段、结构及施工薄弱段等）上，设1~3个断面。每个监测断面上布设1 ~3条监测垂线，其中一条布设在坝轴线附近。监测垂线的布置应尽量形成纵向监测断面。监测垂线上测点的间距，根据坝高、结构形式、坝料特性及施工方法与质量等确定，一般2 ~10m。每条监测垂线上布置3 ~15个测点。最下一个测点置于坝基表面，以监测坝基的沉降量。

对危及尾矿坝、排洪构筑物及附属设施安全和运行的新老滑坡体或潜在滑坡体也应进

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行监测。根据掌握的滑坡体范围及位移分布规律，通常顺滑坡方向布设1 ~3个监测断面，包括主滑断面及其他特征断面。

2. 渗流监测

监测横断面选在有代表性且能控制主要渗流情况的坝体横断面及预计有可能出现异常渗流的横断面，一般不少于3个，并尽量与位移监测断面相结合。监测横断面上的测点布置，应根据坝型结构、断面大小和渗流场特征确定。在堆积坝坝顶、初期坝上游坡底、下游排水体前缘各布置1条铅直线，其间部位每20~40m布设1条铅直线，埋深参考实际浸润线深度确定。在渗流进、出口段，渗流各向异性明显的土层中，及浸润线变幅较大处，应根据预计浸润线的最大变幅沿不同标高布设测点，每条铅直线上的测点数一般不少于2个。

渗流压力监测仪器，根据不同的监测目的、土体透水性、渗流场特征及埋设条件等，一般选用测压管或振弦式孔隙水压力计。作用水头小于20 m的坝、渗透系数大于或等于 l×10-⁴cπ√s的土中、渗压力变幅小的部位、监视防渗体裂缝等，釆用测压管；作用水头大于20m的坝、渗透系数小于IXlOrC_m∕s的土中、监测不稳定渗流过程及不适宜埋设测压管的部位，采用振弦式孔隙水压力计，其量程应与测点实际压力相适应。

测压管一般釆用镀锌钢管或硬塑料管，内径不大于50mm_o测压管的透水段，一般长 1 ~2m,当用于点压力监测时应小于0.5m,测压管的沉积段，一般长0. 5 ~ 1 m。外部包扎足以防止周围土体颗粒进入的无纺土工织物，透水段与孔壁之间用反滤料填满。测压管的导管段应顺直，内壁光滑无阻，接头釆用外箍接头。管口高于地面，并加防止雨水进入和人为破坏的保护装置。测压管的埋设，除必须随坝体堆筑适时埋设外，可钻孔埋设。随坝体堆筑施工埋设时，确保管壁与周围土体结合良好和不因施工遭受破坏O

孔隙水压力计的选型，一般选用振弦式仪器。当黏土的饱和度低于95%时，选用带有细孔陶瓷滤水石的高进气压力孔隙水压力计。孔隙水压力计埋设时，在埋设点附近适当取样，进行土的干密度、级配等物理性质试验。

3. 干滩监测

干滩监测包括滩顶标高、干滩长度、干滩坡度。尾矿库滩顶标高的测点沿坝（滩）顶方向布置，当滩顶一端高一端低时，在低标高段选较低处检测1 ~3个点;当滩顶高低相同时,选较低处不少于3个点;其他情况,每IOO m坝长选较低处检测1 ~2个点,但总数不少于3个点。滩顶标高测量误差应小于20mm_o各测点中最低点的标高作为尾矿库滩顶标高。滩顶标高根据滩顶上升情况,定时做好检测，随时掌握滩顶标高,汛前必须检测一次。

干滩长度测定根据坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布置1 ~3个断面。测量断面垂直于坝轴线布置，在几个测量结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩长度。在干滩设立干滩长度标尺，干滩较长时以50 m为间隔，较小者以Iom为间隔。在干滩长度发生较大变化时，及时检测，随时掌握干滩长度，汛前必须检测一次。

检查尾矿库沉积滩干滩的平均坡度时，应视沉积干滩的平整情况，每IOOm坝长布置不少于2个断面。测量断面垂直于坝轴线布置，测点应尽量在各变坡点处进行布置，且测点间距不大于10 ~20 m （干滩长者取大值），测点标高测量误差应小于5 mm_o尾矿库沉积干滩平均坡度，按各测量断面的尾矿沉积干滩平均坡度加权平均计算。干滩坡度与设计不符时釆取相应的处理措施。干滩坡度根据坡度变化情况，一季度检测一次，随时掌握干滩坡度，汛前必须检测一次。

4.水文、气象监测

水文、气象监测包括库水位和降水量监测。库水位测点的布置根据坝型、筑坝及排尾方式确定，设置在基本能代表库内平稳水位并能满足工程管理和监测资料分析需要的地方，一般布置在库内排洪构筑物（如排水井、排洪斜槽等）上。监测设备选用水尺或自记水位计，有条件时可设遥测水位计或自动测报水位计，其延伸测读标高应高于设计洪水位。水尺零点标高每隔3~5年校测一次。当怀疑水尺零点有变化时及时进行校测。水位计每年汛前检验。水位监测的测量误差应小于20 mm_o除按水文、气象方面规定外，泄水前后各增加监测一次，汛期还应根据需要调整测次。库区降水量监测设备用雨量器。有条件时，可用自记雨量计、遥测雨量计或自动测报雨量计。

（三）人工监测

1. 位移监测

位移监测的观测设备包括观测标点、工作基点和起测基点。观测标点埋设于坝体表层，用以反映坝的变形量。标点布置应根据坝的重要性、结构尺寸和地质情况而定，并以能全面掌握构筑物的变形状态为原则。选择有代表性且能控制主要变形情况的断面，如最大坝高断面、地基地形地质变化较大的断面，断面数量不少于3个。观测标点一般由底板、立柱和标点头三部分组成。起测基点为实施垂直变形测量的起点或终点。一般在每一排纵标点的两岸岩石或坚实土基上各设一点，其标高应大致接近。为了引测和校测起测基点的标高，尾矿库应设置3个以上的水准基点，并连接成观测网。工作基点为实施水平变形测量的基点，在坝端两岸每一纵排标点的延长线上各布置一点，安设在不受坝的变形影响、不受外来机械破坏及便于观测的地方，其标高宜接近观测标点的标高。

水平变形观测采用视准线法，以两工作基点的联线（视准线）为基准，分别测量该纵排各观测标点的水平位移量。在工作基点A的支承托架上安放经纬仪，后视工作基点 B,照准后视觇标，固定视准线。然后用标点觇标或测钎测读观测标点与视准线的偏移距离。倒转镜筒重对后视，再测读一次，正、倒镜各一次为一测回，每一测点应进行两个测回，两测回误差不大于5 mm,取其平均值作为该点的观测结果。垂直变形观测用水准仪, 根据起测基点的标高观测标点的标高变化。按一般水准测量程序及方法往返测量一次，测站和转点数目应尽量减少，前后视距离应相等，并不超过50m。

尾矿坝使用初期每月观测一次。当坝体垂直或水平变形量已基本稳定并已掌握其变化规律后，可逐渐减为每季或半年一次。但遇下列情况时应增加测次：地震以后，变形量显著增大时；库水位超过最高水位时；久雨或暴雨后渗透情况显著变坏时。

2. 浸润线观测

浸润线观测是为了解坝体内浸润线的位置和变化情况，以判定坝体是否稳定，确保安全运行并验证设计。每个观测横断面上，测点数量和埋设位置应根据断面大小、结构、坝基地质情况及设计采用的渗透计算方法等因素确定，并以能掌握浸润线的形状及变化为原则。一般最少应布置3个测点：在坝顶上游边缘（常用渗透计算中假设零点位置）及排水棱体上游边坡与坝基的交点（或褥垫式排水体的起点）各布置一点，其间再埋设若干点。一般釆用测压管观测。

一般平均每月观测一次，如遇上游水位超过正常高水位或经常保持高水位及坝体异常时应增加测次，必要时每天观测一次。

（四）在线监测

在线监测系统应包含数据自动采集、传输、存储、处理分析及综合预警等部分，并具备在各种气候条件下实现适时监测的能力。在线监测系统应具备下列基本功能：①数据自动采集功能；②现场网络数据通信和远程通信功能；③数据存储及处理分析功能；④综合预警功能；⑤防雷及抗干扰功能；⑥其他辅助功能，包括数据备份、掉电保护、自诊断及故障显示等功能。

在线监测系统的选择应符合下列基本性能要求：①巡测采样时间小于30 min,单点采样时间小于3 min；②测量周期为IOmin至30d,可调；③监控中心环境温度保持在20 ~ 30 ^cC,湿度保持不大于85% ；④系统工作电压为220（1 ±10% ） V；⑤系统故障率不大于 5% ;⑥防雷电感应不小于IOOO V ；⑦采集装置测量范围满足被测对象有效工作范围的要求。

1. 在线监测系统设计

在线监测系统控制中心的设置应符合国家现行的有关控制室或计算机机房的规定。在线监测系统的更新改造设计应在完成原有仪器设备检验和鉴定后进行。监测仪器、设备、设施的选择，应先进和便于实现在线监测。数据采集装置能适应应答式和自报式两种方式，按设定的方式自动进行定时测量，接收命令进行选点、巡回检测及定时检测。计算机系统与数据采集装置连接在一起的监控主机和监测中心的管理计算机配置应满足在线监测系统的要求，并应配置必要的外部设备。数据通信、数据釆集装置和监控主机之间采用有线和（或）无线网络通信，尾矿库安全监测站或网络工作组应根据要求提供网络通信接口。在线监测系统软件包括在线釆集和安全监测管理分析两个模块。安全监测管理分析模块具备基础资料管理、各项监测内容适时显示发布、图形报表制作、数据分析、综合预警等功能。其中，数据分析部分包括各项监测内容趋势分析、综合过程线分析等内容。接入在线监测系统的传感器应结构简单、传动部件少、容易维修、可靠性高、稳定性好。

2. 安装和调试

对有相对位置和方向要求的监测设备，在现场放样时，严格控制坐标位置；监测设备的安装支架应埋设牢靠，水平度和垂直度满足设计要求。在线监测系统安装过程中，对系统设备进行线体试验、参数标定，做好详细记录。监测设施更新改造工程，在安装自动监测传感器时，尽量不破坏原有可用的监测设施。在线监测系统调试时，应与人工监测数据进行同步比测。

3. 运行和管理

对在线监测系统每年至少进行一次系统检查，做好正式记录，存档备查。必须对在线监测系统加以防护。系统釆用专用电源供电，不应直接用现场照明电源。系统电源应有稳压及过电压保护措施，以避免受当地电源波动过大的影响。系统应有可靠的防雷电感应措施，系统的接地应可靠，接地电阻应满足电气设备接地要求。电缆应加以保护，特别是室外电缆应布设在电缆沟或电缆保护管内。电缆沟宜封闭，并应釆取排水措施。对易受周围环境影响的传感器应加以保护；安装在坝体外部的设备,应考虑日照、温度、风沙等恶劣天气对监测设备的影响，必要时应采取特殊防护措施。

三、尾矿库生产运行管理

(一) 安全生产管理

生产经营单位应当建立健全尾矿库安全生产责任制，建立安全生产规章制度和安全技术操作规程，对尾矿库实施有效的安全管理；确保尾矿库具备安全生产条件所必需的资金投入，建立相应的安全管理机构和配备相应的安全技术管理人员。生产经营单位主要负责人和安全技术管理人员应当依照有关规定经培训考核合格并取得安全资格证书后，方可任职。直接从事尾矿库放矿、筑坝、巡坝、排洪和排渗设施操作的作业人员必须取得特种作业操作证书，方可上岗作业。生产经营单位应当编制尾矿库年度、季度作业计划和详细运行图表，严格按照作业计划生产运行，做好记录并长期保存。生产经营单位应制订尾矿库安全使用规划，提出新建、改建、扩建、勘察稳定验证或闭库的计划。上游建有尾矿库、渣库、排土场或水库等工程设施的尾矿库，应了解上游所建工程的稳定情况，必要时应采取防范措施。

尾矿库每3年至少进行一次安全现状评价。与尾矿库产生相互安全影响的区域不建设重要的生产区、生活区等设施。禁止在尾矿坝及对尾矿库产生安全影响的区域乱采、滥挖和非法爆破等。

(二) 安全运行控制参数

尾矿库在生产运行中，必须对以下安全运行控制参数进行严格控制。

(1) 尾矿库设计最终堆积标高、最终坝体高度、总库容。
(2) 尾矿堆积坝外坡比。
(3) 尾矿坝不同堆积标高时，库内控制的正常生产水位、调洪高度、安全超高、防洪高度、沉积滩坡度及最小干滩长度等。
(4) 尾矿坝不同堆积标高时的控制浸润线。

上游式尾矿库还应控制尾矿流量、粒径和浓度等参数，中线式和下游式尾矿库应控制沉砂的控制粒径、产率和含水量等参数，干式堆存尾矿库应控制尾矿压滤后的尾矿含水率、排放厚度和压实指标等参数；采用一次性筑坝的尾矿库应控制坝高、坝顶宽度、坡比、调洪高度、安全超高和放矿要求等参数。

(三) 应急救援预案

尾矿库在生产运行过程中出现下列重大险情之一的，生产经营单位启动应急预案。

(1) 坝体出现严重管涌、流土等现象的。
(2) 坝体出现严重裂缝、坍塌和滑动迹象的。
(3) 库内水位超过限制的最高洪水位的。
(4) 使用过程中出现排水井倒塌或者排水管(洞)坍塌堵塞的。
(5) 其他危及尾矿库安全的重大险情。

生产经营单位必须根据可能发生的垮坝、漫顶、排洪设施损毁等生产安全事故和影响尾矿库运行的洪水、泥石流、山体滑坡、地震等重大险情制定并及时修订应急救援预案。应急救援预案主要包括事故风险分析、应急指挥机构及职责、处置程序和处置措施等内容。

应急处置主要包括事故应急处置程序、现场应急处置措施和事故上报程序等内容。事故应急处置程序是根据可能发生的事故及现场情况，明确事故报警、各项应急措施启动、应急救援人员引导、事故扩大及同生产经营单位应急预案衔接的程序。现场应急处置措施是针对可能发生的垮坝、泄漏、洪水漫顶、排洪设施损毁、排洪系统堵塞、坝坡深层滑动等，从人员救护、工艺操作、事故控制、现场恢复等方面制定明确的应急处置措施。事故上报程序中应明确报警负责人、报警电话，上级管理部门、相关应急救援单位联络方式和联系人员，事故报告基本要求和内容等。

（四）尾矿排放与筑坝

尾矿排放与筑坝包括岸坡清理、尾矿排放、坝体堆筑、坝面维护、防排渗设施施工和质量检测等环节，必须按照设计要求和作业计划进行，并做好记录。一次建坝的尾矿库，应按设计要求排放。堆积标高不得超过设计标高。采用上游式湿法堆存的尾矿坝，应按照设计要求排放尾矿，并满足以下条件：①滩顶标高必须满足生产、防汛、冬季放矿和回水要求；②尾矿坝堆积坡比不得陡于设计要求；③在坝前分散排放，维持坝体均匀上升； ④坝顶及沉积滩面均匀平整，沉积滩长度及滩顶最低标高必须满足防洪设计要求；⑤尾矿堆积坝下游浸润线埋深必须满足设计控制浸润线要求；⑥矿浆排放不得冲刷初期坝或子坝，严禁矿浆沿子坝内坡趾流动冲刷坝体。

坝轴线较长时釆用分段交替作业，避免滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量集中沉积于某端或某侧。排放口的间距、位置、同时开放的数量、时间等，按设计要求和作业计划进行操作。冰冻期、事故期或某种特殊原因确需长期集中放矿时，需请设计单位进行安全论证，不得出现影响后续堆积坝体稳定的不利因素。中线式及下游式尾矿坝堆筑在运行期间做好粗尾矿堆坝量与库内堆存量之间的砂量平衡工作。采用旋流器底流尾矿直接充填筑坝时，底流矿浆浓度应大于不分选浓度。

每期子坝堆筑前必须进行岸坡处理，将树木、树根、草皮、坟墓及其他构筑物全部清除。清除杂物不得就地堆积，应运到库外。若遇有泉眼、水井、地道、溶洞或洞穴等，按设计要求处理。每期子坝堆筑完毕，进行质量检查。主要检查内容包括：轴线位置、子坝长度、剖面尺寸（子坝高度、坝顶宽度、内外坡比等）、坝顶及内坡趾滩面标高、库内水位、筑坝质量等。岸坡清理及子坝质量检查应记录存档，并经主管技术人员检查合格后, 方可进行下一步工序。坝外坡面维护工作按设计要求进行。尾矿坝下游坡面上不得有积水坑。坝体出现冲沟、裂缝、塌坑和滑坡等现象时，应及时处理。对生产运行的尾矿库，未经技术论证和安全生产监督管理部门批准，任何单位和个人不得对选厂规模、尾矿物化特性、筑坝方式、坝型、坝外坡坡比、最终堆积标高、最终坝轴线的位置、排放方式、尾矿堆存的上升速度、坝体防渗、排渗及反滤层的设置、排洪系统的型式、布置及尺寸等事项进行变更。设计以外的尾矿、废料或者废水不得排入尾矿库。

（五）库水位控制与防洪

湿式堆存尾矿，控制尾矿库内水位应遵循以下原则：①库内水位控制满足设计要求; ②当回水影响尾矿库安全时，必须优先确保尾矿库安全，尽量降低库内水位；③当尾矿库放矿方式、沉积滩坡度及排洪方式等与设计不符时，应进行调洪演算，保证在最高洪水位时各项参数满足设计要求。

干式堆存尾矿库最终堆积高度超过60 m时，应设置中间截洪沟。当上游汇水面积较大时，应设拦洪设施。库尾排矿的干式尾矿库库前建拦挡坝，所形成库容应满足储存一次洪水冲刷挟带的泥沙量。

库内设清晰醒目的水位观测标尺。汛期应加强对排洪设施进行检查，确保防洪高度及排洪设施畅通。岩溶或裂隙发育地区的尾矿库，应控制库内水深，防止渗漏。非紧急情况，未经技术论证，不得用子坝挡水。洪水过后对坝体和排洪构筑物进行全面检查，发现问题及时处理。尾矿库排洪构筑物停用后，必须严格按设计要求及时封堵，并确保施工质量。

（六）渗流控制

在尾矿库运行过程中，坝体浸润线应低于控制浸润线。如果坝体浸润线超过控制浸润线，应增设或更新排渗设施。尾矿库运行期间加强浸润线观测，注意坝体浸润线埋深及其出逸点的变化情况和分布状态，必须按设计要求控制。

（七）防震与抗震

尾矿库原设计抗震标准低于现行标准时，应进行安全技术论证。需提高尾矿坝抗震稳定性时，一般采用以下措施：①在下游坡坡脚增设土石料压坡；②对堆积坡进行削坡、放缓坝坡；③对坝体进行加密处理；④降低库内水位或增设排渗设施，降低坝体浸润线。

生产经营单位在震后应进行安全检查，及时修复被破坏的安全设施。

（八）尾矿库安全监测

生产经营单位应按照设计要求定期进行各项监测。生产经营单位按设计要求做好在线监测和人工监测。在线监测应与人工监测结合布置，相互校核。监测数据应及时整理，如有异常，及时分析原因，采取对策措施。

四、尾矿库安全检查

（一）尾矿坝安全检查

尾矿坝安全检查内容包括坝的轮廓尺寸、变形、裂缝、滑坡和渗漏、坝面保护等。检测坝的外坡坡比，每IOOm坝长不少于2处，应选在最大坝高断面和坝坡较陡断面。水平距离和标高的测量误差不大于W mm_o尾矿坝实际坡比陡于设计坡比时，应进行稳定性复核，若稳定性不足，则应采取措施。检查坝体位移，要求坝的位移量变化应均衡，无突变现象，且应逐年减小，当位移量变化出现突变或有増大趋势时，应查明原因，妥善处理。检查坝体有无纵、横向裂缝，坝体出现裂缝时，应査明裂缝的长度、宽度、深度、走向、形态和成因，判定危害程度。检査坝体滑坡，坝体出现滑坡时，应查明滑坡位置、范围和形态及滑坡的动态趋势。检査坝体浸润线的位置，应查明坝面浸润线出逸点位置、范围和形态。检查坝体排渗设施，应查明排渗设施是否完好、排渗效果及排水水质。检查坝体渗漏，应査明有无渗漏出逸点，出逸点的位置、形态、流量及含沙量等。检查坝面保护设施，应检查坝肩截水沟和坝坡排水沟断面尺寸，沿线山坡稳定性，护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内淤堵等；检查坝坡土石覆盖保护层实施情况。

（二）防洪安全检查

检查尾矿库设计的防洪标准是否符合《尾矿设施设计规范）（GB 50863）规定。当设计的防洪标准高于或等于《尾矿设施设计规范＞（GB 50863）的规定时，按原设计的洪水参数进行检查。尾矿库水位检测，其测量误差应小于20 mm_o尾矿库滩顶标高的检测，应沿坝（滩）顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于20 mm_o当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1~3个点；当滩顶高低相同时，应选较低处不少于3个点；其他情况，每1。Om坝长选较低处检测1 ~2个点，但总数不少于3个点。各测点中最低点作为尾矿库滩顶标高。尾矿库干滩长度的测定，视坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布置1 ~3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，在几个测量结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩长度。检查尾矿库沉积滩干滩的平均坡度时，应视沉积干滩的平整情况，每Ioom坝长布置不少于1 ~3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，测点应尽量在各变坡点处进行布置，且测点间距不大于10~20m （干滩长者取大值），测点标高测量误差应小于5mm_o尾矿库沉积干滩平均坡度，应按各测量断面的尾矿沉积干滩平均坡度加权平均计算。根据尾矿库实际的地形、水位和尾矿沉积滩面，对尾矿库防洪能力进行复核，确定尾矿库安全超高和最小干滩长度是否满足设计要求。

排洪构筑物安全检查的主要内容包括：构筑物有无变形、位移、损毁、淤堵，排洪能力是否满足要求。

排水井检查内容包括：井的内径、窗口尺寸及位置，井壁剥蚀、脱落、渗漏、最大裂缝开展宽度，井身倾斜度和变位，井、管联结部位，进水口水面漂浮物，停用井封盖方法，排水井浮圈设置情况。

排洪斜槽检查内容包括：断面尺寸、槽身变形、损坏或坍塌，盖板放置、断裂，最大裂缝开展宽度，盖板之间及盖板与槽壁之间的防漏充填物，漏砂，斜槽内淤堵等。

排水管检查内容包括：断面尺寸，变形、破损、断裂和磨蚀，最大裂缝开展宽度，管间止水及充填物，管内淤堵等。排洪隧洞检查内容包括：断面尺寸，洞内塌方，衬砌变形、破损、断裂、剥落和磨蚀，最大裂缝开展宽度，伸缩缝、止水及充填物，洞内淤堵及排水孔工况等。

溢洪道、截洪沟检查内容包括：断面尺寸，沿线山坡滑坡、塌方，护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内淤堵等，对溢洪道还应检查溢流坎顶标高、消力池及消力坎等。

排洪构筑物检查每年不得少于3次，并做好记录。汛期前后应重点进行检査。排洪构筑物检查应有影像资料。对裂缝、孔洞、鼓包和排水井基座、转流井等重要部位录像或摄像时，应辅以测量尺等工具进行详细测量并做好标识。检查人员应配备低压强光照明设备、供氧设施、安全帽、无线通信等必要的安全设备，人数不少于2人。应对检查结果进行整理、分析和处置，并对检查后的资料进行归档。

（三）尾矿库库区安全检查

尾矿库库区安全检查的主要内容包括：周边山体的稳定性，违章建筑、违章施工和违章釆选作业等情况。检查周边山体滑坡、塌方和泥石流等情况时，应仔细观察周边山体有无异常和急变，并根据工程地质勘查报告，分析周边山体发生滑坡的可能性。

检查库区范围内危及尾矿库安全的主要内容包括：违章爆破、采石和建筑，违章进行尾矿回采、取水，外来尾矿、废石、废水和废弃物排入，放牧和开垦等。

（四）监测系统安全检查

监测系统安全检查的内容包括：检查尾矿坝监测系统的布置、监测内容与监测要求是否满足设计要求；检查监测设施是否按要求设置，是否有损坏，是否运行正常等；监测设备应定期检查和维护，检查其可靠性和完整性。

（五）其他设施安全检查

其他安全设施检查的主要内容包括：照明设施、管理房、通信设备、应急救援物资、安全警示标识和库区道路等。检查照明设施是否满足夜间安全生产使用要求，照明线路、设备及其布置是否安全规范。

五、安全现状评价

尾矿库应当每三年至少进行一次安全现状评价。尾矿库安全现状评价工作应当由能够进行尾矿坝稳定性验算、尾矿库水文计算、构筑物计算的专业技术人员参加。安全现状评价还应进行尾矿库在下个评价周期的坝体稳定性和排洪系统的安全分析。安全现状评价应编制评价报告，并备案。

安全现状评价报告的重点内容包括：①尾矿库自然状况的说明及评价，包括尾矿库的地理位置、周边人文环境、库形、汇水面积、库底与周边山脊的标高、工程地质概况等； ②尾矿坝设计及现状的说明与评价，包括初期坝的结构类型、尺寸、尾矿堆坝方法、堆积标高、库容、堆积坝的外坡坡比、坝体变形及渗流、采取的工程措施等；③根据勘察资料（或经验数据）对尾矿坝稳定性进行定量分析，说明采用的计算方法、计算条件，并给出计算分析评价结果；④尾矿库防洪设施设计及现状的说明与评价，包括尾矿库的等别、防洪标准、暴雨洪水总量、洪峰流量、排洪系统的型式、排洪设施结构尺寸及完好情况等; ⑤复核尾矿库防洪能力及排洪设施的可靠性能否满足设计要求；⑥当尾矿库防洪能力及排洪设施的可靠性或尾矿坝稳定性不能满足设计要求时，应进行必要计算，提出可行的对策；⑦安全监测设施的可靠性评价，包括安全监测设施的监测项目、数量、位置、精度、监测周期，及三等（含三等）以上尾矿库在线监测系统等方面；⑧管理系统的完善程度及评价。

安全现状评价报告的结论应包括：①尾矿坝稳定性是否满足设计要求；②尾矿库防洪能力是否满足设计要求；③尾矿库的安全监测设施是否满足设计要求；④尾矿库下个评价周期间的坝体稳定性和防洪能力是否满足设计要求；⑤尾矿库与周边环境的相互影响；⑥ 安全对策；⑦对尾矿库是否具备继续生产运行的安全生产条件作出明确结论。

六、闭库

对已达到设计最终堆积标高并不再继续加高扩容，或由于各种原因未达到设计最终堆积标高而提前停止使用的尾矿库，应进行闭库设计。闭库设计应在工程勘察、尾矿库安全现状评价基础上进行，并应根据安全评价的结论和建议，提出治理措施。闭库后的尾矿库应符合国家有关法规和标准的要求。闭库尾矿库的等别、设防标准应按《尾矿设施设计

规范XGB 50863）确定，尾矿坝、保留或新建的防排洪设施等主要构筑物应按永久设施考虑。需要闭库的尾矿库，具有保证库区不蓄水的措施。如需蓄水，须经论证。闭库设计主要内容包括尾矿坝、防排洪设施、监测设施及周边环境的整治，并应对闭库后的管理要求进行说明。

尾矿库闭库时，尾矿坝和排洪系统不能满足安全要求时，应重点整治。尾矿坝整治包括：①对坝体稳定性不足的，应采取加固坝体、降低浸润线等措施，使坝体稳定性符合规范的要求；②整治坝体的塌陷、裂缝、冲沟；③完善坝面排水沟和土石覆盖或植被绿化、坝肩截水沟、监测设施等内容。排洪系统整治内容主要包括：①尾矿库闭库后的防洪能力应符合《尾矿设施设计规范》（GB 50863）防洪标准的要求。当防洪能力不足时，应采取增大调洪库容或增建排洪系统等措施，必要时，增设永久溢洪道；②当原排洪设施结构强度不能满足要求或受损严重时，应进行加固处理；必要时，新建永久性排洪设施，同时将原排洪设施进行封堵。

尾矿库闭库后应做好维护工作，尾矿库管理单位做好坝体及防排洪等设施的维护及监测。严禁在尾矿坝和库内进行乱采、滥挖、违章建筑和违章作业。闭库后的尾矿库应尽快进行生态恢复。

闭库后的尾矿库，未经论证和批准，不得重新启用或改作他用。闭库尾矿库需要回采时，应按新建项目立项并按相关法规的要求进行勘察、安全评价、审批、设计和实施。对回采过程中及回采结束后的尾矿设施必须进行安全论证，保证其防灾能力和本身结构的安全性不低于现行法规的要求。回采项目结束后应根据现状进行安全处置。

七、尾矿干堆

对于水资源缺乏、尾矿库纵深不能满足湿式堆存要求或有其他特殊要求，并经技术经济比较，方案合理时，、可釆用尾矿干式堆存。尾矿干式堆存应将选矿厂排出尾矿经脱水处理，并满足干式运输、堆积及压实要求后再进行堆存。干式堆存尾矿库平时库区表面不应积存雨水，汛期降雨时库区积存的雨水应及时排出库外，排空时间不应超过72h。干式尾矿排放方式包括库尾、库前、库中及周边排矿方式，在库下游应设回水澄清池。干式堆存尾矿库不得干、湿尾矿混排。进入库内的尾矿釆用移动带式输送机、装载机和推土机倒运、推平，采用碾压机械压实，压实参数应通过试验确定。影响堆积坝体稳定性的区域分层压实加高，压实度不低于0. 92_o在不影响堆积坝体稳定的区域，可适当降低压实标准。

干式堆存排放时釆用自下而上分层压实，并设置台阶。库尾排矿应采用由库区尾部（上游）向库区前部（下游）排放的方式，排矿方式分为两种：分层式5-IOm宜设置一个台阶；推进式台阶高度不应超过5m_o排矿时应自下而上分层压实并设置台阶，台阶高度与堆积坝最终外坡面设置的台阶高度一致，分层压实顶面保持1% ~2%的坡度，坡向拦挡坝方向。库前排矿应自拦挡坝前向库尾推进，边堆放边压实并修整边坡。库中排矿应自库区中部向库尾和库前推进，边堆放边压实，并在达到设计最终堆高时一次性修整堆积坝外坡。周边排矿应自库周向库中间推进，始终保持库周高、库中低，边堆放边压实并修整边坡。堆积坝最终外坡面每隔5-IOm高度应设一道台阶，并在台阶上修建永久性纵、横向排水沟。

干式堆存尾矿库釆用汽车运输时，库内运输道路末端应设置卸料平台，其直径应满足运输车辆回转的需要。卸料平台的布置应满足在釆用推土机摊平的条件下，将尾矿布放在整个库区的需要，其间距不大于IoOm_o库内运输道路及卸料平台应随尾矿排放面的上升釆用压实后的干尾矿逐级加高。库区运输道路坡度不大于8%。

干式堆存尾矿库采用带式输送机运输时，带式输送机的长度和数量满足在采用推土机摊平的条件下，将尾矿均匀排放在整个库区的需要。带式输送机的末端应具有一定仰角和高度，满足推土机作业的安全距离。带式输送机及其支架釆用轻型结构，其基础设置不应影响防渗层的完整性。寒冷地区釆用带式输送机运输时，釆取防冻措施。

八、尾矿库溃坝事故分析和防范措施

(―)我国尾矿库溃坝事故情况

截至2015年底，全国共有尾矿库8869座，其中在用库3947座，在建库871座，已闭库1004座，停用库2968座，尾矿库回采79座。按安全状况划分，有危库0座，险库0 座，病库403座，正常库8466座。按等别划分，有一等库7座，二等库207座，三等库 764座，四等库2207座，五等库5684座。

尾矿库是矿山正常生产所需的重要设施，同时又是重大危险源。尾矿库溃坝会对下游人民的生命财产安全造成重大损失及严重的环境污染。在世界93种事故、公害隐患中，尾矿库事故名列第18位。据统计，新中国成立以来，我国发生尾矿库事故共计70多起，其中尾矿坝溃坝事故30多起，死亡10人以上的重大、特别重大事故十多起。这些尾矿库溃坝事故都造成了人民群众重大的生命财产损失、严重的环境污染和恶劣的社会影响。

(二)尾矿库溃坝事故致因分析与防范措施

尾矿库的安全须满足两项基本要求：一是尾矿坝坝体稳定性；二是尾矿库防排洪能力。从这两个角度看，导致尾矿库溃坝的主要原因有坝体失稳、渗透破坏、地震液化和洪水漫顶等。

1. 坝体失稳

因坝体失稳造成的尾矿库溃坝事故较多。造成坝体失稳的原因主要有坝坡太陡、浸润线过高、坝基承载力不够等。针对不同的坝体失稳原因，应釆取不同的防治措施，主要有：①坝坡太陡的，坝体上部要进行削坡，下部要进行压坡；②浸润线过高的，要采取排渗措施，加强排渗，同时降低并控制库水位；③坝基承载力不够的，要进行坝基处理，措施包括坝体下游设置压重、打碎石桩、堆载预压等。

2. 渗透破坏

如果尾矿坝的排渗效果不好、浸润线过高，下游坡面会产生逸出，出现沼泽化，导致流土。在不同材料结合部位，如坝肩、反滤层等部位，常会有大量渗水流出，引起管涌。流土和管涌都可能导致溃坝。防止渗透破坏导致溃坝的主要措施：増加排渗措施，做好反滤层，处理好不同材料结合部位等。

3. 地震液化

地震作用导致尾矿库溃坝的主要原因是地震液化。影响地震液化的主要因素有尾矿粒度、密实度、饱和度等。根据尾矿堆坝的施工特点，尾矿不够密实，在地震作用下，坝内超静孔隙水压力迅速增加，当孔压达到临界状态时，尾矿产生液化，强度大幅降低，导致整体坝体失稳而溃坝。防治地震液化的主要措施包括降低坝体浸润线、降低库水位等。

4.洪水漫顶

造成洪水漫顶溃坝的原因主要是尾矿库防排洪能力不足和超标准的洪水。尾矿库防排洪能力不足主要表现在调洪库容不够、排洪设施排洪能力太小，或因损坏、淤堵等原因造成排洪设施的排洪能力下降甚至丧失。由于洪水漫顶造成的尾矿库溃坝事故也有不少。防止洪水漫顶溃坝的主要措施包括：增大排洪设施的排洪能力、汛期降低库水位增加调洪库容等。雨季关注天气预报，做好降水量监测和库水位预测，提前釆取控制库水位的措施。

第五章排土场（废石场）安全技术

第一节排土场基础知识

一、场址选择

（-）排土场场址选择需要考虑的影响因素

排土场场址应按相关设计规范要求满足与采矿场、工业场地（厂区）、居民点、铁路、道路、输电及通信干线、耕种地、水域、隧洞等设施的安全防护距离的要求。

排土场不宜设在工程地质和水文地质不良地带。禁止将水源保护区、江河、湖泊、水库作为排土场，严禁侵占名胜古迹、自然保护区。排土场宜充分利用山坡、沟谷的荒地，少占耕地、林地。排土场场址不宜设于居民区和工业厂区常年主导风向的上风侧和生活水源的上游。含有污染物的岩土应按《一般工业固体废物贮存、处置污染控制标准》（GB 18599）中的要求进行堆放、处置。

排土场的容量应满足矿山服务期内所排弃的全部岩土，并考虑2% ~5%富余量；排土场应一次规划，分期实施。

有回收利用价值的岩土和表土应单独堆存，并为其回收利用创造有利的装运条件。

（二）外部排土场场址的选择

排土场的场址应避开有形成泥石流条件、排水不良、可能危及露天采矿场、井（碉）口、工业场地、居住区、村镇、交通干线等重要建（构）筑物的上游。

外部排土场场址宜设置在原地形坡度不大于12。、水文地质及工程地质相对简单的沟谷，不宜设置在汇水面积大、沟谷纵坡陡、出口不易拦截的山谷中。无法避开时，应采取截排水及安全防护措施，同时场址应尽量选在靠近采场，以便缩短排土运距。

（三）内部排土场场址的选择

具有多个露天釆场的矿山，可合理安排采场开采顺序，将开釆结束后的采场作为内部排土场；当有两个以上不同露天坑底标高时，露天釆场可分期进行开釆，然后利用先期闭坑的露天釆场作为内部排土场。露天开采缓倾斜矿床矿山，可通过合理安排开釆顺序，实现内部堆排。分期开采露天矿山，经过技术经济比较确定后，可在远期开釆境界内布置临时排土场。

地下开采的矿山，在条件允许时，可将地表移动区域设计为内部排土场；但在设计时应充分考虑移动区域塌陷可能对排土作业造成的安全影响，并根据塌陷范围合理安排排土计划和排土工艺。

露天转地下开采矿山，可利用闭坑的露天采场作为地下开采阶段的排土场。

（四）防护距离

不具有形成泥石流条件、基底工程地质或水文地质条件良好的排土场，其设计最终坡底线与主要设施、场地、居住区等的安全距离当不设置防护工程时，应满足表5-1的要求。当设置防护工程时，应按釆取工程措施要求确定。

表5-1排土场最终坡底线与保护对象间的最小安全防护距离表

序号	保护对象名称	排土场等级
序号	保护对象名称	—	二	三	四
1	国家铁（公）路干线、航道、高压输电线路铁塔等重要设施	1.5H	1.5H	1.25 反	1.QH
2	矿山铁（道）路干线（不包括露天采矿场内部生产线路）	1.0H	LOH	0.15H	0. 75H
3	居住区、村镇、工业场地等	2. OH	2. OH	2. OH	2. OH
4	露天釆矿场开釆终了境界线	应根据露天采矿场边坡和排土场边坡的稳定状况以及排土场坡底线外的地面坡度确定，当地面坡度为逆坡时，最小安全距离应为30 m；当地面坡度为顺坡时，最小安全距离应为LOH

注：1.安全防护距离：航道由设计水位岸边线算起，铁路、公路、道路由其设施边缘算起，建筑物、构筑物由其边缘

算起，工业场地由其边缘或围墙算起。

2.表中H为排土场设计最终堆置高度。

复杂及不良场地条件的排土场，其设计最终坡底线与主要设施、场地、居住区等的安全距离应根据所采取的安全措施论证确定。

二、构成要素

排土场构成的要素主要包括堆置总高度、台阶高度、平台宽度、排土场边坡角度、容积、占地面积等，如图5-1所示。

α—台阶高度；6—平台宽度；C-堆置总高度；d一排土场边坡角度

图5-1排土场构成要素示意图

排土场台阶高度、总堆置高度、边坡角度、平台宽度应按照排土工艺，根据剥离物的物理力学性质、地形、工程地质与水文地质、气候等条件通过排土场稳定性计算分析确定。多台阶排土场的总体边坡角应满足排土场整体稳定性要求。

按排土场与露天釆场的相对位置，分为内部排土场、外部排土场。内部排土场是指设置在露天采场内部的排土场，岩土运距短，最经济。但内部排土场的使用条件有严格限制，适用于开采水平或倾角小于5°-IO⁰的缓倾斜矿体，而且一次釆掘有用矿物的全厚，随着采剥工作线逐步向前推进将岩土排弃在采空区内；外部排土场是指设置在露天釆场外部的排土场。金属矿床多为倾斜和急倾斜，且开采深度较大，因而多釆用外部排土场。但是，当釆矿场内有两个以上开采深度不同的底平面时，先结束的区段就可以作为采空区排岩。因此合理安排开釆顺序或进行分区开采，可以使部分岩土实现内部排弃。

根据排土场堆置顺序的不同可分为单台阶排土场、覆盖式排土场和压坡式排土场，如图5-2所示。

图5-2排土场的堆置方式示意图

排土场的容积应根据岩土剥离总量、体重、松散系数和下沉率确定。

(1) 排土场有效容积计算公式

V_y = V_s×K_s∕(l₊K_c) (5-1)

式中匕——排土场设计的有效容积，m³；

K——剥离岩土的实方数，m³;

K_S——剥离岩土的松散系数； K_C——剥离岩土的下沉率。

(2) 排土场的设计总容积计算公式

V = K_l×V_r (5-2)

式中 V一排土场设计总容积，m³;

Kl——容积富余系数，取L 02-1.05；匕——排土场设计的有效容积，m3。

三、排土工艺

(-)排土方式

根据矿山开拓运输方式、岩土性质、运输量、运输距离，排土方式应结合排土场地

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形、地质条件等因素综合比较后确定。主要排土方式、作业程序及适用条件应符合表5-2要求。人工排土宜釆用单台阶排土方式。

表5-2排土场排土方式分类表

序号	排土方式	___作业程序___	______适用条件及特点_______
1	汽车一推土机	采用汽车运输，推土机排土	工艺简单，机动性大，各类型矿山都适用
2	铁路一装载机	采用铁路运输，装载机转排	运量大，运距长、运输高差小的大型矿山
3	输送带一排土机	釆用输送带运输，排土机排土	运量大，运距长、运输高差大的大型矿山
4	铲运机排土	铲运机装载、运输、排土______	运量小，运距短的小型矿山_______
5	小型机具排土	窄轨机车牵引(或人力推或自溜)，手工机具整平、移道	运输量小的小型矿山

(二) 汽车一推土机排土要求

(1) 排土卸载平台边缘应有固定或移动的挡车设施，其高度不应小于轮胎直径的 1/2,车挡顶宽和底宽分别不小于轮胎直径的1/4和3/4；设置移动车挡设施时，应对不同类型移动车挡制定相应的安全作业要求，并按要求作业。
(2) 排土场平台平整，排土线整体均衡推进，排土工作面向坡顶线方向应有2% ~ 5%的反坡。
(3) 道路应符合《厂矿道路设计规范＞(GB J22)的规定要求。
(4) 汽车排土作业时，应有专人指挥；非作业人员不应进入排土作业区进入作业区内的工作人员、车辆、工程机械，应服从指挥人员的指挥。

按规定顺序排弃土岩；在同一地段进行卸车和推土作业时，设备之间保持足够的安全距离。卸土时，汽车垂直于排土工作线；汽车倒车速度小于5 km/h,不应高速倒车，以免冲撞安全车挡。

在排土场边缘，推土机不应沿平行坡顶线方向推土。排土安全车挡或反坡不符合规定、坡顶线内侧30 m范围内有大面积裂缝(缝宽0.1~0.25 m)或不正常下沉(0. 1 ~ 0.2m)时，汽车不应进入该危险作业区，应查明原因及时处理，方可恢复排土作业。

排土场作业区内烟雾、粉尘、照明等因素导致驾驶员视距小于30 m,或遇暴雨、大雪、大风等恶劣天气时，停止推土作业。汽车进入排土场内应限速行驶，距排土工作面 50 ~200 m时速度低于16 km/h, 50 m范围内低于8km/h；排土作业区设置一定数量的限速牌等安全标志牌。

排土作业区照明系统完好，照明角度符合要求，夜间无照明不应排土；灯塔与排土车挡距离dm车辆视觉盲区距离+10 In_O

排土作业区应配备质量合格、适合相应载重汽车突发事故救援使用的钢丝绳(多于4 根)、大卸扣(多于4个)等应急工具。排土作业区，应配备指挥工作间和通信工具。

(三) 铁路一装载机排土时排土线设置要求

(1)铁路排土线应设备用线，备用线数量应为生产线数量的20% o排土场为两处以上时，每处排土场至少应设一条备用排土线。
(2) 挖掘机排土，一条排土线宜配一台挖掘机。排土线的通过能力应比挖掘机生产能力高15% ~20% o
(3) 在独头卸载线端部应设置车挡。车挡应有完好的挡栏指示和灯光示警。独头线的起点和终点，应设置铁路障碍指示器。
(4) 排土线长度可按表5-3选取。

表5-3排土线合理长度参考表 m

排土设备	条件	准轨	窄轨
电铲	一般	5-6	—
电铲	困难	3	—
推土机	一般	—	4 -5
推土机	困难	—	3
前装机	一般	2-3	—
前装机	困难	1 ~2	—

(5) 列车在卸车线上运行和卸载时，列车进入排土线后，由排土人员指挥列车运行; 机械排土线的列车运行速度，准轨不超过10 km/h；窄轨不超过8 km/h；接近路端时不超过5 km/h；运行中不应卸载(曲轨侧卸式和底卸式除外)；卸车顺序从尾部向机车方向依次进行；必要时，机车以推送方式进入；列车推送时，有调车员在前引导指挥；列车在新移设的线路上首次运行时，不应牵引进入；翻车时由两人操作，且操作人员不应位于卸载侧；清扫自卸车宜采用机械化作业；人工清扫时应有安全措施；卸车完毕，排土人员发出出车信号后，列车方可驶出排土线。
(6) 排土犁推排作业，推排作业线上、排土犁犁板和支出机构上，不应站人。排土犁推排岩土的行走速度，不超过5km∕h_o
(7) 单斗挖掘机排土时，受土坑的坡面角不应大于60。，不应超挖卸车线路基。
(8) 人工排土时，人员不应站在车架上卸载或在卸载侧处理粘车。
(9) 排土机在稳定的平盘上作业，外侧履带与台阶坡顶线之间保持一定的安全距离; 工作场地和行走道路的坡度，应符合排土机的技术要求；排土机长距离行走时，受料臂、排料臂应与行走方向成一直线，并将其吊起、固定；配重小车靠近回转中心的前端，到位后用销子规定；上坡不应转弯。
(10) 铁路运输线路应符合《冶金露天矿准轨铁路设计规范)(GB 50512)的规定。铁路移动线路的卸车地段，路基面向排土场内侧形成反坡；线路一般为直线，困难条件下，其最小曲线半径不小于表5 -4的规定，并根据翻卸作业的安全要求设置外轨超高; 线路尽头前的一个列车长度内，有不小于2. 5%o ~5%o的上升坡度；卸车线钢轨轨顶外侧至台阶坡顶线的距离，应不小于表5-5的规定。

表5-4线路曲线半径规定表

卸车方向	准轨铁路	_________ 窄轨铁路
卸车方向	准轨铁路	机车车辆固定轴距≤2.0m		机车车辆固定轨距2.0~ 3. Om,轨距762 mm、900 mm
		轨距600 mm	轨距 762. 900 mm	机车车辆固定轨距2.0~ 3. Om,轨距762 mm、900 mm
向曲线外侧/m	150	30	60	80
向曲线内侧/m	250	50	80	IOO

表5-5轨顶外侧至台阶坡顶线的距离表 mm

_____准轨_____	窄轨
路基稳固	轨距	轨距	轨距
路基稳固	900	762	600
750	450	430	370

(四)输送带一排土机排土要求

(1) 排土线长度应满足2~3个月的移设周期要求。
(2) 上排台阶高度应根据排料臂长度、倾角、排弃物料抛出水平距离、排土机中心线至排土台阶坡底线安全距离，以及排土台阶坡面角等确定。
(3) 下排台阶高度应根据排料臂水平投影长度、排土机中心线至排土台阶坡顶线安全距离和稳定性计算综合确定。
(4) 排土机排土前应修筑初始路堤。初始路堤宽度应根据移置带式输送机中心线至路堤边缘距离、移置带式输送机中心线至排土机中心线距离、排土机中心线至路堤边缘距离综合确定。
(5) 应设置初始排土机组装场地，场地面积不宜小于IOOmX50 m_o
(6) 采用排土机排土，应进行不均匀沉降计算，并按规范规定给出反坡坡度。
(7) 排土机距坡顶线应留有安全距离，安全距离应根据排土台阶高度、堆排物料性质和设备荷载等确定。
(8) 带式输送机应符合《带式输送机工程设计规范＞(GB 50431)的规定。

四、防排水

排土场外围汇水面积较大时，必须设置完整的防排洪系统°排土场防洪设施设计频率，一、二级排土场应不小于50 a,三、四级排土场应不小于20 a,临时性排洪工程可降低标准，但不应小于10 a。截、排洪沟洪峰流量应根据当地水文站的实測资料计算。

排土场平台应有2% ~5%的逆坡，'场内的地表水应有组织排至场外。排土场坡脚处宜釆用大块石填筑高5-10 m的渗水层。山坡或沟谷与排土场发生交叉时,应设置相应防洪设施，当排土场上游洪水量较小时,可釆用截洪沟;当排土场上游洪水量较大时,应在上游设置导流堤,或视其地形特征,沿山坡修防洪渠或在排土场底部修暗涵将洪水排出场外。

排土场内的地下水和滞留水，应根据潜水大小，采用盲沟，透水管或涵洞形式将水引

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出场外。沟谷型排土场可在山谷间利用岩性坚硬耐水性较好的大块废石先行填筑形成排渗盲沟或泄流基底。

汛期前，应疏通排土场内外截洪沟，详细检查排洪系统的安全情况，备足抗洪抢险所需物资，落实应急救援措施。

汛期应及时了解和掌握水情和气象预报情况，并对排土场，下游泥石流拦挡坝，通信、供电及照明线路进行巡视，发现问题应及时修复。洪水过后，对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理。

第二节排土场灾害防治技术

一、排土场安全

(-)排土场安全影响因素

对排土场安全产生影响的因素比较多，但主要影响因素表现在以下几个方面。

(1) 排土场建设初期的选址、设计及建设等论证的充分性。有些露天矿山对排土场后期灾害预防控制及安全生产与初期建设选址的紧密关联型认识不充分，尤其是在矿山排土场的选址过程中，对自然地理、基底岩层特征缺少必要的研究，主要包括排土场基底地形、地表水流特征、大气降水强度、边坡冻结和融化等因素以及层状基底内软弱夹层等大型结构面的产状及其距基底面的远近等详细工程地质资料。缺少对水文地质条件的研究。一般考虑排土场的含水情况时，不仅要考虑原剥离土岩的含水率、排土场地形、大气降水情况，还要考虑内排土场基底含水条件。针对不同地理条件特点缺少对排土场的后期可能产生灾害情况的研究，更缺少对多个选址方案进行全面对比与评价分析以及综合效益方案的优化设计，考虑更多的是矿山的生产效率、经济效益或管理难度、管理成本等诸多方面的影响因素。由于排土场建设工期和成本等因素的影响，导致在建设初期没有对排土场软弱层进行工程处理，为日后排土场的安全产生埋下了隐患。
(2) 排洪体系或排水设施的完善性。若排土场排洪体系或排水设施不健全，当遭遇大雨或连续降雨天气时，雨不能及时排除，并很快渗入排土场里，导致岩体强度降低，从而降低排土场稳定状态，进而诱发滑坡。
(3) 开采工艺因素。影响排土场稳定性的开采工艺因素有多种，主要包括不同岩种剥离台阶的开采程序与排土顺序、排弃岩石的块度、排土方法、排土带宽度与排土工作线的推进强度、排土台阶与排土场的高度等。
(4) 排弃物及基底的物理力学性质。采场内岩体的种类不同，再加上开采顺序、爆破、采掘、运输方法、排土顺序、排土方法、排土段高、水的作用等因素的不同，导致排弃物的混合成分、粒度组成、结构、含水率等构成要素等也不同。其物理力学性质比较复杂，主要包括排弃物容重、排弃物的抗剪强度等参数。排土场基底的物理力学性质，应结合排土场的特点，需要通过一定的时间段堆排固结之后再确定。
(5) 组织管理及其他人为因素。在排土场作业未能进行有效的科学组织，导致生产中排土场软弱面的形成；一些排土场周边存在非法取土和采石现象，若没有及时制止并修

复，日后容易引发排土场的滑坡灾害。

(二)排土场安全度分类

排土场安全度分类主要根据排土场的高度、排土场地形、排土场基底软弱层厚度和排土场稳定性确定，分为危险、病级和正常。

(1) 排土场有下列现象之一的定义为危险：

① 在坡度大于25。的基底上顺坡排土、在软弱层厚度大于IOCm的基底上排土时，未釆取安全措施，不能确保排土安全的。
② 排土场出现大面积非均匀沉降、开裂，坡面鼓出或基底鼓起等滑动迹象的。
③ 排土场排土平台为顺坡的。
④ 汽车排土场未建安全车挡，铁路排土场铁路线顺坡和曲率半径大于规程最小值, 排土机排土安全平台宽度、挖掘机排土挖掘机至站立台阶坡顶线的距离达不到设计规范的要求的。
⑤ 山坡汇水面积大而未修排水沟或排水沟被严重堵塞的。
⑥ 经验算，余推力法安全系数小于L 0的。

(2) 排土场有下列现象之一的为病级：

① 排土场基底条件不好，但平时对排土场的安全影响不大的。
② 由于排土场段高高而在台阶上出现较大沉降的。
③ 排土场排土平台未反坡的。
④ 经验算，余推力法安全系数大于1. 00小于设计规范规定值的。
⑤ 汽车排土场安全路堤达不到设计规范的要求的。

(3) 同时满足下列条件的为正常：

① 排土场基底较好或不良基底经过有效处理的。
② 排土场各项参数符合设计要求，余推力法安全系数大于1-15,生产正常的。
③ 排水沟及泥石流拦挡设施符合设计要求。

(4) 企业必须把排土场安全评价工作纳入矿山安全评价工作中。在企业申领和换发非煤矿矿山安全生产许可证时，应由具有相应资质的中介技术服务机构对排土场进行安全评价。
(5) 对于危险级排土场，企业必须停产整治，并釆取以下措施：

① 处理不良基底。
② 处理滑坡，将各排土参数修复到设计范围内。
③ 疏通、加固或修复排水沟。

(6) 对于病级排土场，企业应采取以下措施限期消除隐患：

① 采取措施控制排土沉降。
② 将各排土参数修复到设计范围内。

二、排土场灾害防控措施

排土场灾害主要有滑坡、坍塌和泥石流等几种形式。排土场变形破坏影响因素主要是基底的软弱地层、排弃物料中含有大量表土和风化岩石以及地表汇水和雨水的作用。接下

• 165 • 来针对不同的灾害类型的防治技术进行介绍。

(-)滑坡灾害防控措施

I-滑动破坏

滑动破坏是指有明显滑动面的排土场边坡变形破坏。排土场滑动破坏按滑面位置可分为4种破坏形式(图5-3)。

(1) 沿排土场内部的滑坡。基底岩层稳固，由于岩土物料的性质、排土工艺及其他外界条件如外载荷增大和雨水等作用的影响，导致的排土场滑坡，其滑动面位置可能出露在排土场边坡的不同高度上。当排弃的是大块坚硬岩石，其压缩变形较小，排土场比较稳定。若岩石破碎，含较多的砂土且具有一定湿度；当新堆置的排土场边坡角较陡时，随着排土场高度增加其荷载增大，排土场内部出现孔隙压力的不平衡和应力集中区。孔隙压力降低了潜在滑动面上的摩擦阻力，因而可能导致滑坡。在边坡下部的应力集中区产生位移变形或边坡鼓出(图5-3a),然后诱发上部边坡开裂和滑动破坏。排土场内部的滑坡多数与排弃物料的力学性质有关，如含有较多的土壤或风化软弱岩石时，受大气降雨或地表水的浸润作用，使排土场的稳定状态变差。
(2) 沿基底接触面的滑坡。当山坡形排土场的基底倾角较陡、排土场与基底接触面之间的抗剪强度小于排土场的物料本身的抗剪强度时，易产生沿基底接触面的滑坡(图 5-3b)_o如基底上有一层腐殖土或在矿山剥离初期排弃的表土和风化层，堆置在排土场的底部而形成了软弱夹层。若遇到雨水和地下水的浸润，会促进滑坡的形成。
(3) 沿软弱基底鼓起引起的排土场滑坡。当排土场坐落在软弱基底上时(图5-3c), 由于基底强度低而产生滑移，并牵引排土场的滑坡。在冶金矿山排土场40多例重大滑坡事故中，这类滑坡约占1/3。
(4) 上述3种破坏形式中的两种或3种破坏面的组合形式。

图5-3拌土场滑坡类型示意图

2.排土场滑坡防控措施

针对露天矿山排土场灾害特点，根据不同的灾害类型，有针对性地采取相应的防控措施，是治理和控制排土场安全的关键所在。

(1)科学组织排土场前期设计与建设的论证工作。排土场早期的设计与建设质量决定了后期生产管理效率及质量。充分认识到排土场后期灾害的预防与控制措施及安全生产与早期建设选址之间的紧密关系，在矿山排土场的选址过程中，要充分重视，并科学的规

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划与设计，对排土场工程地质情况进行详细的勘测，对排土场前期建设进行充分的论证, 从而可以确保后期生产的安全运行。

(2) 完善排土规划体系，调整排土工艺。在规划及生产实际中，应不断总结和借鉴成功的生产管理案例，对排土工艺进行不断地改进和完善。若排土场所处山坡地形为上陡下缓时，可根据现场环境条件，调整排土顺序以保证排土场稳定性。具体措施包括如下几个方面：①清理地表植被层、松软基底或将原始地形坡度较大的地段改造成为阶梯地带降低初始坡度；②在底部排弃大块岩石；③合理安排排土顺序和设置排土高度；④釆用类比法或其他方法计算，确定合理的排土阶段高度。
(3) 完善排土场排水设施。在排土场的上游区域或周边区域设置截排洪沟；排土场滑坡、泥石流及生态环境破坏这三种灾害都与排土场的排水不力有关。建设并完善排土场排水设施是预防和治理这三种灾害的重要措施。可选择合适的位置修筑及改善排土场上方截水沟，以减少排土场的汇水面积、拦截地表水及大气降水；选择合适的位置设计排水孔，以降低排土场水位，防止静水压力形成隔水层底鼓，进而防止地下水深入排土场而引发灾害。
(4) 修建防护挡墙。采用压坡脚或重力式挡土墙等措施；在可能发生滑动的地方采用岩石砌筑的方法修建防护挡墙，以防止灾害发生。干砌重力块石坝，不仅施工简单、成本较低，还具有很好的渗透性，可以有效预防滑坡、泥石流灾害，方便排水疏干。但防护挡墙的修筑需要对修筑部位的稳定性充分论证，以防效果不佳。小规模滑坡对山沟下方可能造成危害时，应设置如中立式抗滑挡土墙、抗滑片石垛或抗滑桩等抗滑支挡构筑物。

(二)坍塌灾害防控措施

坍塌是指陡坡上被直立裂缝分割的岩土体，因根部空虚、折断压碎或局部滑移失去稳定，突然脱离母体向下倾倒、翻滚。大小不等、零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物，称崩积物。坍塌过程如图5-4所示。

排土场坍塌是指单阶段高度大的排土场内部滑坡破坏模式。一般来说，对于汽车一推土机排土场和胶带一装载挖掘机排土场，单阶段排土高度大于IoOm_,其前缘的滑坡破坏模式可视为坍塌，其影响范围大，大规模的坍塌破坏可能影响排岩和排土机安全。

图5-4坍塌过程示意图

1.排土场坍塌的类型、特征及其危害

根据坍塌体的移动形式和速度，排土场坍塌的类型可划分为：

(1) 散落型坍塌。在节理或断层发育的陡坡，或是软硬岩层相间的陡坡，或是由松散沉积物组成的陡坡，常形成散落型坍塌。
(2) 滑动型坍塌。沿某一滑动面发生坍塌，有时坍塌体保持了整体形态，和滑坡很相似，但垂直移动距离往往大于水平移动距离。
(3) 流动型坍塌。松散岩屑、砂、黏土受水浸湿后产生流动坍塌。这种类型的坍塌和泥石流很相似。称为坍塌型泥石流。

排土场的坍塌一般具有以下特征：速度快，规模差异大，崩塌下落后，崩塌体各部分相对位置完全打乱，大小混杂，形成较大石块翻滚较远的倒石堆。

坍塌的主要危害是破坏房屋、公路、矿山、水库、堤防等工程设施，造成房屋倒塌、道路中断、水库漏水、大坝和堤防陷落开裂以及重大人员伤亡等。此外，坍塌还破坏土地资源，使大量耕地被毁，矿区环境恶化。坍塌灾害程度除了与坍塌规模、数量密切相关外，主要取决于发生坍塌地区的周边条件。

2.排土场坍塌与沉陷防控措施

(1) 避免含土量大的废石集中在一个时间段、一个部位排弃。
(2) 控制排土强度，增加受土线长度，间歇式排土。
(3) 加强排土过程的动态、连续性的监测。

(三)泥石流灾害防控措施

泥石流指斜坡上或沟谷中大量的松散固体料在水的作用下形成含有泥、砂石的固、液相颗粒流体(流体的体积密度一般在1.2~1.2I√m³),大规模向下游方向运动(滑移、流动)的现象。常在暴雨(或融雪、冰川、水体溃决)激发下产生。矿山泥石流是山地沟槽或河谷在暂时性急水流与流域内大量土石相互作用的洪流过程和现象。其特点是发生突然、过程短暂、结束迅速、复发频繁。

1.排土场泥石流灾害的成因及其危害

露天矿排土场堆积大量松散岩土物料给泥石流的发生提供了丰富的固体物料来源。形成泥石流有3个基本条件：第一是泥石流区含有丰富的松散岩土；第二是山坡地形陡峻和较大的沟床纵坡；第三是泥石流区的上中游有较大的汇水面积和充足的水源。这3个条件对许多排土场而言都或多或少地存在，然而，排土场泥石流多数以滑坡和坡面冲刷的形式出现，即滑坡和泥石流相伴而生，迅速转化难以截然区分，所以又可分为滑坡型泥石流和冲刷型泥石流。据统计，自20世纪70年代起先后有几十座矿山发生了泥石流灾害。

从排土场泥石流形成机理来看，排土场泥石流灾害主要有重力型泥石流灾害与水动力型泥石流灾害两种。其中水动力泥石流主要由于排土场中的石料占主要成分，且堆排于汇水面积较大的山谷下部，导致大量物料经动力水的冲刷而沿陡坡急速向下流动，从而形成泥石流。重力泥石流是由于排土场的吸水岩土遇到水之后发生软化，直至变为黏稠状的流体，也可以是滑坡体等直接转变为泥石流。从泥石流形成原因来看，排土场泥石流的主要成因是排土场地域内本身含有较多的松散岩土；排土场所在之处有大的沟床纵坡，地形陡峻；排土场上游或中游存在较大的汇水面积或充足水源。美国Pata. M.道格拉斯对美国 24个露天矿排土场稳定性研究所得观测资料表明：排土场中小于5 mm细颗粒超过40% 时，易失稳；当小于0. 05 mm的黏粒含量超过15% -20% ,降水作用下排土场滑坡会转化为泥石流。

从泥石流危害来看，主要表现在如下几个方面。

(1) 对居民点的危害。泥石流最常见的危害是冲进乡村、城镇，摧毁房屋、工厂、企事业单位及其他场所设施。淹没人畜、毁坏土地，甚至造成村毁人亡的灾难。
(2) 对公路、铁路的危害。泥石流可直接埋没车站，铁路、公路，摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断。
(3) 对水利、水电工程的危害。主要是冲毁水电站、引水渠道及过沟建筑物，淤埋水电站水渠，并淤积水库、磨蚀坝面等。
(4) 对矿山的危害。主要是摧毁矿山及其设施，淤埋矿山坑道、伤害矿山人员、造成停工停产，甚至导致矿山报废。

2.排土场泥石流防控措施免费资料老姚注安Q群:819223280

排土场泥石流灾害的治理重在防控，应从选址、设计、施工等方面，从源头控制泥石流的形成，同时加以工程措施治理。

(1) 选择最合适的场址建设排弃场。要从优选地形、水文和工程地质条件、植被及周边环境等因素入手，进行合理设计。避开塌方老滑坡、老泥石流、地下河，断层、破碎带、软弱基底等不良地质区，避免跨越流水量大的沟谷等不利因素，适当改造有关条件，以使之适应实际需要。
(2) 合理控制排岩顺序避免形成软弱结构层。在排土过程中，宜采用选择性排土法，即将排土场分为若干分区，分别排弃不同构造性质的岩土，并采用排岩机械及时整理排卸平台。在堆排过程中底部应先以大块废石垫底，以利渗透，稳固土体。
(3) 设立泥石流消能设施。开挖截水沟，消力池，导流渠，建立废石坝、拦泥坝等配套设施，防止水土流失造成滑坡和泥土流失等灾害的发生，增强排弃场的稳定性。
(4) 积极处理排土场基底，避免发生基地软弱层滑坡型泥石流。排弃场在投入使用前应将基底植被清除干净，自然地形坡度大于1 ： 5的坡地应做成台阶状，也可在基底进行爆破，形成凹凸不平的抗滑面增加稳定性。对于基底表土或较薄的软岩层，可在排土之前开挖掉；若软岩基底较厚，则要控制排岩阶段的堆置高度，以使基底得到压实和逐渐分散基底的承载压力。
(5) 坡面防渗层。为防止大气降水对破面冲刷形成泥石流，对经过清理、整平、压实后的平盘和斜坡，进行坡面防渗处理。防渗材料可选用采场剥离黏土，沿坡面堆放后，加拌合料由推土机推平碾压，或局部喷射混凝土防渗，并结合地表绿化固土。
(6) 植树造林，避免水土流失。在排弃场坡面合理地栽植林木，发挥林木对土壤的固持力作用来增强抗滑性能。在排土场下部宜种植深根性的高大林木,使树木根系深入危险滑面的纵深处,增强排土场边坡的抗滑力,并起到消减泥石流冲击力的作用。在排土场上部种植沙棘等耐旱性强、干矮根深、消耗水分大和蒸发量高的灌木，以提高排弃场稳定性。

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第三节排土场安全管理

一、安全检查

(—)排土场安全检查内容

(1) 排土场稳定性安全检查的内容包括：排土参数、变形、裂缝、底鼓、滑坡等。
(2) 检查排土参数：

① 测量各类型排土场段高、排土线长度，测量精度按生产测量精度要求。实测的排土参数应不超过设计的参数，特殊地段应检查是否有相应的措施。
② 测量各类型排土场的反坡坡度，每IOom不少于2条剖面，测量精度按生产测量精度要求。实测的反坡坡度应在各类型排土场范围内。
③ 汽车排土场测量安全车挡的底宽、顶宽和高度，实测的安全车挡的参数应符合不同型号汽车的安全车挡要求。
④ 铁路排土场测量线路坡度和曲率半径，测量精度按生产测量精度要求；挖掘机排土测量挖掘机至站立台阶坡顶线的距离，测量误差不大于10 mm；各参数应满足相关规范的要求。
⑤ 排土机排土测量外侧履带与台阶坡顶线之间的距离，测量误差不大于IOmm;安全距离应大于设计要求。
⑥ 检查排土场变形、裂缝情况。排土场出现不均匀沉降、裂缝时，应查明沉降量, 裂缝的长度、宽度、走向等，判断危害程度。
⑦ 检查排土场基底是否隆起。排土场地面出现隆起、裂缝时，应查明范围和隆起高度等，判断危害程度。

(3) 检查排土场滑坡。排土场滑坡时应检查滑坡位置、范围、形态和滑坡的动态趋势以及成因。
(4) 检查排土场坡脚外围滚石安全距离范围内是否有建构筑物，是否有耕种地，不得在该范围内从事任何活动。

(二)排土场排水构筑物与防洪体系的安全检查

(1) 排水构筑物安全检查主要内容：构筑物有无变形、移位、损毁、淤堵，排水能力是否满足要求等。
(2) 截洪沟断面检查内容：截洪沟断面尺寸，沿线山坡滑坡、塌方，护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内物淤堵等。
(3) 排土场下游设有泥石流拦挡设施的，检查拦挡坝是否完好，拦挡坝的断面尺寸及淤积库容。
(4) 企业对非正常级排土场的检查周期：

① 对“危险”级排土场每周不少于1次。
② 对“病级”排土场每月不少于1次。

在暴雨和汛期，应根据实际情况对排土场增加检查次数。检查中如发现重大隐患，必须立即釆取措施进行整改，并向安全生产监督部门报告。

二、监测

(—)排土场监测范围

排土场监测是为安全生产和稳定性研究服务的。矿山企业应建立排土场边坡稳定监测制度，边坡高度超过20Om的，应设边坡稳定监测系统防止发生泥石流和滑坡。下列情况，同样需要设边坡稳定监测系统。

(1) 山坡排土场，基底为硬岩，山坡坡角大于27°~30^o,有沿基底滑坡可能。
(2) 山坡排土场，基底为软弱岩层、厚层腐殖土或植物腐败层，排弃松散土体，山坡坡角近于或略小于27。~30。，有沿弱层滑坡可能。
(3) 山坡排土场，基底为硬岩，存在着与山坡面倾向一致、倾角较小的构造弱面时，当山坡坡角小于27° ~30。时，也存在沿构造弱面滑坡的可能。
(4) 较缓山坡,基底为硬岩,排土场堆料为坚硬岩块,∕=3~10,堆置高度大于IOo m, 排土场总体坡角大于33。,有滑坡可能。排土场边坡高度超过20Om的，应设边坡稳定监测系统，防止发生泥石流和滑坡。
(5) 复垦区陡边坡稳定问题，从排水系统、稳定及复垦出发，排土场的最终坡面角不应大于27。，各排分层间的台阶宽度最小应保持5m,接近或超过此限值时考虑其稳定性监测。
(6) 排土场局部变形与破坏，可按照对新建排土场以单位坡顶长度在单位时间内排入土体体积来表示废石流量指标，其最佳值为150m3∕(m∙ d),当排土场形成后，可按实际沉降速度为指导。如冶金矿山的沉降速度极限一般为3cπ√h,小于此值，排土作业正常；沉降速度增至3 ~5 cm∕h,预示着3 ~5天内沉降速度仍会增加;沉降速度增至5 ~ IO_Cm∕h, 1~2天内将会塌陷，超过30 cm∕h,破坏即将发生。
(7) 软弱地基排土场，沉降变形超限可能会导致失稳。
(8) 由于软弱地基排土场超过基底极限承载能力而致失稳。

(二) 排土场监测内容

(1) 监测排土场沉降压缩变形以及它与时间的相关性。
(2) 监测排土场某点在三维坐标上的变形与位移量以及它的影响因素。
(3) 研究排土场产生滑坡和泥石流的边界条件，并对排土场滑坡和泥石流进行预报。
(4) 监测排土场内部不同深度的变形特征和位移。
(5) 对基底和排土场内部孔隙压力和降雨量、地表径流量等进行观测。

(三) 排土场监测方法与手段

1.排土场监测方法

排土场监测方法与失稳类别相对应，有排土场顶面沉降及相邻山坡滑移监测、局部变形与破坏监测、地鼓与滑坡监测、泥石流监测等。

(1) 精密位移与沉降观测。
(2) 排土场顶部沉降观测。
(3) 排土场坡面形态及坡角测量。
(4) 排土场坡脚处地鼓测量。
(5) 排土场变形与破坏调查。
(6) 其他方面的测量。

2.排土场监测手段

(1) 应用人工测量方法进行排土场变形与位移观测：在排土场平台及边坡上埋设观测点，釆用经纬仪和水准仪分别对观测点的水平位移和垂直位移进行定期观测。这种常规测量方法的精度较高，但是外业和内业工作量较复杂。
(2) 应用红外线测距仪和常规的量距和三角网测量，提高观测精度和工作效率。
(3) 应用立体摄影监测排土场大面积位移，当排土场位移量大时，摄影测量可能达到的精度。同时它的外业大量减少，内业计算和成图可以自动化。
(4) 应用多点位移计和长距离发送信号的位移传感器(无线传送)可以高精度遥测排土场边坡内部测点的变形，做到自动监测和预报滑坡。.
(5) 安装水压计进行排土场及其基底空隙水压力的观测，可以预测基底承载能力和稳定状态。

三、关闭与复垦

(-)排土场关闭

(1) 排土场关闭设计是按照《金属非金属矿山安全规程》(GB 16423)和《金属非金属矿山排土场安全生产规则X AQ 2005)制定的。矿山企业在排土场结束时，必须整理排土场资料，编制排土场关闭报告。

① 排土场资料主要包括排土场设计资料、排土场最终平面图、排土场工程水文地质资料、排土场安全稳定性评价资料、排土场复垦规划资料等。
② 排土场关闭报告主要包括结束时的排土场平面图、结束时排土场安全稳定性评价报告、结束时的排土场周围状况、排土场复垦规划等。
③ 排土场最终境界安全稳定性评价要由具备资质的中介技术服务机构进行。不符合安全条件的，评价单位要提出治理措施；企业要按措施要求进行治理；并报安全生产监督管理部门备案。关闭后的排土场安全管理工作由原企业负责，破产企业关闭后的排土场, 由当地政府落实负责管理的单位或企业。关闭后的排土场重新启用或改作他用时，必须经过可行性设计论证，并报安全生产监督管理部门审査批准。
④ 排土场关闭设计的目的是保证安全，因此设计内容主要包含排土场永久存在的安全对策措施设计、复垦方案设计、安全管理要求，一般情况下排土场关闭设计应以排土场稳定性研究成果和相关工程地质、水文地质勘察为依据进行。

(2) 排土场关闭设计需要依据大量排土场原设计及评价资料。

① 排土场设计文件主要指排土场原初步设计或施工图设计文件等。
② 排土场实际堆排状态图是指排土场现状图，同时需要了解排土场堆排过程不同年份的状态图，为了解和进行排土场稳定性分析提供参考。
③ 排土场相关工程地质、水文地质勘察资料主要是指排土场区的原始状态下的工程地质、水文地质勘察资料，包括定期检查时的勘察资料，对于一些未进行工程地质和水文地质勘察的老矿山排土场,可收集相关地区资料和地形资料进行分析。
④ 排土场已采取的安全对策措施设计资料及相关竣工资料主要是指矿山已经实施的排土场安全措施设计及施工资料。了解排土场安全对策措施的可靠性和效果，为最终关闭设计釆取的安全措施提供依据。主要包括堆石坝设计资料、截排洪工程设计资料、底部防渗及软弱基底土清除方面资料等。
⑤ 排土场周边实际状况资料是指矿山周边设施的等级与类型资料，主要用于安全距离论证和环境影响分析等。包括排土场周边（特别是下游区域）的铁路、公路、村庄、工业实施、水源、湖泊、农田和其他设施等。
⑥ 排土场土地复垦规划设计资料及实施方案。矿山排土场关闭的复垦方案制定应与矿山建设之初的土地复垦规划和已经实施的复垦工程相协调，充分考虑原有复垦方案，特别是实施方案，考虑连续性和有效性。
⑦ 排土场堆排物料的特征及力学性质试验报告，是指稳定性研究中大的排土场物料力学性质试验报告、物料粒度级配调查报告等，未进行相关论证研究的排土场，应在关闭设计前进行补充。
⑧ 排土场相关稳定性论证及监测报告，主要是指在关闭设计前，由具备条件的设计单位或研究单位进行排土场稳定性分析论证，为排土场关闭设计中安全设施设计提出依据。相关研究主要针对排土场堆排现状进行。

（3）排土场关闭设计最重要的原则是保证排土场永久存在的安全可靠性，核心是安全稳定性。对于沟谷型排土场应完善其上游区域的排洪设施。排土场关闭设计的安全设计标准要略高于设计规范的标准。

（4）排土场关闭设计包含以下内容：

① 排土场稳定性分析应依据具备条件的设计单位或研究单位进行的排土场稳定性分析论证报告进行。具体内包括排土场基底土特征分析；排土场堆排物料特征及力学性质分析；排土场台阶与总体稳定性计算分析，排土场是否存在病害及等级。
② 周边设施的安全影响分析。具体设计内容包括周边设施的类型与等级、安全距离、安全保证措施、环境保护要求等。
③ 排土场安全及综合治理措施。具体设计内容是根据排土场稳定性分析结论和周边设施特征提出并设计满足排土场永久运行安全的措施工程，保证不对下游和周边设施造成环境与安全影响。综合治理措施应体现出技术合理性、安全可靠性和经济实用型，便于管理，并与后期的复垦方案相协调。同时为排土场的未来利用创造条件。
④ 安全管理对策。设计内容应结合现行《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423）、《金属非金属矿山排土场安全生产规则XAQ 2005）及相关法律、法规等提出。
⑤ 由于矿山排土场关闭后，原矿山企业仍对排土场的安全管理负责，但考虑在安全监测方面的可操作性，在关闭设计中主要是通过加强本质安全为设计原则，监测方案应选择简单、可行的方案。最重要的是提出针对极端天气条件下的安全监测要求。

（5）排土场综合利用应严格按照相关规范要求执行。开挖与综合利用应依据矿山开釆设计要求执行，特别是利用过程不应过早破坏排土场关闭设计中实施的安全对策措施。开挖与利用应有序开展，并按照管理与审批程序进行，应有详细设计。

(6)地方或企业利用排土场空间实施相关的公用设施时，应按照相关审批程序进行，并进行充分论证。满足安全环保和土地复垦规划要求，同时不能破坏排土场关闭设计中实施的安全对策措施。‘

(二)排土场复垦

(1) 复垦规划内容应包括复垦的基本原则和目标，并明确复垦方向、复垦措施、复垦率、复垦工作计划、落实资金渠道。
(2) 复垦应本着“因地制宜”的方针，宜农则农、宜林则林、宜建则建进行。条件允许的地方，应优先复垦为耕地。
(3) 应根据当地自然环境条件和复垦方向制定合理的工程技术措施和生物化学措施。
(4) 排土场复垦应贯穿于矿山开发的全过程，应合理安排岩土排放次序。
(5) 排土场复垦应在停排以后3年内完成，应根据排土计划合理安排复垦工作计划。
(6) 应明确排土场复垦资金来源。
(7) 排土场最终坡度、土壤质量、生产力水平和配套设施应与复垦方向相适应。
(8) 配套设施应有合理的道路设施，排水设施应满足场地要求，应有控制水土流失措施，特别是控制边坡水土流失措施。
(9) 排土场复垦，应制定切实可行的复垦规划，达到最终境界的台阶先行复垦；复垦规划包括场地的整平、表土的采集与铺垫、覆土厚度、适宜生长植物的选择等；关闭后的排土场未完全复垦或未复垦的，矿山企业应留有足够的复垦资金。

第六章矿山自然与地质灾害防治技术

第一节矿山自然与地质灾害类型

我国是世界上自然灾害最严重的少数国家之一，灾害种类多，发生频率高，分布地域广，造成损失大。特别是进入20世纪90年代以来，自然灾害造成的经济损失呈明显上升趋势，每年的灾害损失都在千亿元以上，占我国国民生产总值的2% -6% ,我国经济增长的很大一部分被抵消。自然灾害已经成为影响经济发展和社会安定的重要因素。

自然灾害是自然因素的变异程度超过人类社会的承受或适应能力，从而影响人类生命财产和生存条件安全的事件。自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的，它们之中既有暴雨、地震、泥石流、海啸、台风、洪水等突发性灾害，也有山体滑坡、崩塌、干旱、土地沙漠化等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害，还有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类活动导致的环境灾害。形成自然灾害有两个必备的条件：其一，自然变异和自然灾变是引发自然灾害的自然因素；其二，受危害的人、财产、资源、环境等受灾体是造成灾害损失的社会因素。

矿山地质灾害是指发生在矿区或规划区，由于工程地质作用或工程地质与自然地质作用叠加，致使矿区开发建设环境和人类生存环境恶化，直接或间接造成的各类地质灾害事情。影响矿山生产活动的自然和地质灾害主要有暴雨、洪水、泥石流、山体崩塌、滑坡、滚石、地震、台风、海啸、暴风雪、雷电、放射性等。

—、暴雨灾害

暴雨是指降水强度很大的雨。我国气象部门规定，每小时降雨量在16 mm以上，或连续12 h降雨量在30 mm以上、24 h降水量为50 mm或以上的雨称为暴雨。

暴雨按其降水强度大小又分为3个等级,即24 h降水量为50 ~ 99. 9 mm称暴雨；100 ~ 249. 9 mm之间为大暴雨；250 mm以上称特大暴雨。

暴雨以及造成的洪涝是我国主要自然灾害之一。暴雨是一种影响严重的灾害性天气, 若连降暴雨或出现大暴雨、特大暴雨，会导致山洪暴发、尾矿库溃坝、矿井淹没或采场滑坡等次生灾害，给矿山和职工的生命财产带来严重危害。

(―)暴雨对露天矿山的危害

暴雨不仅直接降入矿坑及其附近汇水区，形成对采场内的降雨径流，也是流入矿坑地下水的主要补给源，降雨径流极易造成淹没采场事故。水对露天矿的危害主要表现如下。

(1)破坏釆场边坡、废石场的稳定性。水压力是边坡滑动的一个主要因素，同时水降低岩体的摩擦角和凝聚力等物理力学性能指标，从而削弱边坡岩体的抗剪强度。大面积

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的滑坡可能切断采场内的运输线路并掩埋作业区，使生产中断，造成重大安全事故。

（2）降低采掘设备效率和使用寿命。如挖掘机在有水的作业面作业时，其工作时间利用系数一般只能达到正常情况下的1/3 ~ 1/2。对于汽车和机车来讲，不仅降低效率，而且威胁行车安全。对于黏土、软土岩层，地下水出露工作面使挖掘机下陷，黏铲斗、车帮及路基下沉等。

（3）降低穿孔爆破效率，增加穿爆成本。水孔爆破需要采用成本高的防水炸药，且装药效率低，劳动强度增加，费用高，爆破的质量和数量低，易产生盲炮。

（4）降低掘沟速度，给新水平准备工作带来很大困难。特别是暴雨，往往导致采场设备淹没而停产。

（二）暴雨对地下矿井危害

地下开采矿山因为井口位置设计不合理、地面防洪措施不当、乱采乱挖破坏了防水隔离矿柱或井下防排水设施不健全等因素的影响，暴雨会导致地下矿井水灾及透水事故，造成人员伤亡或设备损坏，甚至淹没矿井导致矿井报废。

二、洪水灾害

洪水是暴雨、急剧融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增加，或者水位迅猛上涨的一种自然现象。洪水灾害是指过量降水造成的河水冲垮堤坝、淹没耕地、毁坏房屋、发生山洪冲毁耕地及冲走人畜等现象。洪水标准有洪峰、洪量和洪水位3个重要数据。洪峰是指一次暴雨洪水发生的最大流量数值（也称峰值，计量单位为m3∕s）;洪量是指一次暴雨洪水产生的洪水总量（计量单位为K）8m3或IO⁴ m³）;洪水位是指一次暴雨洪水引起河道或库水位上涨达到的数值（计量单位为m,其最大值称为最高洪水位）。洪水有多方面的危害，还可能诱发某些次生灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

洪水灾害的形成有两个主要条件，一是有充足的水源，例如热带旋风、暴雨、山洪、融雪等；二是河道与地形地势不能及时有效地排除那些迅速增加的水体，以至于给大水（通过决堤等途径）侵犯人类活动区域造成可乘之机。由于水源条件受到强烈的季节影响，所以多数洪水的发生限于一年中的雨季。洪水灾害的发生不但与自然环境因素有关, 而且也受人类活动的影响。例如，矿山建设砍伐森林破坏了生态环境，加重了水土流失, 使河床抬升，水库淤积，降低了其调洪、防洪的能力，容易导致洪水灾害。

三、泥石流灾害

矿山泥石流是矿产资源开发过程中废石渣堆放引发形成的人工泥石流。开发矿产资源在促进社会经济发展的同时，修筑道路、修建工业场地、露天剥采及井下开采等过程中, 排放的废石渣堆积在山坡上及沟谷中，破坏及与压占土地植被，造成或加剧水土流失，恶化生态环境。在强降雨、水库溃决、冰雪消融等水动力激发下形成矿山泥石流。大多数情况下，形成矿山泥石流的固体物质来源于采矿过程中排放的废石渣，由于废石渣的特点, 矿山泥石流的形成与防治有别于自然泥石流或其他人工泥石流。

矿山泥石流是山区特有的一种地质灾害，往往是构造、地形地貌、气象水文、植被等自然因素和人类工程活动因素共同作用的结果。

（一）泥石流形成的条件

泥石流的形成必须同时具备3个基本条件，即地形条件、地质条件和气象水文条件。

（1）地形条件。要具有利于水和物质汇集和泥石流流动的高山深沟、陡峻地势、坡降大的沟河流域等地形地貌。泥石流形成区多为地形比较开阔、周围山高坡陡、岩石破碎、植被差等利于水和碎屑物质集中的三面环山、瓢状或漏斗状地貌；流通区的地形具有能够使泥石流急泻而下的深峡谷、大陡降谷床特征；堆积区一般为能使碎屑物堆积的开阔山前平原和河谷阶地地形。

（2）地质条件。地质条件决定了松散固体物质来源、组成、结构、补给方式和速度等。泥石流强烈发育的山区，多是地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害多发的地段。这样的地段，既为泥石流准备了丰富的固体物质来源，也因地形高耸陡峻，高差对比大，为泥石流活动提供了强大的动能优势。

（3）气象水文条件。水既是泥石流的组成部分，又是搬运泥石流物质的基本动力。泥石流的发生与短时间内大量流水密切相关，没有大量的流水，泥石流就不可能形成。因此，就需要在短时间内有强度较大的暴雨或冰川和积雪的强烈消融，或高山湖泊、水库的突然溃决等。气温高或高低气温反复骤变，已经长时间的高温干燥，均有利于岩石的风化破碎，再加上水对山坡岩土的软化、潜蚀、侵蚀和冲刷等，使破碎物质得以迅速增加，这就有利于泥石流的产生。

另外，泥石流的形成与土壤及水的酸碱度也有很大关系。碱性土壤地区（pH >7.0）有充足的岩石风化坡积物，即泥石流的固相物质，若遇山高坡陡的有利地形地貌条件，并有特大暴雨及连续降雨，汇集在沟谷中的坡积物在水动力和重力作用下便发生泥石流。在酸性土壤地区（pHv7.0）,当松散的酸性固体物质在碱性较大的洪水中产生絮凝，只要配合有利的地形地貌条件，也易形成泥石流。

（二）泥石流的分类

泥石流按其形成因素包括了自然泥石流和人工泥石流。由于矿山泥石流的形成、发展与消亡过程始终是在矿产资源开发活动下进行的，故属于人为泥石流或人工泥石流范畴。

（1）按照矿产资源开发过程中提供的固相物质的类型，矿山泥石流可分为采矿过程中排放的废石形成的废石型泥石流、选矿过程中排放的尾矿沙形成的尾矿型泥石流以及矿山崩塌滑坡堆积物形成的崩滑型泥石流。矿山泥石流的规模及频发程度取决于矿业活动过程中排放的废渣量的多少、持续堆排时间。

（2）依据矿山泥石流形成后的流体性质，矿山泥石流可分为黏性泥石流、过渡性泥石流和稀性泥石流；釆矿排放的废石渣性质及颗粒级配决定着矿山泥石流的类型。

（3）根据固相物质组成，矿山泥石流可分为水石流、泥石流和泥流。矿山水石流主要形成于与花岗岩类、碳酸岩类以及坚硬的变质岩类岩石分布有关的矿区，如小秦岭金矿区；而在泥岩类、砂质泥岩类等沉积岩以及片岩、千枚岩等软岩性变质岩矿区，则为泥石流类型，神府煤田矿区釆矿弃渣主要为粉砂岩、泥岩，故形成了泥石流。

（4）依据泥石流形成场所的地貌形态，矿山泥石流可分为山坡型坡面泥石流、沟谷型泥石流和河谷型泥石流。

(5)以激发的水动力条件，矿山泥石流可分为降水型泥石流、冰雪融水型泥石流和溃决水型泥石流(水库、尾矿库、堰塞湖、高山冰湖、崩塌滑坡堵塞沟谷河道等)。降水型泥石流是矿山防灾减灾的重点。

泥石流有暴发突然、来势凶猛、冲击力强、冲淤变幅大、主流摆动速度快等特点，以冲刷、冲击、淤埋等方式表现出巨大的危害性。由于矿山所在的山区多为狭长沟谷，矿山工业场地及人员多分布于矿山泥石流流经的区域，因此，矿山泥石流发生后，往往造成重大人员伤亡和矿山经济损失。

尾矿库是金属矿山重要工业设施之一，由于山区地形条件所限，山谷型尾矿库的建设往往难以避开居民区，因此矿山尾矿库一旦溃坝，含有大量水分的尾沙沿山谷向下游倾泻，形成泥沙流，造成群死群伤的重大灾害。美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，在世界93种事故及公害中，尾矿库溃坝事故的危害名列第18位，仅次于核爆炸、神经毒气、核辐射等灾害，而比航空失事、火灾等其他60种灾害严重。

四、山体滑坡、崩塌灾害

山体滑坡是指山体斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工采矿等因素的影响，在重力的作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。陡坡上被直立裂缝分割的岩土体，因根部空虚，折断压碎或局部滑移, 失去稳定，突然脱离母体向下倾倒、翻滚。这一地质现象和过程称为崩塌。崩塌常被视为一种特殊的滑坡现象。崩落体的运动形式主要有两种，一是脱离母岩的岩土体顺坡滚动，二是以自由落体的方式坠落。

(-)滑坡、崩塌的差异性和共同点

1. 差异性

(1) 滑坡沿滑动面滑动，滑体的整体较好，有一定外部形态；崩塌无滑动面，堆积物结构零乱，多呈锥形。
(2) 滑坡多以水平运动为主，崩塌以垂直运动为主。
(3) 滑坡的破坏作用多数急剧、短促、强烈，有的则相对较缓慢；崩塌的破坏作用都是急剧、短促和强烈的。
(4) 滑坡多出现在坡度50。以下的斜坡上；崩塌一般都发生在地形坡度大于50。、高度大于30 m以上的高陡边坡上。

2. 共同点和联系

(1) 滑坡、崩塌均为斜坡上的岩土体遭受破坏而失稳向坡脚方向的运动。
(2) 滑坡、崩塌常在相同的或近似的地质环境条件下伴生。
(3) 滑坡、崩塌可以相互包含或转化，如大滑坡体前缘的崩塌和崩塌堆载而形成的滑坡。

(二)滑坡灾害的生成条件

发生滑坡灾害的主要条件一般包括两条，一是地质条件和地貌条件，二是内外引力和人为作用的影响。特别是近几十年来我国的大规模建设、矿山资源和能源的大量开发利用等人为因素，加之山区多暴雨、久雨天气等自然因素的影响，是形成山体滑坡、崩塌的主要原因。具体而言，滑坡灾害的生成条件包括以下几方面。

(1) 地质条件。滑坡主要发生在新构造运动区的黏土和松散堆积层中。因为黏土和松散堆积层浸水后，黏聚力剧减，抗滑力减小，可滑性增大。一般而言，基岩滑坡相对较少，滑坡主要发生在千枚岩、页岩、泥灰岩和各种片岩分布区。
(2) 地貌条件。地貌条件是滑坡能否形成的最基本的条件，常表现在坡体结构上，包括以下3方面：斜坡是否由易滑地层或偶滑地层所组成；是否具备有利于滑坡体滑动的软弱结构面，其中主滑动面是主导因素；是否具备有效临空面，即滑坡体能否沿主滑动面剪切下滑。这3个条件中，只要缺少了一种，滑坡都不可能发生。
(3) 自然诱发条件。具有有利的地质、地形条件还不一定会产生滑坡，各种滑坡灾事的记录均表明它的发生还需要有一定的诱发因素才能促成。自然诱发条件包括降水、地下水活动、地震、流水冲刷和淘浊、融雪等，这些因素突出的作用就是对滑页(带)的软化和降低强度，直接引发滑坡灾害。
(4) 地下水。地下水是滑坡发生的极其重要的因素，因为地下水能浸湿斜坡上的物质，同时还能溶解土石中的易溶物质，降低其抗剪强度。
(5) 人为诱发条件。不合理的人类活动，开挖坡脚、采石、矿山开釆等都可诱发滑坡。

值得指出的是，滑坡的发生除具备必要的地质、地形条件外，对外部诱发条件并不要求全部具备，而是具备其中的一项(或自然诱发条件中的一项，或人为诱发条件中的一项)就可能造成滑坡。诱发滑坡的外部因素越强，滑坡的活动强度就越大，如强烈地震、特大暴雨所诱发的滑坡多为规模较大的高速滑坡。总之，滑坡灾害的发生及其强度是若干因素综合作用的结果。

(三) 山体滑坡的发育

(1) 蠕动变形阶段。斜坡内部的平衡遭受破坏，产生微小滑动，形成拉张裂隙和剪切裂隙，滑动面逐渐形成。
(2) 剧烈滑支阶段。滑动面已形成，滑坡体向下滑动，滑坡的各种地貌形态都基本形成。
(3) 渐趋稳定或稳定阶段。滑坡体重心降低且基本稳定，在自重作用下，滑坡体内逐渐压实，地表裂缝逐渐闭合。

矿区内滑坡较为发育，矿山滑坡发生的数量仅次于地面塌陷和地裂缝。矿区滑坡按组成物质可分为黄土滑坡、矿山团体废弃物滑坡、岩质滑坡、堆积层滑坡等类型。

从引发矿区滑坡的因素分析，主要有矿渣的不合理堆放或坡脚削坡过度引发的滑坡，不规范井工开采造成塌陷区边缘陡坎滑坡，露釆场地边坡处理不当导致的滑坡。矿区滑坡不仅仅造成重大的经济损失，也造成了严重的人员伤亡。

(四) 崩塌

1.崩塌形成条件

矿区内崩塌的形成主要受地形地貌、地层岩性及其组合关系、地质构造影响。地形上具高陡临空面，多位于悬崖峭壁或人工切坡上部。岩性一般为灰岩、白云岩夹页岩、砂岩，灰岩、白云岩抗风化能力强，页岩、砂岩抗风化能力弱；岩性组合上有单一岩性型、硬加软性和上硬下软型。地质构造发育，岩体完整性较差，裂隙极发育。

2.崩塌影响因素及主要类型

矿区内崩塌、危岩体平面形态多呈柱状，部分呈长条形，剖面上多呈上陡下缓及直立状。区内危岩体稳定性均较差，且危岩体所处地势较高，能量大，在降雨、爆破震动或地震、岩体自身的风化加剧以及生物作用等条件下可能产生失稳崩塌。

区内崩塌按成因类型可分为切蚀型、降雨型、构造剥蚀卸荷型及人工采掘型4种类型。切蚀型由人工开挖切坡引发；降雨诱发型主要在原生的地形、地质条件下由降雨所诱发；构造剥蚀卸荷型由自然的剥蚀作用、岩体卸荷而产生；人工采掘型是指在陡崖下人工采石或开矿引发的崩塌。

在采矿过程中，由于矿体本身特性或必要撑砌条件跟不上，很容易诱发崩塌。地表堆积的团体废弃物、砰石堆也时常发生崩塌。

矿山崩塌多发生于小型矿山，占崩塌数的92. 6% _O露天开采是诱发崩塌的重要因素，矿山常因边坡受地面塌陷、地裂缝影响或矿山建设削坡过陡而失稳产生崩塌。矿山崩塌规模虽不大，但崩塌具有落差大、速度快、突发性强等特点，一旦形成灾害，损失巨大。

五、边坡滚石灾害

边坡滚石是一种常见的工程地质灾害。所谓滚石，是指个别块石因某种原因从边坡和陡崖表面失稳后经过下落、回弹、跳跃、滚动或滑动等运动方式中的一种或几种的组合沿着坡面向下快速运动，最后在较平缓的地带或障碍物附近静止下来的一个动力学过程。当在滚石运动范围内有人类活动或人类构筑的设施时，就可构成滚石灾害。一次滚石事件可能仅涉及一个块体，也可能涉及多个块体。在山区修建的运输通道往往会面临严重的滚石灾害。在实行组合台阶和陡帮开采的矿区中，受降雨、岩体结构、爆破震动等因素的影响，边坡面上的危石、浮石渣块大量存在，经常向下滚落，对采掘作业的人员和设备构成很大威胁。

由于地形、地貌条件的不同，滚石在运动过程中可能只具有一种运动方式，也可能涉及多种运动方式，总体而言，运动模式主要包括滑动、滚动、自由飞落以及弹跳。在边坡较缓、摩擦较小的坡段容易发生滚石的滑动，由于与坡面摩擦作用，滚石在运动过程中会消耗很多能量，速度减小。滚动主要发生在边坡上，与滚石的质量、滚石的几何形状、滚石的运动速度、滚石与坡面的摩擦力大小有关；在坡度变化或者发生碰撞时很容易产生自由飞落，飞落过程中由于重力的作用会使得滚石的动量不断増加，速度増大；弹跳则主要发生在运动的滚石撞击坡面等阻碍物时，撞击时与坡面的角度、撞击时的速度、滚石撞击时的质量等均会影响弹跳过程。

滚石灾害有多种表现方式，主要有以下几种。

（!）滚石以直接冲击的方式损坏运输线路并且对附近活动的人员、车辆、生活设施及建筑物的安全构成威胁。

（2）滚石以在路面上停留或堆积的方式影响来往车辆的安全运行或阻碍交通。

（3）山区城市的滚石活动将威胁到人们的生产、生活及相应的设施。

(4) 露天矿山、水电站建设、釆石场等的开挖活动可形成人工高边坡，而这些边坡上自然发生或人为扰动而滚落的块石将严重影响施工人员和有关设施的安全。
(5) 人工爆破引起的飞石可使周围的人类活动或设施受到危害。
(6) 在山区地表附近布置的重要管线、油罐、有害物质隔离层等有可能受到滚石冲击的影响。

六、地震灾害

由地球活动引起的、人们通过感觉或仪器可察觉到的地面振动称为地震。地震灾害可分两类：一是构造地震，与近代活动性断裂构造关系密切；二是工程开发造成的诱发性地震。构造地震破坏性大，影响范围广，地震级别高；诱发性地震范围小，级别低。目前, 中国的地震仍然十分活跃，2008年“5 • 12"汶川大地震一次巨灾就造成69227人死亡、 17923人失踪、375783人受伤，因灾直接经济损失超过8523亿元。地震灾害风险严重威胁着人们的生命和财产安全，与社会经济发展的矛盾愈加突出。

地震一般都会对当地的水文和地质状况造成了极大的影响，严重威胁到露天开采矿山边坡的稳定性和安全性，另外地面塌陷导致矿山釆空区异常的情况也比较严重。此外，地震可能引发矿山地面生产系统严重破坏，造成地面设施、建筑物倒塌垮落、人员大量伤亡，人员提升设施和撤离通道遭到损坏，大量人员被困井下。地震可能引发电网破坏，矿区大面积停电，造成很多设备停止工作，严重威胁井下人员的生命安全。地震可能造成巷道(碉室)垮塌、矿井透水、电气火灾、有毒有害气体喷出、积聚和爆炸。地震可能引发砰石山崩落，可能对砰石山附近构筑物造成严重破坏。地震引发的水库溃坝等形成矿井次生灾害，造成地面和井下进一步遭到破坏。

七、台风

台风泛指热带气旋，包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风，因其灾害的严重性而倍受人们的关注。

与其他自然灾害类似，台风本身所具有的破坏力、承载体的承灾能力以及当地的人员和产业结构特征等决定了台风灾害的大小。台风的破坏力取决于与其伴随的强度、风、雨和风暴潮等因素，这是我国台风灾害的主要因素。

(1) 台风大风引发灾情。大风是伴随台风的主要天气，也是造成台风拔树倒屋的主要原因，因此必定是台风灾害的重要成因之一。最大风速和极大风速及其出现的范围则是表征受台风影响时的风特征量。
(2) 台风降水引发灾情。降水是与台风伴随的另一主要天气，同时也是引发渍涝和山洪暴发从而形成灾害的主要原因，因此必定是造成台风灾害的重要成因之一。
(3) 台风登陆与灾情关系。台风的灾情主要发生在近海及陆地上，因此台风的灾情势必与台风登陆及其在陆上的活动特征密不可分。台风登陆前后，由于下垫面等特征发生了显著变化，复杂的海一气、陆一气及台风与中纬度系统的相互作用，使台风的路径、强度变化以及风雨分布更具不确定性，其影响大小与台风登陆时自身的强度、登陆点位置、登陆前后的移速以及在陆上的维持时间等有关。

综上所述，台风引起的大风和降水以及登陆台风的强度和登陆点位置等都是台风致灾的重要原因。

台风是热带海洋上生成的热带气旋中强度最强的一级，其中心附近的最大风力在12 级或12级以上，是最为严重的自然灾害之一，台风具有突发性强、破坏力大的特点。对于矿山采掘业，台风来临露天矿山采场发生坍塌、滑坡，地下矿山发生透水、淹井，矿山尾矿库发生漫坝、垮坝等的可能性加大，由此造成群死群伤事故发生的概率加大。

台风带来的暴雨可能发生滑坡、泥石流等地质灾害、洪水暴发等次生灾害。

八、海啸

海啸是由海底地震、火山喷发、泥石流、滑坡等海底地形突然变化所引发的具有超长波长和周期的大洋行波。

(一) 海啸的产生条件

(1) 深海。深海海底上面具有巨大的水体，地震释放的能量可以转变为巨大水体的波动能量。
(2) 大地震。只有7级以上的大地震才能产生海啸灾害，小地震'产生的海啸不能形成灾害。太平洋海啸预警中心发布海啸警报的必要条件是：海底地震的震源深度小于 60 km,同时，地震的震级大于7.8级。并不是所有的深海大地震都产生海啸，只有那些海底发生激烈的上下方向位移的地震才产生海啸。
(3) 开阔并逐渐变浅的海岸条件。海啸要在陆地海岸带造成灾害，该海岸必须开阔，具备逐渐变浅的条件。I960年智利地震海啸和2004年印度尼西亚地震海啸，破坏最严重的地方大多数都是在海底地形由深逐渐变浅的海湾。

(二) 我国的海啸

我国处于太平洋的西部，有很长的海岸线。我国的近海，渤海平均深度约为20m, 黄海平均深度约为40m,东海平均深度约为340 m,它们的深度都不大，只有南海平均深度为1200 m₀因此，大部分海域地震产生本地海啸的可能性比较小，只是在南海和东海的个别地方发生特大地震，才有可能产生海啸。

根据海啸产生的条件，我国近海产生海啸的可能性很小，且我国受太平洋方向来的海啸袭击的可能性也不大。故影响我国的海啸威胁主要来自南方。

海啸产生的根本原因是海底在一瞬间突然发生了大量固态物质运动，造成其上部的海水向外运动。而海底的大量固态物质运动要发生突然运动，主要可能源自3种方式：①海底大地震的发生；②大型的海底火山喷发；③海底大型滑坡。因而可能影响我国东南沿海的海啸发源地主要有菲律宾西侧的地震、巽他海峡的火山和南海的滑坡。

虽然我国的海岸受海啸的影响不大，但我国东部的海岸地区地势较低，受海浪的浪高影响极大。从成灾的角度来看，小海啸大灾难的情况完全是有可能的，因而也应做好灾害预防工作。

海啸还可能引发洪涝，火灾等次生灾害。对于处在海啸影响范围之内的矿山，海啸会对矿山的人员安全和设备造成严重的危害。

九、暴风雪

暴风雪是一种强风雪寒潮天气过程，所伴随的降温幅度、降雪强度和风力都十分明 So如果一次冷空气活动同时具备以下3个条件，即视为一次暴风雪天气：最低气温下降幅度NlO龙。降雪量＞5 mm；定时风力＞6级（或瞬时风力N8级）。

暴风雪天气是强冷空气活动而造成的。由于强降温、强降雪和大风伴随出现，所以暴风雪的环流形势兼具寒潮、降水和大风天气的环流特征。

暴风雪在我国内蒙古、东北、北疆地区各季多见，风向西北或偏北。在北方，由于冬季严重冰冻期长，降雪天气频繁，地表经常被较厚积雪所覆盖，积雪也不易融化，这样容易发生持续数日暴风雪或叠加暴雪的天气灾害，并且伴随严寒引发道路结冰，导致交通运行不畅，对矿山路面的交通产生安全隐患。

我国雪灾的时空分布格局研究，表明我国存在着3个雪灾高发中心，即内蒙古中部、新疆天山以北和青藏高原东北部；雪灾灾次年际波动幅度大并呈现增加趋势，且增加幅度提高；高值区扩展趋势较明显，雪灾高值县数、次高值县数明显增加，高值区、次高值区范围扩展加快。

十、雷电

雷电（也称闪电）是由于带电的云层和带异种电荷的其他云层或大地之间发生强烈的放电。带电云层与另一部分带异种电荷的云层之间的放电统称为云闪，带电云层对大地之间的放电称为直击雷或地闪。从危害角度考虑，雷电可分为直击雷、感应雷（包括静电感应和电磁感应）和球形雷。直击雷是闪击直接击于建（构）筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。

雷电的危害按其破坏因素可归纳为3类。

（1）电性质破坏。雷电产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，可毁坏发电机、变压器、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模停电；绝缘损坏会引起短路，导致火灾或爆炸事故；二次放电（反击）的火花也可能引起火灾或爆炸;绝缘的损坏,如高压窜入低压,可造成严重触电事故；巨大的雷电流流入地下,会在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压,可直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。

（2）热性质破坏。当几十至上千安的强大电流通过导体时，在极短的时间内将转换成大量热能。雷击点的发热能量为500 ~2000 J,可熔化50~200 _Inm³的钢。故在雷电通道中产生的高温往往会酿成火灾。

（3）机械性质破坏。由于雷电的热效应，能使雷电通道中木材纤维缝隙和其他结构缝隙中的空气剧烈膨胀，同时使水分及其他物质分解为气体，因而在被雷击物体内部出现很大的压力，致使被击物遭受严重破坏或造成爆炸。

雷电灾害是最严重的自然灾害之一。雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点，全球每年因雷击造成人员伤亡，财产损失不计其数，导致火灾、爆炸、电力和电子信息系统瘫痪等事故频繁发生。在有雷击危险的情况下，矿山坚持进行爆破作业，彳艮可能会发生早爆事故，造成重大人员伤亡。

H—、放射性

放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线（如α射线、β射线、丁射线等）而衰变形成稳定的元素的性质。按原子核是否稳定，可把核素分为稳定性核素和放射性核素两类。能发生放射性衰变的核素，称为放射性核素（或称放射性同位素）。

铀（⅜k）系放射性核素矿石和伴生放射性矿［是指含有较高水平天然放射性核素浓度的非铀矿（如稀土矿和磷酸盐矿等）］在开采、选矿和水冶过程中都会产生对人体有害的放射性危害。

（一）放射性危害的种类

铀的放射性危害主要有3种类型。

第一种是直接辐射。矿石中存在的放射性核素主要是丁射线放射源；88%的能量来 a²¹⁴Bi, 12%的能量来自²¹⁴Pb₀这两种放射源都是222 Rn的短寿命子体。一般情况下，当矿石品位超过0. 5% U时，就会超过50 mSv的年允许剂量而出现辐射危害。

第二种放射性危害来自吸入后沉积在肺部中的矿石粉尘。这些粉尘颗粒含有长寿命的 α放射源.≡u,²³⁴U^⁰Ra.²'^OPO_O在吸入的放射性粉尘中，所含的大多数放射性原子，可以在它们蜕变并释放完能量前被人体排出。但是当回釆工作面上粉尘浓度高、矿石品位超过0.5% U时，年污染程度将会相当严重。露天采矿时，特别是在干燥天气下或者在加工 Γ,尤其是破碎磨矿车间，粉尘可能是主要的放射性危害。

第三种放射性危害是氛气及其子体产物的吸入。氮气作为一种短寿命的α粒子放射源，是一种能在岩石中移动的惰性气体。吸入的氮气本身是无危害的，但当222Rn蜕变时，它会产同位素²¹⁸P√^,4Pb.²'⁴Bi_o这些同位素一旦固定在采矿胶状粉尘上，就可能沉积在人体肺中，并释放出它们的蜕变能量。

3种危害因素中，氮气的危害最大，它占地下开釆脉状矿体时总危害的50% ~75% ₀在高度机械化开采地下沉积矿床时，粉尘的危害最大（50%）,其他两种危害约各占 25% _O露天采矿和矿石加工厂的情况也是如此。

（二）辐射源种类

铀（⅛t）矿冶过程中产生的辐射源主要来自于“四废”（即废渣、废气、废液、废物）。如一个留矿法釆场高3m,面积为200 m?,堆积IOoOt矿石，其品位为0.1%,经计算其氮气产生量约为3.0Bq∕（s ∙ t） , IOmin后，可产生Rnl79. 82 × IOBq,其他采矿方法也不同程度地产生Rn并释放到空气中。此外，废渣、废水、废物中的放射性物质渗入地下，流入河流、小溪，扩散到矿山周围大气中，铀水冶厂生产中所产生的“四废”放射性浓度更高，对大气和环境污染更严重。之外我国伴生放射性矿资源丰富，种类繁多，几种具有代表性的伴生放射性矿为稀土矿、铝矿、铅锌矿、担锯矿、错英矿、煤矿、磷矿等。伴生放射性矿物除了含有所需要的矿用成分外，同时伴有高于规定水平的天然放射性物质，在开采、冶炼、加工和利用过程中，由于伴生矿中的天然放射性物质被迁移、浓集和扩散，对环境造成一定程度的放射性污染。

（三）放射性危害途径

大气和环境中的放射性物质，可经过呼吸道、消化道、皮肤、直接照射、遗传等途径进入人体，一部分放射性核素进入生物循环，并经食物链进入人体。放射性核素进入人体后，由于它具有不断衰变并放出射线的特性，以及放射性环境、放射性诊断等对人体的直接辐射，即内照射和外照射，使体内组织失去正常的生理机能并给组织造成损伤。

第二节矿山自然灾害防治技术

一、暴雨灾害防控措施

矿山企业要做好预报工作，与相关的气象预报部门保持密切的联系，在雨季时期密切关注天气的变化。地下矿山企业在大雨和暴雨期间不得进行井下作业，必须停产撤人。

二、洪水灾害防控措施

洪水灾害具有明显的季节性，雨季是矿山地面防水的重要时期。为防止矿山遭受洪水灾害，对正常生产的矿山来说，每年雨季前应组织一次地表防水工程检查，并编制防水计划，其工程应在雨季前竣工，确保地面防洪工程畅通和可靠。

矿区及其附近的积水或雨水有可能侵入井下时，应根据具体情况，采取下列措施：

① 容易积水的地点，应修筑泄水沟；泄水沟应避开矿层露头、裂缝和透水岩层；不能修筑沟渠时，可用泥土填平压实；范围太大无法填平时，可安装水泵排水。
② 矿区受河流、洪水威胁时，应修筑防水堤坝。
③ 雨季应设专人检查矿区防洪情况。
④ 地面塌陷、裂缝区的周围，应设截水沟或挡水围堤。
⑤ 有用的钻孔，应妥善封盖；报废的竖井、斜井、钻孔和平碉等，应封闭，并在周围挖掘排水沟，防止地表水进入井下采区。
⑥ 影响矿区安全的落水洞、岩溶漏斗、溶洞等，均应严密封闭。

同时，矿山企业应注重洪水灾害应急救援预案并在日常工作中做好演练工作，应急救援预案是山洪灾害防御工作的落脚点。

对于新建、改建或扩建的矿山企业，应根据其设计规模确定不同级别的防洪标准。工矿企业的等级和防洪参照《防洪标准｝（GB 50201）的要求（表6-l）₀

表6-1矿山企业的等级和防洪标准

___變___	矿山企业规模	防洪标准（重现期）∕a
I	_______特大型_______	200 ~100
π	_______大型	IOO-50
m	_______中型	50-20
IV	_______小型	20-10

注：1.各类矿山企业的规模，按国家现行规定划分。

2.如辅助厂区（或车间）和生活区单独进行防护的，其防护标准可适当降低。

① 滨海的中型及以上的工矿企业，当按表6-1的防洪标准确定的设计高潮位低于当地历史最高潮位时，应采用当地历史最高潮位进行校核。
② 当工矿企业遭受洪水淹没后，损失巨大，影响严重，恢复生产所需时间较长的，其防洪标准可取表6-1规定的上限或提高一等。工矿企业遭受洪灾后，其损失和影响较小，很快可恢复生产的，其防洪标准可按表6-1规定的下限确定。地下采矿业的坑口、井口等重要部位，井口标高应高于当地历史最高洪水位Im以上。工业场地的地面标高，应当高于当地历史最高洪水位。特殊情况下达不到要求的，应以历史最高洪水位为防水标准修筑防洪堤，井口应筑人工岛，使井口高于最高洪水位Im以上。
③ 对于中小型工矿企业，其规模应提高两等后，按表6-1的规定确定其防洪标准。
④ 对于特大大型工矿企业，除釆用表6-1中I等的最高防洪标准外，尚应采取专门的防护措施。

(5)对于核工业与核安全有关的厂区车间及专门设施应采用高于200年一遇的防洪标准。于核污染危害严重的，应采用可能最大洪水校核。

三、泥石流灾害防控措施

泥石流有不同的特点，相应的灾害防控措施也应有所不同。概括有工程措施和生物措施两大类。

(一)工程措施

L跨越工程

在泥石流沟上方修筑桥梁、涵洞跨越避险工程，使泥石流有排泄通道，又能保证道路的畅通。

2. 穿越工程

在泥石流下方修筑隧道、明砸和渡槽的穿越工程，使泥石流从上方排泄，下方交通不受影响。

3. 防护工程

对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程，从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。

4. 排导工程

修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程，改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的排泄能力。

泥石流排导工程包括导流堤、急流槽和束流堤3种类型。导流堤的作用主要是改善泥石流的流向，同时也改善流速。急流槽的作用主要是改善流速，也改善流向。束流堤的作用主要是改善流向，防止漫流。导流堤和急流槽组合成排导槽，以改善泥石流在堆积扇上的流势和流向，使泥石流循着指定的道路排泄，防止淤积。导流堤和束流堤组合成束导堤，可以防止泥石流漫流改道为害。

5. 拦挡工程

修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程，控制泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋

-ʧ/Ej^⅛ O

对于防治泥石流的工程措施，常须采取多种措施结合应用。最常见的有拦渣坝与急流槽相结合的拦排工程，导流堤、拦渣坝和急流槽相结合的拦排工程，拦磕坝、急流槽和渡槽相结合的明洞（或渡槽）工程等。防护工程也常与其他工程配合应用。多种工程措施配合使用，比单纯采用某一种工程措施要更为有效，也更为经济合理。

（二）生物措施

矿山泥石流防治的生物措施主要是恢复植被，包括种植水源涵养林、水土保持林、护床防冲林、护堤固滩林等。一般采用乔、灌、草等植物进行科学的配置营造，充分发挥其滞留降水、保持水土、调节径流等功能，从而达到预防和制止泥石流发生或减小泥石流规模、减轻其危害程度的目的。

四、山体滑坡、崩塌灾害防控措施

我国滑坡灾害防治中应推行“监测为首、排水为主、结构为辅、预测预警、科学决策”的新技术路线。

（一）滑坡监测

滑坡动态监测的内容包括滑坡变形监测、建筑物变形监测、地下水动态监测和滑坡推力实测。目前，国内外滑坡动态监测的技术方法已经发展到一个较高水平，已由过去的人工监测逐渐过渡到仪器检测，并正向高精度的自动化遥测系统发展。监测仪器也在不断更新，随着计算机技术和测量技术的不断发展，激光测距仪和高精度电子经纬仪等先进设备，正在逐步成为滑坡动态监测的新手段。

（二）排水预防

1. 排除地表水

滑坡的发生和发展与地表水的危害有密切关系。所以，设置排水系统来排除地表水, 对治理各类滑坡都是适用的，对治理某些浅层滑坡，效果尤其显著。常用的地表排水方法，是在滑坡可能发展的边界5m以外，设置一条或数条环形截水沟，用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。通常，沟深和沟底宽度都不小于0∙6m_o为了防止水流的下渗，在滑坡体上也应充分利用自然沟谷，布置成树枝状排水系统，使水流得以汇集旁引。如地表条件许可，在滑坡边缘还可修筑明沟，直接向滑坡两侧稳定地段排水。如果滑坡体内有湿地和泉水露头，则需修筑渗沟与明沟相配合的引水工程；地在表水下渗为滑坡主要原因的地段，还可修筑不同的隔渗工程。当地表出现裂缝或滑坡体松散易于地表水下渗时，都要及时进行平整夯实，以防地表水渗入。另外，在滑坡地区进行绿化，尤其是种植阔叶树木，也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施。

2. 排除地下水

地下水通常是诱发滑坡的主要因素，排除有害的地下水，尤其是滑带水，成为治理滑坡的一项有效措施。滑坡地下排水系统包括截水盲沟、支撑盲沟、盲洞、仰斜钻孔、渗管、渗井、垂直钻孔以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施。其中的深盲沟和盲洞由于造价较高、施工困难，效果又不太稳定，一般很少采用。

（1）截水盲沟。设置于滑坡可能发展范围5 m以外的稳定地段，与地下水流向垂直, 一般作环状或折线形布置，目的在于拦截和旁引滑坡范围以外的地下水。这种盲沟由集水和排水两部分组成，断面尺寸由施工条件决定，沟底宽度一般不小于lm°盲沟的基底要埋入补给滑带水的最低一层含水层之下的不透水层内。为了维修和清淤的方便，在截水盲沟的转折点和直线地段每隔30 ~50 m,都要设置检査井。

(2) 支撑盲沟。是一种兼具排水和支撑作用的工程设施。地于滑动面埋藏不深，滑坡体有大量积水，或地下水分布层次较多、难于在上部截除的滑坡，可考虑采用修建盲沟的办法来进行治理。支撑盲沟布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处，从滑坡脚部向上修筑。有时在上部分岔成支沟，支沟方向与滑动方向成30° -45°交角。支撑盲沟的宽度根据抗滑需要、沟深和便于施工的原则来确定。一般采用2~4m_o盲沟基底应砌筑在滑动面以下0.5 m的稳定地层中，修成2% ~4%的排水纵坡。如果滑坡推力较大，可考虑釆用支撑盲沟与抗滑挡墙结合的结构形式，这种联合形式的防治效果更好。
(3) 仰斜孔群。是一种用近于水平的钻孔把地下水引出从而达到疏干滑坡体、使滑坡稳定的措施。仰斜排水孔的位置，可按滑体地下水分布情况，布置在汇水面积较大的滑面凹部。孔的仰斜角度应按滑动面倾角以及稳定的地下水面位置而定，一般采用10° ~ 15^o_o孔径的大小由施工机具和孔壁加固材料决定，可以从几十毫米到上百毫米。如果仰斜排水孔作为长期的排水通道使用，则孔壁就需要用镀锌铜滤管、塑料滤管或竹管加固, 也可用风压吹砂填塞钻孔。当含水土层(如黄土)渗透性差时，可采用砂井一仰斜排水孔联合排水措施，以砂井聚集滑坡体内的地下水，用斜孔穿连砂井并把水排出。在这种排水措施中，原则上斜孔应打在滑动面以下。砂井的井底以及砂井与斜孔的交接点，也要低于滑动面。砂井中的充填料应保证孔隙水可以自由流入砂井，而砂井又不会被细粒砂土所淤积。
(4) 垂直孔群。是一种用钻孔群穿透滑动面、把滑坡体内储藏的地下水转移到下伏强透水层从而将水排泄走的一种工程措施。每一种工程措施都有一定的适用条件，垂直孔群的适用条件是：滑坡体土石的裂隙度高、透水能力强、在滑动面下部存在的排泄能力强的透水层。垂直孔群一般是在地下水集中地区和供水部位，采用成排排列的方式进行布置。每排孔群的方向应垂直于地下水的流向。排与排的间距为孔与孔间距的1. 5 ~5倍。排水钻孔的孔径，要求每孔的设计最大出水量应大于钻孔实际涌水量。为了达到钻孔排水的目的，每个钻孔都必须打入滑动面以下的强透水层中，并且要求在每孔钻进终了时，都要安设过滤管，在过滤管外天充填砂砾过滤层。对于不设过滤管的钻孔，应该全部充填砂砾。在孔口应设置略高于地面的防水层。
(5) 防止水对坡脚的冲刷。在自然界中，由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况是一种很普遍的现象。因此，应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。一般来说, 治理的办法是在滑坡上游严重受冲地段修筑促使主流偏向对岸的丁坝。在滑坡前缘用抛石、铺设石笼、钢筋混凝土块及片石护坡，使滑坡坡脚的土体免受河水冲刷，从而达到稳定滑坡的作用。如果滑坡位于河曲处，河道又有改变的条件，也可采用改河方案，以使滑坡前缘免受河水冲刷。一些沟谷由于水流的冲刷，使沟床不断加深与展宽，沟坡的岩土失去稳定而产生滑坡，对这种滑坡的治理，可在它的下游地段修筑堤坝，以防继续下蚀，并利用淤积的固体物质稳定滑坡的坡脚。

（三）工程结构治理

由于失去支撑而引起的滑坡，或滑床陡、滑动快的滑坡，釆用修筑支挡工程的办法，可增加滑坡的重力平衡条件，使滑坡迅速恢复稳定。支撑建筑物的种类很多，有抗滑垛、抗滑桩、抗滑墙、锚固等。这里仅介绍几种主要的支挡工程办法。

1. 抗滑片石垛

抗滑片石垛是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施。对于滑体不大，滑面位置低于坡脚不深的中、小型滑坡，又有足够的场地和廉价的石料时，就可采用这种工程措施。但是，这种措施不适宜用来治理下滑力较大的大、中型滑坡。对于强地震区的滑坡，由于片石垛本身结构松散，这种措施也同样不宜釆用。对于适宜釆用抗滑垛的中、小型滑坡,片石垛的基础必须埋置于可能形成的滑面以下0. 5 ~ 1. O m 处。

2. 抗滑挡墙

抗滑挡墙是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施，适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡，但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡。抗滑挡墙，一般多设置于滑坡的前缘，基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度。挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水，同时在墙上还应设置泄水孔，以防止墙后积水泡软基础。

3. 抗滑桩

抗滑桩用来治理滑坡既要保证桩不被剪断、推弯或推倒，也要保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出。抗滑桩应设置在滑体中下部，滑动面接近于水平，而且也是滑动层较厚的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法3种。对于中厚层的大型滑坡，则多釆用钻孔法和挖孔法施工。

4. 锚固

利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔，插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土，借以提高岩体的摩擦阻力、整体性与抗剪强度，这种措施统称为锚固。

（1）锚杆喷射混凝土联合支护。简称锚喷结构或锚喷支护，即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构，也称喷锚支护。

（2）锚杆。是指钻凿岩孔，然后在岩孔中灌入水泥砂浆并插入一根钢筋，当砂浆凝结硬化后，钢筋便锚固在围岩中，借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形，防止其滑动和坍塌，这种插入岩孔，锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”。锚杆类型很多，有楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、普通式砂浆锚杆（并称插筋），钢丝绳砂浆锚杆，树脂锚杆及预应力锚索等，锚杆的作用是锚杆与岩体锚固后的作用，有4种形式，即悬吊作用，组合作用，加固作用，锚杆的自承拱作用。

（3）预应力锚索。由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应力锚索，简称锚索，国内应用较多，如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头3部分共同组成。内锚头又称锚固段或锚根，是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基，按其结构形式分为机械式和胶结式两大类，胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类，砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式。外锚头又称外锚固段，是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位，其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等；锚索体，是连结内外锚头的构件，也是张拉力的承受者，通过对锚索体的张拉来提供预应力，锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程，需要专门知识与经验，施工监理人员，应具有更丰富理论和经验。

5.减载

当一个滑坡处于头重脚轻的状况下而在前方又有一个可靠的抗滑地段时，采取在滑坡体上部减重或脚部加填的办法，使滑坡的外形得以改变，重心得以降低，可以使滑坡的稳定性得到根本的改善。曾经有人计算过，如果将滑动土体积的4%从坡顶转移到坡脚，那么滑坡的稳定性就可增大10% _o如果滑坡没有一个可靠的抗滑地段，则减重只能减小滑坡的下滑力，不能达到稳定滑坡的目的。因此，用减重的方法治理滑坡时，常常需要与下部的支挡措施相配合。

应当说明的是，用减重的方法治理滑坡并不是对所有滑坡都适用。对于牵引式滑坡或滑土带具有卸载膨胀性的滑坡，就不宜使用。减重常用于滑面不深、具有上陡下缓、滑坡后壁及两侧有岩层外露或土体稳定不可能继续向上发展的滑坡。对于可以采用减重方法治理的滑坡，应该认真决定减重范围，要根据各段滑坡的稳定程度、稳定滑坡和其他建筑物的要求，进综合考虑。对于一些不向上或向两侧牵引发展的小型滑坡，也可考虑将滑坡体全部清除。

在对滑坡体作减重处理时，必须切实注意施工方法，尽量做到先上后下，先高后低，均匀减重，以防止挖土不均匀而造成滑坡的分解和恶化。对于减重后的坡面要进行平整，及时做好排水和防渗。在滑坡前部的抗滑地段，采用加载措施，可以产生稳定滑坡的作用，当条件许可时，应尽可能地利用滑坡上方的减重土石堆于前部抗滑的地段。为了加强堆土的反压作用，可以将堆土修成抗滑土堤，堆土时要分层夯实，外露坡面应干砌片石或种植草木，土堤内侧应修渗沟，土堤和老土之间应修隔渗层。

（四）崩塌滑坡预报方法

崩塌滑坡预报研究是20世纪60年代才开始起步的，并已成为滑坡研究中一个热门课题。由于滑坡问题的复杂性，滑坡时间预报目前还是一个世界性的科学难题。在此领域内，国内外已取得了一些成果，但这些成功预报大多是通过监测工作实现的。而运用什么样的理论，建立何种理论模型进行预报，并没有完全解决。

滑坡预报的核心是预报方法和预报判据。基于这一认识，本书提出了较以往预报方法更进一步的极限分析法、指数平滑法、多元非线性相关分析法及位移动力学分析法和3种类型的滑坡预报判据，即安全系数和可靠概率判据、变形速率判据及综合信息预报判据。

1.极限分析法

该法是以安全系数为判据的一种滑坡预报方法。主要适用于滑坡的长期预报。其基本原理是以岩土塑性力学为基础，把岩石体作为一种理想弹塑性体或刚性体，应用理想弹塑性体或刚性体处于极限状态的普遍原理——上限定理和下限定理求解极限荷载。在小变形情况下，极限状态通常是指开始产生塑性流动的瞬间状态。分析时釆用了屈服准则的概念，并考虑了应力——应变关系的相适应性的流动法则，因而，得出的解通常比所用极限平衡法所求得的解更严密，且物理概念清晰。

2. 指数平滑分析法

指数平滑法是由美国数学家布朗和霍尔特发展起来的，目前已在许多领域中得到了应用。这种方法具有计算过程简单、容易掌握等优点，如果运用得当，可以和一些复杂的预测方法得到几乎同样高的精度。

从基本原理来说，指数平滑法是一种非统计性的方法。这种方法认为，每个时间序列都具有某种特征，即存在着某种基本数学模式，而实际观测值既体现着这种基本模式，又反映着随机变动。指数平滑法的目标就是釆和“修习”历史数据来区别基本数据模式和随机变动，这相当于在历史数据中消除极大值和极小值，获得该时间序列的“平滑值”，并以它作为对未来时期的预测值。它在整个预测过程中，始终不断地用预测误差来纠正新的预测值，即运用“误差反馈”原理对预测值不断修正。

指数平滑法目前已有多种模型，如移动算术平均法、单指数平滑法、二次曲线指数平滑法等。其中二次曲线指数平滑法略微复杂一些，但对非平稳时间序列的预测相当有效, 它能随着时间序列的增长而不断调整预测值。这种方法尤其适宜于中、短期预报，一般可以获得较高的预报精度。

3. 多元非线性相关分析法

基本思路和方法是将较多与滑坡活动有关的因素作为预测因子集，将其与经过了卡尔曼滤波方法的时间位移曲线进行相关检验，通过相关检验对预测因子集进行筛选。根据 “当选者”的最佳拟合初等函数建立线性方程，采用最小二乘法求得待定系数，然后建立回归方程，再将回归方程还原为非线性方程，对滑坡进行逐步跟踪的中短期预报。

4. 位移动力学分析法

基本思想是滑坡体在受到各种外力作用时，将产生一个作用合力，这个作用合力将使滑坡产生加速运动，加速运动在不同时刻的位移值即为可以观测到的滑坡位移值。

五、滚石灾害防控措施

(―)防护理念

滚石运动多种多样，滚石的防护必须釆取刚柔结合的办法，这也是滚石防护的两种理念。

目前常用的柔性防护系统包括柔性金属拦截网和柔性被覆系统。前者主要利用拦截网本身高柔性、高强度的特征来进行滚石的能量消耗与拦截。后者实际上是一种主动的拦截系统，通过拦截固坡网与锚杆系统的结合，对边坡上可能松动的块体提前施加预应力作用，同时在固坡网上种植植被以达到良好治理的目的，兼顾生态景观。

工程中常用的刚性支护系统主要是挡石墙和挡石墩，在一些柔性防护施工较为困难的情况下，同时为了给公路界定行车范围，也常常釆取刚性支护办法。相对柔性支护而言, 刚性支护施工难度不大，但施工量和投入均较大。

(二)防护手段

滚石的发生是从滚石源开始产生，并经过运动过程然后到达致灾点，因此，滚石防护可以采用源头防护法、路径防护法和终点防护法3种防护手段。

源头上控制可以采取“山猴子”排石、喷混凝土、贴钢筋网等办法，如浙江磐安县至双峰乡的多个陡崖点采取挂网和喷混凝土结合以防落石取得较好效果。

路径上控制可以釆取拦网、拦墙、坡面植被、坡面形态变化等多种措施来减少或阻止滚石的向下运动。高速公路边坡上的多级支护以及每级加立拦石网就能起到路径拦截作用。

终点控制可能釆取护栏、挡石墙、隔离沟、碎石缓冲区和路堑等措施来进行滚石卸能与拦截。以上这些方法并不是孤立的，可以根据具体的情况，选择适当的组合，如拦石网后方填碎石层，坡面贴网和坡上立网结合，并灵活运用，相互结合，就可以起到很好的防护效果。

六、地震灾害防控措施

(1) 根据国家的有关规定，地震基本烈度VI度以上地区的大型工矿企业的主要生产厂房，全矿性的动力设施、通信等新建工程耍进行设防，重要的旧建筑物需要加固的应加固，提高重点矿山的综合抗震能力。对于多数的矿山，也应提高地表和井下工程施工质量，加强日常维修，尤其是井巷工程的支护形式要适当、合理，在复杂地质条件的井巷工程应特别注意，这是增强矿山抗震性能的重要途径。
(2) 矿山地表建筑应严格注意地基和地形地貌条件的选择，大型建筑物避免建在溶洞或坑道、采空区上。对于一些矿山因人工开釆不合理而造成的塌陷等灾害，亦要加强监督管理，同时还应加强矿山灾害的监测工作。
(3) 加强地震基本知识的宣传和普及。通过对矿震产生原因、目前预报水平、地震震级和烈度、近震和远震、地震类型、有感地震和破坏性地震、地震前兆现象及有关建筑抗震等知识的宣传和普及，消除对地震的恐惧心理，并使群众在地震时有正常的应急能力，这样就能避免地震时群众慌乱而造成不必要的损失。

七、台风灾害防控措施

台风来临时，受台风影响的矿山井要停产，撤出所有工作人员。台风过后，要抓好矿山复产前的安全检查工作。恢复生产前，地下矿山企业应对矿区地表存有积水的沟塘及时进行疏干和治理，防止地表积水灌入井下；加强井下掘进、采矿的探放水工作，严格落实 “有疑必探、先探后掘”工作制度，严防透水、淹井事故的发生。同时，要对提升运输、通风、供电、防排水等系统及相关设备设施进行全面检查、测试；对竖井井筒、运输巷道、采场、水泵房、爆破物品库(发放站)、变配电碉室所等重点部位和场所进行全面排查，防止坠井、冒顶片帮、中毒窒息、触电等事故的发生。露天开采矿山企业应加强对边坡、台阶等重点部位的检查，及时处理不稳定岩体、浮石；对深凹露天矿山，还要对通风、排水设备进行检査测试，防止滑坡、坍塌、爆破、中毒窒息、触电、机械伤害等事故的发生。尾矿库复用前，要对尾矿坝坝体、尾矿排放情况以及供电照明、防洪排水等设备设施进行全面检查、测试，防止垮坝、溢流、泄漏等事故的发生。要加强对矿区道路两侧废石堆、宿舍、工棚等设施和建筑物的排査，确保不发生问题。要立即组织对台风造成的影响和破坏进行全面排查，对受台风损坏的设备设施进行检修和维护保养。

八、海啸灾害防控措施

我国受海啸的影响较小，受海啸影响的矿山也很少。矿山要做好海啸的监测预报系统，海啸来临时，受海啸影响的矿山应停止生产，撤出全部工作人员。同时做好善后工作，对海啸可能引发的次生灾害做好充分的防治措施。

九、暴风雪灾害防控措施

为减少雨雪冰冻灾害频发可能带来的不利影响，需要采取科学措施应对雪灾。一是气象部门切实加强对雨雪天气的动态分析、中短期预报及短时临近预报、降雪预报和预警做到及时准确，便于提前做好防范雪灾准备，有效提高减灾效应。二是注重灾前、灾中和灾后的科学抗灾，减少损失。如北方矿区，特别是东北、内蒙古等省区每年的10月到翌年的5月为冰冻期，3—5月经常出现大雪，甚至会出现暴风雪。这种情况发生时会阻断矿山对外的一切交通，也有可能造成本区的暴雪灾害的发生。一般应釆取以下安全措施：露天矿山在开采中，一般配备了矿岩运输车辆、推土机、压路机、前装机等，出现暴风雪时，露天釆场和排土场的运输车辆应暂时停止运行，暴风雪过后，用运输车辆、推土机、前装机等这些设备配合扫雪清路，以保证道路畅通和矿山安全生产。

十、雷电灾害的防控措施

（一）建（构）筑物防雷措施

对矿山建（构）筑物按照防雷要求进行分类，各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置，并应釆取防闪电电涌侵入的措施，同时各类防雷建（构）筑物还应设内部防

雷装置。

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接地电阻的要求如下。

⑴变压器中性点工作接地：心d 隴奮鹽

（2）保护接地：_JRW4。。缨鼬題 !3⅛⅛⅛

（3）重复接地頷讖讒咨

（4）防雷接地：RW30Q O . 扫一扫二维码，加入群

（5） PLC接地：根据设备厂家的要求而定，一般情况下RW4Q。

（6）当在建（构）筑物内各种接地装置无法分开时，可做成共用接地装置，其接地电阻值按其中最小值来取定，但接地干线分别设置。

建（构）筑物的防雷装置应符合《建筑物防雷设计规范XGB 50057）的要求。

（二）矿山机械防雷电措施

矿山施工作业机械的电气控制系统，特别是微电子控制装置受雷电直击或雷电感应过电压损害的概率很大。矿区，在雷雨季节是雷电袭击的高发区，每当大雨来临时，雷电往往会对施工机械进行正面的袭击。有时即使天空中没有雨云又不下雨的情况下，感应雷也会时有发生，其产生的浪涌电压入侵并损坏矿山机械的微电控制装置，为此，防雷工作势在必行。

1. 安装避雷针装置

由于矿山机械设备及其配套机械集中在矿区使用，比较容易进行集中防雷，为此在矿区安装避雷针。避雷针的高度高于矿山机械的最高点，达到有效的保护半径，防止雷电对任一台作业机械直击。避雷针接地要可靠，由于不同岩性地质土壤电阻值不同，接地网的埋设不尽相同。对机械操作控制室进行屏蔽，将操作室内微电子控制系统的工作接地、保护接地与金属结构的控制室外壳用导体连接在一起，再通过接地引线引入地下接地网，使它们保持相等的地电位，预防静电及雷电。

2, 对矿山机械控制装置装设过电压保护器

为了保护控制灵敏度极高的机械微电子控制装置免遭雷浪涌电压入侵损坏，根据每台机械控制装置的不同构造特点，对其装设过电压保护器。

矿山机电设备的防雷电接地技术应符合《矿山电力设计规范XGB 50070)中的相关要求。

十一、放射性灾害的防控措施

放射性污染的防控是关系到保护环境、保障人们健康，促进社会物质文明、精神文明建设一个重要问题，具有重要的现实意义和深远的历史意义。

对于铀矿山而言，有效地控制氮及其子体的析出是至关重要的。此外，最大限度地减少矿岩的暴露面，选择最佳的釆矿方法，如充填法。

在铀水冶厂的破碎、磨矿、筛分等工艺过程中应釆用湿式操作，同时在各个设备上加装密封罩，加强通风和排气除尘。

有效处理放射性工业废在放射性的污染防治中占有很重要的地位。

在放射性场所工作人员佩戴高效防尘口罩，清除表面污染，上班更衣、下班沐浴；充分提高工作效率，缩短工作时间，加强个体防护。

对已退役或将退役的放射性矿山、尾矿坝。在有条件的地方，应坚决做到植被还林、还田。严禁土法开采冶炼，大力推广溶浸采矿、钻孔浸矿技术等开采技术。

2010年开始实施的《核工业铀矿冶工程设计规范》有以下的规定。

(1) 铀矿开采和水冶生产应按规定要求采取辐射防护区。铀矿冶生产工作场所可分为监督区和控制区，监督区职业照射剂量限值宜为l~5mSv∕a,控制区宜为5~15mSv∕a°
(2) 新建改建和扩建铀矿冶工程，应按国家现行标准《铀矿冶辐射防护规定》(EJ

993)的有关规定布置各类建(构)筑物，并应在其周围划定辐射防护距离。辐射防护距离宜符合表6-2的规定。 '

(3) 凡产生氮及其子体粉尘的场所，必须釆取把有害物质浓度降到标准规定的限制浓度以下的防护措施。
(4) 铀选冶厂集中排放的排气筒高度，应根据放射性物质的排放量，经过计算后, 并结合当地气象地形人口分布等因素综合确定。
(5) 铀矿冶工程的厂房的地面墙壁应釆用易于去污耐磨的材料铺设。凡产生粉尘的厂房(或车间)内部结构宜减少积尘面积。

	表6-2辐射防护距离		m
污染源名称	距饮用水源	距居民点	距铀矿进风口
选矿、水冶厂	300	300	300
尾矿(渣)库	800	800	300
铀矿排风井	300	800	300
露天采场	800	800	300
废石场	800	300	300
矿石转运站	300	300	50

注：资料来源：《核工业铀矿冶工程设计规范XGB 50521)_O

对于“三废”治理与环境保护方面，《核工业铀矿冶工程设计规范》也做出了相应的要求：

(1) 铀矿冶工程在生产过程产生的“三废”中有回收价值的物质，应充分回收利用; 没有回收价值应采取妥善处理措施。
(2) 铀矿冶工程生产过程中产生的固体废弃物，应采取处置措施。废石场尾砂(矿) 库应有防止废石尾矿(渣)流失的措施；尾渣、尾砂堆放到一定的高度后应进行固砂 (渣)处理；报废设备，器材等应回炉冶炼处置。
(3) 铀矿冶生产中产生的废水，应做到清污分流，宜循环使用；废水中有害物质含量不符合排放要求是，应处理达到排放标准后，按环保部门认可的槽式方式和排放点排放。
(4) 利用排气筒(或风帽)排放生产过程中各岗位，各节点产生的有害气体，粉尘等，应采取有效治理措施，是排出的气载流出物中有害物质含量，经过大区扩散稀释后, 浓度符合国家有关规定。
(5) 铀矿石或铀化合物运输应采用专用车辆运输，并应釆取不撒漏，不滴水，不扬尘的措施。
(6) 运输车辆装卸矿石后应冲洗车辆外部；清洗场地应该设在厂矿污染区；冲洗车

辆废水应集中处理。 _

(7) 铀化合物应釆用专用的容器包装并严格密封，表面宜容易去污。

第七章金属非金属矿山安全类案例

橐例1 某铁矿火灾事故嗪•例分析

2011年11月20日4时，A铁矿-IOOm平巷盲竖井的罐笼在提升矿石时发生卡罐故障，罐笼被撞破损后卡在离井口 2.5 m处。当班绞车工甲随即升井向值班矿长乙和维修工丙报告，乙和丙下井检修。丙在没有采取任何防护措施的情况下3次对罐笼角、井筒护架进行切割与焊接。切割与焊接作业至7时结束。随后，乙和丙升井返回地面。

当日8时10分，甲在绞车房发现提升罐笼的钢丝绳异动，前往井口观察，发现盲竖井内起火，当即返回绞车房，关闭向井下送电的电源开关，并立即升井向乙和丙报告。随后甲和丙一起下井，到达-IoOm平巷时烟雾很大，能见度不足5m_o甲和丙前行到达离起火盲竖井约30Om处，无法继续前行，遂返回地面向乙汇报。乙立即报警，请矿山救护队救援，并启动A铁矿应急救援预案。

事故发生时，井下被困人员共122人，其中52人被矿山救护队救出，70人遇难。遇难人员中包括周边4座铁矿的61名井下作业人员。

事故调査发现，A铁矿与周边的4座铁矿越界开釆，井下巷道及未经处理的采空区相互贯通。各矿均未形成独立的机械通风系统，且安全出口等标志、标识不符合安全规定。

事故调査组确认，该起事故的直接原因是：丙在切割与焊接作业时，切割下的高温金属残块及焊渣掉落在井壁充填护帮的荆笆上，造成荆笆着火，引燃井筒木支架等可燃物, 引发火灾。该起事故的经济损失包括：人身伤亡后所支出的费用9523万元，善后处理费用3052万元，财产损失1850万元，停产损失580万元，处理环境污染费用5万元等。

根据以上场景，回答下列问题（1~3题为单选题，4~7题为多选题）：

1.根据《火灾分类》（GB/T 4968）, A铁矿盲竖井发生的火灾类别属于（）。

A- A类火灾 B. B类火灾

C. C类火灾 D. D类火灾

E. E类火灾

2-在A铁矿-IOOm平巷盲竖井进行切割与焊接作业，应办理的许可手续是（）_o

A-有限空间作业许可 B.带电作业许可

C.动火作业许可 D,高温作业许可

E,潮湿环境作业许可

3.按照以上场景中所列出的数据，该起事故的直接经济损失为（）万元。

A. 9523 B. 12575

C. 14425

D. 15005

B.事故报告与救援不及时

D.未按规定参加工伤保险

E. 15010

4.该起事故的间接原因包括（）。

A-作业人员安全教育培训不够

C.安全管理制度缺失

E.未按规定办理安全生产行政许可

5.该起事故中，当甲发现盲竖井内起火时，应该采取的应急措施包括（）_o

A.设法使盲竖井风流反向
B.设法加大盲竖井风速

C-用灭火器灭火，灭火无效时迅速撤离

D. 向A铁矿调度室报告火情
E. 通知现场人员撤离

6.根据事故情况，A铁矿的应急管理工作应改进的方面包括（）_o

A-矿井火灾等事故应急预案方面

B. 下井作业人员配备自救设备方面
C. 用文件的形式授权矿长乙全权处理矿井火灾事故方面
D. 高危行业安全生产责任保险方面
E. 矿井通信系统及安全标志标识方面

晳参考答案：

1. A 2. C 3. C 4. ABC 5. CDE 6. ABE

案例2 某矿山设备火灾事故分析

A企业为金属地下矿山企业，釆用竖井和斜坡道联合开拓方式,下行分层胶结充填釆矿方法。中段高度为IOOm,分段高度为20 m。生产中段为125Om和1150 m,其中115Om 中段的H38m分段正在回釆，1118 m分段正在开拓。

2011年6月15日早班接班后，司机甲和司机乙在井下1150中段1138 m分段工作面进行铲装作业。9时，甲使用的铲装车出现故障，无法正常作业，于是来到休息室休息。 10时30分，乙完成了自己的铲装工作量后也来到休息室。甲见乙来到休息室，便借用了乙的铲装车进行作业。11时，甲发现铲装车监控系统显示的排气管温度已达170龙，便停止铲装作业，将车开到斜坡道岔口处熄火降温。11时10分，甲再次启动乙的铲装车时，发现发动机下方着火。甲取下车载灭火器灭火，火未能扑灭，于是去叫休息室中的乙，并和乙一起从休息室拿了两个大容量灭火器进行灭火。但由于铲装车火焰已蔓延引燃井下临时加油罐中的柴油，无法扑灭。11时30分，甲将火情报告给在附近的工区值班员丙，丙向调度室作了电话报告，调度员丁接到丙的火情报告后进行了记录，但未向主管领导报告，也未向消防部门报警。丙向调度室报告火情后，与甲各拿一个灭火器赶往着火现场灭火。甲、乙、丙看到火势猛烈，并感觉呼吸困难，遂于12时返回地面。

发生火灾时，1118 m分段共有59人作业。在1118 m分段作业的负责人发现有烟通过溜井从上面下来时，立即组织人员通过分段风井撤离，40人脱险。其余19人试图通过

1118 ~ 1138 m分段斜坡道撤离，未能成功。事故共造成17人死亡、2人重伤，直接经济损失9421万元。

事故调查确认该起事故的过程为：铲装车发动机长时间工作，排气管温度过高；铲装车油管泄漏，渗漏的柴油因高温烘烤在发动机周围形成可燃气体，重新启动时产生的火花点燃可燃气体，引燃临时加油罐内的柴油，燃烧产生大量的有毒有害气体，造成人员中毒或窒息。

根据以上场景，回答下列问题（1~3题为单选题，4~7题为多选题）：

1. 该起事故的责任单位是（）o

A. A企业 B.调度室

C.甲所在班组 D.铲装车维修班

E. 115Om中段工作面所在工区作业班组

2. 根据《生产安全事故报告和调查处理条例》，该起事故等级为（）□

A.轻微事故 B. 一般事故

C.较大事故 D.重大事故

E.特别重大事故

3. 导致该起事故发生的直接原因是（）o

A. 甲将乙的铲装车开到斜坡道岔口处熄火降温
B. 甲使用乙的铲装车
C. 甲的铲装车出现故障
D. 乙的铲装车油管漏油，甲再次启动时引燃发动机周围的可燃气体
E. 丁未向主管领导报告，也未向消防部门报警

4. 该起事故中，造成人员伤亡的燃烧产物有（）。

A. CO B. N₂

C. CO₂ D. 气

E. NH₃

5. 甲在铲装作业时应佩戴和使用的劳动防护用品有（）_o

A. 电绝缘鞋 B.安全帽

C.防护镜 D.便携式矿灯

E.防尘口罩

6- 根据《安全生产法》及配套法规，关于A企业安全生产管理机构设置和人员配置

的要求，下列说法正确的有（）。

A-应设置安全生产管理机构或配备专职安全生产管理人员

B. 可以委托第三方中介机构负责A企业的安全生产管理

C-安全生产管理人员应取得相应的资格

D-可以委托取得相应资格的注册安全工程师负责A企业的安全生产管理

E- A企业的安全生产管理人员必须经过相应的培训

7- 为防止此类事故再次发生，A企业应采取的预防措施包括（）。

A.改变釆矿方法 B.改变开拓方式

C.进行全员安全教育培训 D.排查治理铲装车的火灾隐患

E.针对此类事故组织应急演练

晳参考答案：

1. A 2. D 3. D 4. AC 5. BDE 6. ACE 7. CDE

案例3 某铁矿安全设施建设案例

某铁矿由露天转地下开采。露天开采规模为600 X IO⁴ t∕a,采场最高标高+12O_m）最低标高-MOm,边坡雷达监测系统已拆除。地下开采设计规模为400 XlO'S,竖井-斜坡道开拓，无底柱分段崩落法釆矿，自上而下分段回釆，分段高度18 m,釆场通过联络道与斜坡道、人行通风天井连通。矿体的东西两端各设一条回风井。在露天坑底回填 40 m厚的废石，作为地下开采首采分段的覆盖岩层。

副井、进风井和东回风并、西回风井均设有梯子间，与斜坡道一并作为矿井安全出口。副井井口标高+118 m,井底标高-663 m,服务中段为-80 m、-140 m、-218 m、 -308 m、-398 m、-488 m、-578 m以及-628 m破碎站水平。斜坡道从+72 m至 -218 m,全长约2500 m_o进风井井口标高+160m,井底标高-398 Tn_O西回风井井口标高+220 m,井底标高-218 m；东回风井井口标高+ 80m,井底标高-218 m_o -218 m以下各水平采用通风天井通风，未设梯子间。

矿井水文地质条件复杂，正常涌水量7600 m³∕d,最大涌水量62000 m³∕d,生产回水约1200 m7d_o在副井-578 m水平车场附近设中央变电所、水泵房和两个独立的有效容积相同的巷道式水仓。水泵房安装有6台同型号的水泵，参数为：＜2=550 m³∕h, H = 753. 3 m, N = 2000kW, 一段式排水。

井下建有安全避险“六大系统”，并按最大班入井人数的1.1倍配备了自救器。

根据以上场景，回答下列问题（1~2题为单选题，3~5题为多选题）

1. 根据《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423）,该矿单个巷道式水仓的容积至少应为（）n?。

A. 380 B. 750

C. IlOO D. 1470

E. 1900

2. 根据《金属非金属地下矿山防治水安全技术规范｝（AQ 2061）,下列该矿采取的防

治水措施中，错误的是（）。

A. 设立专门防治水机构，配置专职防治水专业技术人员
B. 雨季前主管矿长组织一次矿井防排水系统的全面检查
C. 露天坑的暴雨径流量选用20%的暴雨设防频率
D. 查清矿井水与大气降雨的关系，判断突然涌水的可能性
E. 按要求在副井井底车场的适当位置设置防水门

3. 该矿应特别关注的重大安全风险包括（）。

A.触电 B.淹井

C.坠罐 D.火灾

E,中毒和窒息

4. 根据《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范XAQ 2063）（金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》（AQ 2031）,该矿监测监控系统至少应包括（

A,边坡位移监测 B.有毒有害气体监测

C.通风系统监测 D.地压监测

E.视频监控

5. 该矿存在的下列事故隐患中，属于重大隐患的是（

A.未观测并记录露天边坡位移

C.首采分段的覆盖岩层厚度偏小

E.井下排水系统的排水能力不足

晳参考答案：

1. C 2. C 3. BCDE 4. ABCE

）o

B.矿井安全出口不符合规定

D.自救器配备数量不符合规定

5. ABDE

案例4 某矿山冒顶片帮事故案例分析

A铜矿采用平碉开拓，共有6个中段。2010年10月13日起，该矿开始掘进+356Orn 中段19号穿脉左沿，掘进作业需穿越断层。掘进进入断层破碎带后，巷道分别于11月1 日、11月16日两次出现冒落，现场施工班组停止施工并上报A铜矿。A铜矿随后与B施工单位、C监理单位研究确定对冒落地段采用混凝土支护。11月24 ≡,在组织混凝土支护浇灌时，巷道再次发生冒落。三方随后对支护方案进行了修订，决定釆用工字钢搭建安全棚、圆木回填后再进行混凝土支护。

11月25日，在确定新的支护方案后，工人运送支护材料并开始在19号穿脉内进行支护作业。作业过程中，顶板岩石不断开裂，但由于噪声过大，作业人员并未察觉。11 月28日凌晨3时30分，+3560 m中段采区19号川脉与19号川左沿1交叉口顶板岩石突然发生大面积冒落。冒落的岩石和支护材料直接掩埋现场7名作业人员，造成6名工人当场死亡，1人受伤，直接经济损失240. 6万元。

根据以上场景，回答下列问题（1~3题为单选题，4~6题为多选题）：

1-根据《生产安全事故报告和调查处理条例》，该起事故属于（

A.—般事故

C.重大事故

E.特别重大事故

2. 该起事故的责任单位是（

A. A铜矿

C. C监理单位

E.当地安全监管部门

3. 该起事故的直接原因是（

A. 掘进穿越了地质断层破碎带
B. 现场作业无人监护

C-支护方案不合理，安全棚不能承受顶板压力

）。

B.

D.

较大事故特大事故

B施工单位现场施工班组

D.现场管理混乱
E.现场对顶板冒落情况反映不足 4-该起事故的间接原因可能是（ A.围岩稳定性差，岩石破碎 C-支护方案不合理

B.现场作业无人监护

D.现场管理混乱

E.违章作业

5∙该起事故的死伤人员全部为外委施工队伍的员工，关于事故上报，下列说法不正确的是（）。

A-应当由该矿主要负责人向该矿所在地县级安全生产监督管理部门报告

B. 应当由该矿主要负责人向该矿所在地省级安全生产监督管理部门报告 C-应当由外委施工队伍向该矿所在地县级安全生产监督管理部门报告

D. 应当由外委施工队伍向其工商注册地安全生产监督管理部门报告

E-应当由外委施工队伍向该矿所在地省级安全生产监督管理部门报告

6.入井作业人员应当佩戴的劳动防护用品包括（）。

A.导电鞋 B.安全帽

C. 自救器 D.便携式矿灯

E. 防尘口罩

宜参考答案：

1. B 2. A 3. C 4. ABCD 5. BCDE 6. BCD

案例5 某矿山妾全生产现状分析

某铁矿采用地下开釆方式，竖井、斜坡道联合开拓，空场釆矿嗣后充填，开釆规模为年产原矿200 XIO⁴1,开采深度范围为50 m至-140 m,水文地质条件为简单类型，矿岩中等稳固，矿体局部有极薄的绢云母软弱夹层。

该矿主、副井提升系统均选用落地式多绳摩擦提升机，主井采用14 m³的箕斗提升矿石，副井釆用单层罐笼提升人员、材料和掘进废石，副井内设有梯子间；斜坡道为井下无轨运输设备进出地表的通道，按单车道加错车道设计，其碉口标高为+110m;另设有东进风井和西回风井，且均设有梯子间。该矿井下釆掘施工全部外委给3个外来施工队伍。该矿地面工业场地设有办公楼、选矿厂（原矿处理能力为200 XIO⁴ t/a）ʌ IIOkV变电站、尾砂充填站、空压机房、提升机房、锅炉房（8t∕h燃煤蒸汽锅炉1台）等设施。部分地面工业设施处在矿体开釆的影响范围内。选矿厂主要生产及辅助设备包括带式输送机、圆锥破碎机（中细碎）、双层圆振动筛、球磨机、磁选机等，另有不同起重量的行车多台。该矿井下主要生产设备包括手持式凿岩设备、柴油铲运机、14 t电机车、験式破碎机（粗破）、柴油运矿卡车等。

该矿井下设有碉室型爆破器材库（可储存炸药10 t、非电导爆管30000 m和导爆雷管 20000发）、中央变电所、水泵房、釆区变电所、卸矿硯室、风机房、破碎碉室及井下调度室等碉室。

离矿3 km处设有一座用黏土堆筑的四面筑坝的尾矿周转库，设计坝高8m,库容为

120 XIO⁴ m³,库区周边500 m范围内有农田，但无民房。

该矿于2012年5月通过了安全生产监督管理部门组织的安全设施竣工验收，并于8 月20日取得了安全生产许可证。8月28日，该矿发生电焊工检修作业触电身亡事故，死亡1人。2012年8月29日至2013年8月，该矿未发生工亡事故，且其安全标准化系统已运行10个多月。

根据以上情景，回答下列问题：

1. 辨识该矿生产工艺系统可能存在的重大危险源。
2. 外来施工队伍必须具备哪些安全生产准入条件。
3. 针对井上下作业风险，该矿可能的专项应急预案应包括哪几项。
4. 该矿应建立哪些监测监控与紧急避险系统。
5. 根据《金属非金属矿山安全标准化规范》的规定，该矿对井下釆掘作业现场的安全检查包括哪几种类型？

晳参考答案：

1. 重大危险源：

(1) 井下爆破器材库。
(2) 尾矿库。

2. 应具备条件：

(1) 取得釆掘施工单位安全生产许可证，并到施工项目所在地县级以上人民政府安全生产监督管理部门备案。
(2) 按规定配备专兼职安全管理人员，且主要负责人和安全管理人员持有有效的安全生产资格证书。
(3) 特种作业人员持有有效的安全作业证。
(4) 有基本的安全生产管理制度。
(5) 与工程发包单位签订安全生产管理协议。
(6) 所带来的特种设备有有效的检测检验合格证明。
(7) 参加工伤社会保险或安全生产责任保险，并为从业人员缴纳保险费。

3-专项应急预案有：

(1) 冒顶片帮。
(2) 火灾。
(3) 中毒和窒息。
(4) 坠罐。
(5) 尾矿库溃坝。
(6) 火药爆炸。
(7) 容器爆炸。

4.应建立：

(1) 有毒有害气体监测。
(2) 通风系统监测。
(3) 视频监控系统。
(4) 地表沉降监测。
(5) 完善井下紧急避灾路线，标识清晰，保持畅通。

5.安全检查应包括：

(1) 例行检查。
(2) 巡回检查。
(3) 专业检查。.
(4) 综合检查。

棗例6 某矿山承包工程透水事故分析

某磷矿山A企业釆用地下开釆方式，设计生产能力为50xl04_t∕a,服务年限为30 年，已经开釆22年，采矿作业委托具有资质的承包商B企业进行。井下有2个中段同时生产，矿山周边有采空区和废弃井巷，并已初步探明周边釆空区充水。A企业设有安全管理部门，安全管理人员不定期在井下进行安全检查，承包商B企业配备了专职安全管理人员。2008年4月某日，一组当班作业人员在第3工作面爆破时，将临近的采空区炸穿, 发生透水事故。此时另一组当班作业人员正在标高低于第3工作面的第2工作面作业，造成1人死亡。

根据事后调查，A企业与B企业签订了安全协议，提供了安全管理制度并进行了培训，在作业前A企业已经向B企业进行了技术交底，并要求探水。B企业员工有培训教育记录，但都是一些简单告知内容。员工大多为临时工，且人员流动率很高。

根据以上场景，回答下列问题：

1. 参照《企业职工伤亡事故分类｝ (GB 6441),对该磷矿山的危险有害因素进行辨识。
2. 对承包商安全管理的要点和关键环节有哪些。
3. 指出A企业在承包商安全管理中存在的问题。

4..指出A企业在隐患排查治理方面存在的问题。

晳参考答案：

1.该磷矿山的危险有害因素包括：

(1) 物体打击。
(2) 车辆伤害。
(3) 机械伤害。
(4) 触电。包括雷击伤亡事故。
(5) 火灾。
(6) 高处坠落。
(7) 冒顶片帮。
(8) 透水。
(9) 爆破。
(10) 火药爆炸。

(H)中毒和窒息。

2.对承包商安全管理的要点和关键环节：

(1) 发包工程的内部管理。以生产经营单位名义发包工程，明确工程归口管理部门，工程应发包给具有相关资质的单位，对承包商资质和条件进行审查，复印并保存有关见证材料，依法签订合同，签订安全协议，开工前向承包商收取安全风险抵押金。审查材料包括：营业执照及资质证书、近3年安全记录、人员技术素质及安全技能的证明材料、工器具及安全防护设备合格检验报告、安全管理组织机构、按规定配备的专兼职安全管理人员是否持有资质证书等。
(2) 安全协议主要内容有：

① 发包单位提出的确保施工安全的组织措施、安全措施和技术措施要求。•
② 承包商制定的确保施工安全的组织措施、安全措施和技术措施。
③ 承包商应遵守的安全生产规章制度。
④ 发包单位对现场实施奖惩的有关规定。
⑤ 事故报告、调查、统计、责任划分的规定。
⑥ 对承包商人员进行安全教育、考试及办理进入现场应履行的程序。
⑦ 承包商不得擅自将工程转包、分包、返包的要求；承包商不得擅自更换工程技术、安全管理人员及特殊工种人员O
⑧ 承包商不得使用童工、职业禁忌证人员的要求等。

(3) 现场安全管理要求：

① 对承包商进行全面的技术交底，对承包商进行教育培训和考试，提供有关安全生产的制度、规程和要求。
② 在有危险性的生产区域内作业，应要求承包商做好作业安全风险分析，并制定安全措施，经发包方审批后，监督承包商实施。
③ 在承包商进入现场前，对承包商进行安全、设备设施保护教育，实行出入证管理。
④ 承包商取得开工手续后方可开工。
⑤ 发包单位安全管理人员应深入现场，检査指导安全施工，对施工安全进行监督, 及时纠正违章情况，按规定惩处。
⑥ 同一工程项目或同一作业场所有多个承包商作业的，应与承包商签订专门的安全管理协议或者在合同中约定各自的安全生产管理职责，发包单位对各承包商的安全生产工作统一协调管理。
⑦ 承包商队伍严重违章作业，导致事故，发包方有权要求承包商停工整顿，有权决定终止合同执行。

3. A企业在承包商安全管理中存在的问题：

(D对承包商员工技术素质要求不严，对承包商人员变化的控制不完善，教育培训深度不够。

(2)对承包商现场监督管理考核不严格，对于提出的要求没有督促、跟踪、落实到位，没有进行深度管理。

4- A企业在隐患排查治理方面存在的问题：

(1) 没有对初步探明的采空区充水的隐患进行全面评估，没有认识到存在的高风险, 因此采取了常规的控制手段，没有针对高风险制订专门的安全技术措施并严格加以实施。
(2) 没有排查出爆破过程中对其他作业面作业人员产生的影响这一隐患，没有采取相应的控制措施(如固定爆破时间、相关人员撤离等)。
(3) 对探水作业执行情况的检查不够深入，没有发现问题并要求承包商进行整改, 以至没有发现事故征兆。

秦倒7 某寸山中毒与窒息事故案例分析

某矿采用抽出式通风，各中段作业地点辅以局部通风机进行局部压入式通风。二工区在510主巷装有一台局部通风机，经南行人天井向508采场进行压入式通风。2010年3月 10日凌晨4时，6名作业人员进入二工区508采场进行钻孔爆破作业，此时9~10号漏斗间有碎石堆积，碎石距巷道顶板仅0.7 m,巷道已经出现通风不畅；工人未处理碎石，仍然进行了爆破作业，导致9 ~ 10号漏斗间的碎石堆积进一步增加，并最终堵塞巷道，造成风流阻断，炮烟无法扩散排出。爆破产生的炮烟在508采场内积聚，并逐渐蔓延扩散至北人行天井中下部。20时30分，3名运矿工人由天井进入采场，由于天井及采场内炮烟浓度过高，3名工人中毒窒息倒地。事故发生半小时后，在其他地点作业的3名工人感觉可能发生了事故，便连同经过的两名工人前去救援。其中4人由天井进入釆场，1人在天井底部等待。由于炮烟仍未扩散排出，进入釆场的4人在施救过程中先后中毒窒息倒地，位于天井底部的1人也因吸入炮烟而中毒窒息倒地。事故共造成8人死亡，直接经济损失 578万元。

根据以上场景，回答下列问题：

1. 试分析此次事故相关的安全管理问题。
2. 针对本次事故，中毒窒息事故的预防措施有哪些。
3. 针对本次事故，应釆取的整改措施有哪些。

由参考答案：

1. 安全管理的问题：

(1) 现场安全管理混乱，未能及时消除爆堆对通风系统的影响。
(2) 井下人员培训不足，未给入井人员配备和正确佩戴个体防护装置，盲目施救。
(3) 入井人员未佩戴自救器和气体检测仪。
(4) 安全生产责任制度落实不力，未严格执行安全管理制度。
(5) 未认真实施事故防范措施。

2. 预防措施有：

(1) 建立完善机械通风系统，确保井下风质、风量满足要求。
(2) 加强局部通风。
(3) 必须配备便携式气体检测报警仪，人员进入釆掘工作面前，应检测有毒有害气体浓度。
(4) 井下废弃巷道必须及时封闭，并设置明显的警示标志。
(5) 建设完善安全避险“六大系统”，尤其要为每一位入井人员配备自救器并确保随

身携带。 *

(6) 制定有针对性的应急预案，并定期组织演练。
(7) 禁止在未采取有效防护措施的情况下盲目施救。

3.整改措施：

(1) 优化通风设计，优先设置先行通风天井，在不具备条件布置先行通风天井的个别采场，要减小采场长度。
(2) 加强局部通风和现场安全管理，加强现场检查。
(3) 加强安全教育培训工作，保证从业人员具备必要的安全生产知识，熟悉有关的安全生产规章制度和安全操作规程，掌握本岗位的安全操作技能，增强从业人员对本职岗位危险因素的识别能力，熟练本职岗位的防范措施和事故应急措施。
(4) 加强采场通风系统监测和有毒有害气体监测，建立智能监测监控系统。
(5) 为入井人员配备自救器。免费资料老姚注安Q群:819223280

案例8 某矿山火药爆炸事故案例分析

某铁矿以16号勘探线为界划分为南北两区，井下采切工程、釆矿作业由8个外委施工单位承担，施工与生产人员千余人。

北区釆用斜井开拓方式，距斜井井底车场变坡点15 m处设有躲避術室，兩室东壁为砖砌墙，外抹水泥砂浆，硯室长X底宽X高为6mx3mx3m,中间为铝合金隔断，隔断靠近兩室南部有一扇铝合金推拉门，宽约600 mm。碉室东侧靠近北墙东西方向摆放有由床板搭成的床、办公用桌和放电话的小桌子，南墙有一个存放靴子和工作服的铁皮箱，隔断外基本没有放置其他物品。隔断内和隔断外拱顶部各有一盏照明灯。据详细询问，该照明灯为普通200 W白炽灯，其线路由信号兩室引入，并沿兩室南墙通过拱顶连线，电压等级为220 V,照明开关为拉线开关，还有一空气开关，固定在铝合金隔断内框上。

2009年7月11日9时30分，某民爆公司运送14箱炸药和600发导爆管雷管至该铁矿北区斜井井口。炸药由施工队工人用矿车运送至井底车场，一部分转运放置于躲避兩室内。10时10分左右，施工队爆破工领取600发导爆管雷管，撕下塑料包装，用软绳捆绑在一起，徒步经斜井人行道送至井下。导爆管雷管被运送至躲避碉室内，此时多名工人在躲避兩室处等待领取炸药和导爆管雷管。10时25分，躲避兩室内发生爆炸。事故共造成 16人死亡，6人受伤，直接经济损失H)OO余万元。

根据以上情景，回答下列问题：

1. 试分析引起此事故的主要原因。
2. 外来施工队伍必须具备哪些安全生产准入条件。

3-此类火药爆炸事故预防措施有哪些。

晳参考答案：

I-事故的主要原因：

(1) 导爆管雷管裸露运送。
(2) 违规将躲避兩室作为井下爆破器材发放站。
(3) 违反《爆破安全规程》相关规定，炸药在井底车场停留。
(4) 炸药与导爆管雷管同时放置于躲避碉室，存在混放、混发现象。
(5) 爆破器材发放地点的照明电缆、照明灯具、空气开关、拉线开关、电压等级等不符合《爆破安全规程＞(GB 6722) 7.4.3.2项(应采用防爆型或矿用密闭型电气设备，电线应采用铜芯铠装电缆；井下库区的电压宜为36V；贮存爆破器材的碉室或壁槽，不应安装灯具)的有关规定。
(6) 爆破器材运输、分发及使用的相关管理、检查制度欠缺。
(7) 外包工程施工单位管理不严格，安全管理责任不落实。

2. 必须具备的安全准入条件：

(1) 取得釆掘施工单位安全生产许可证，并到施工项目所在地县级以上人民政府安全生产监督管理部门备案。
(2) 按规定配备专兼职安全管理人员，且主要负责人和安全管理人员持有有效的安全生产资格证书。
(3) 特种作业人员持有有效的安全作业证。
(4) 有基本的安全生产管理制度。
(5) 与工程发包单位签订安全生产管理协议。
(6) 所带来的特种设备有有效的检测检验合格证明。
(7) 参加工伤社会保险或安全生产责任保险，并为从业人员缴纳保险费。

3. 事故预防措施：

(1) 井下爆破器材分库必须进行正规设计。
(2) 井下爆破器材分库的建设与使用必须符合设计要求。
(3) 严格爆破器材安全管理，爆破器材的运输、储存、分发须符合相关规定要求。爆破材料必须用专车运送，严禁炸药、起爆器材同车运送、混放混发；严禁在无防爆设施的区域发放爆破器材。
(4) 从事爆破作业的人员必须经专门的安全技术培训并考核合格，持证上岗。

案例9 某矿山竖罐事故调查处理

1.情景描述

某铁矿提升系统釆用双罐笼单层单车提升，提升高度为241m,罐笼配置了防坠系统，采用两根对角式布置的防坠制动钢丝绳。井口釆用机械化自动操车，由信号工在信号室内集中控制安全门、摇台、阻车器、推车机的动作。副井的信号控制分程控、手动、检修3种工作状态，均有指示灯提示。

2012年3月14日24时，该矿提升机房两名操作人员进行交接班工作，副井信号房内的两名信号工也开始进行工作交接。3月15日零时36分，13名工人在候罐区等待罐笼，信号工在信号盘处于检修控制模式时便打开安全门。工人进入罐笼后，在井口摇台未完全抬起时，信号工便进行了放罐操作。由于井口摇台未抬起，罐笼上端卡在摇台上而停止下行，但卷筒仍然在运行，松绳保护器因钢丝绳出绳口临时安装防寒防尘挡板而失效，提升钢丝绳松落在罐笼顶部。随着钢丝绳松落，罐笼承重迅速增加，造成罐笼脱离摇台而急速

. 207 • 下坠，并导致钢丝绳抻断，罐笼失去控制，直线向下坠落。罐笼防坠装置由于锈蚀失效也未能启动，罐笼直接坠入井底，造成罐笼内矿工全部死亡。

当地政府接到事故报告后，立即启动应急预案，主要领导带领县应急办等部门的负责人迅速到达事故现场，开展救援指挥工作，并及时向上级市政府报告。市政府接到事故报告后，市委、市政府主要领导带领市直有关部门负责同志赶赴现场指挥抢救。现场成立了应急救援指挥部，下设4个工作组，分别负责现场救援、医疗救助、维护秩序和善后处理，迅速调集了 1台应急供电车、2台消防车、10余台救护车辆，参与救援人员110余 AO截至15日22时30分，13名遇难人员遗体全部升井，救援工作结束。

2. 案例说明

本案例包含或涉及下列内容。

(1) 事故的性质。
(2) 事故的分类、分级。
(3) 事故报告程序、内容和要求。
(4) 事故调查的程序和方法。
(5) 事故发生后，单位负责人的职责。

3. 关键知识点及依据

(1) 事故的性质和分类。依据：《企业职工伤亡事故分类标准｝(GB 6441) _o
(2) 事故分级，事故报告程序、内容和要求。依据：《生产安全事故报告和调查处理条例》。
(3) 事故调查程序和方法。依据：《生产安全事故报告和调查处理条例》。
(4) 单位负责人接到事故报告后应该履行的职责。依据：《生产安全事故报告和调査处理条例》。

4. 注意事项

(1) 提升机房只有一名操作人员，缺少监护司机。
(2) 信号工在信号盘处于检修控制模式便打开安全门，给出放罐信号。
(3) 松绳保护器、防坠器因日常使用、维护保养不当未起作用，导致坠罐。

棗例10 某虢天矿排土场矿车坠落事故案例

某露天矿设南、西、北3个排土场，其中北排土场设计容量30000 X IO⁴ t,自下而上设5个台阶，每个台阶高度40 m,釆用汽车运输排土，运输车辆轮胎直径3m。废石运输及排土作业由乙公司承包。

2018年12月25日4时50分，负责现场指挥的乙公司王某在北排土场三平台修整车挡时，发现28号矿车在排土场边缘倒车时冲出坡面坠落。王某当即向矿调度室汇报。5 时15分，值班矿长带领救护队到达现场，一边指挥保护好事故现场，一边安排救援。6 时30分，28号矿车司机李某被救出，经抢救无效死亡。随即该矿向当地应急管理部门报告了事故的相关情况。

当地县级人民政府组成事故调查组开展事故调査。经现场勘测，事故点及附近车挡高度为0.9m,排土工作面反坡为1%,三平台实际台阶高度为79. 5 m：在距事故点85Om • 208 •

处有16 km/h的限速标志牌；28号矿车刹车制动系统经检测正常：分析判断该车排土倒车速度约30 km/h_O该矿与乙公司签订了安全生产管理协议，乙公司教育培训记录显示培训内容为劳保用品穿戴要求。李某未接受岗前安全教育培训。2018年3月5日，该矿给乙公司下达了隐患整改通知书，要求乙公司按照设计要求组织排土，但未对乙公司隐患整改情况进行复查，未按照安全生产管理协议规定对乙公司进行考核。

该事故伤亡费110万元，善后费180万元，停产损失约350万元。

根据以上场景，回答下列问题：

1. 根据《企业职工伤亡事故分类》(GB 6441),分析北排土场存在的危险有害因素。
2. 计算该起事故的直接经济损失并判定该起事故的等级。
3. 找出本案例中乙公司安全生产的不符合项。
4. 指出该矿对承包商安全管理和监督存在的问题。

质参考答案：

1. (1)坍塌(滑坡、泥石流)。

(2) 高处坠落。
(3) 车辆伤害。
(4) 物体打击。
(5) 起重伤害。
(6) 火灾。
(7) 触电。
(8) 其他伤害。

2. (1)直接经济损失为290万元(110+ 180 =29O)_O

(2)该起事故等级为一般事故。

3. (1)台阶高度79. 5 m,未执行40 m的设计高度要求。

(2) 车挡高度0.9m,没有达到轮胎直径1/2的标准。
(3) 反坡1%未达到2% ~5%的反坡要求。
(4) 倒车速度30 km/h,超过5 km/h限速规定。
(5) 排土场限速标志牌不齐全(缺少8 km/h的限速标志)o
(6) 排土作业无专人指挥。
(7) 乙公司安全教育缺乏针对性、内容不全。

4. (1)乙公司新上岗人员未接受岗前培训。

(2) 对乙公司隐患整改情况监督不力。
(3) 对乙公司安全教育培训监督不到位。

棗例11 某尾矿库溃坝事故分析

1.情景描述

某矿业公司尾矿库20世纪90年代初建成并投入运行，初期坝坝高20 In_,后期最大坝高34 m,设计总库容27 XIO⁴ m³,属四等库。由于擅自进行3次加高扩容，事尾矿库实际库容为IOO多万立方米，坝高50m,坝长164m。从2006年4月1日开始，该公司按照未经审查批准的传真图纸实施第六期加高扩容，截至事故发生时，坝体已施工83 m。

事故发生当日，矿业有限责任公司组织人员对尾矿库进行加坝扩容作业。18时24分左右，第四期坝体外坡坝面出现蠕动变形，并向坝外移动，随后产生剪切破坏，沿剪切口有泥浆喷出，发生溃坝，形成泥石流下泄，4名作业人员及下游9户村民共15人死亡、2 人失踪、5人受伤、76间房屋毁坏，约12 X IO⁴ m³尾矿渣下泄，部分矿渣及污水流入当地河流。事故发生后，尾矿库所在地政府和有关部门全力开展事故抢险救援工作，及时紧急修建围堰和净水坝，拦截控制下泄尾矿渣，实施改河工程，将清水河道与污染源彻底分离，并采取放水减压措施，确保坝体稳定。

2. 本案例包含或涉及下列内容

(1) 事故的性质。
(2) 事故的分类、分级。
(3) 事故发生后，地方政府和有关部门的职责。
(4) 尾矿库溃坝事故的应急救援措施。

3. 注意事项

(1) 尾矿库达到最终设计坝高后，未进行论证、设计，擅自进行3次加高扩容。
(2) 2006年4月又在未进行论证和正规设计的情况下，继续加高扩容，导致坝体失稳，发生溃坝事故。

案例12铁矿创建妾会标准化

1.情景描述

某铁矿为采选联合企业，开采方式为地下开釆、竖井开拓、无底柱分段崩落法回采, 开采规模为年产原矿330 XIO⁴1 ,服务年限为30年，最终产品为铁精粉。矿山附属有日处理IOOOO t原矿的选矿厂和终期库容4500 XlO⁴ m⁵、坝高196 m的尾矿库。

该矿2016年8月着手安全标准化系统创建工作。在随后的一年多时间，该矿依据《金属非金属矿山安全标准化规范导则》(AQ 2050. 1)、《金属非金属矿山安全标准化规范地下矿山实施指南HAQ 2050.2)和《金属非金属矿山安全标准化规范尾矿库实施指南》 (AQ 2050.4)的规定，先后完成了骨干培训、企业安全生产现状评估、安全标准化系统策划和制度文件起草等工作。2017年12月18日，该矿以红头文件正式发布了上述制度文件，并规定自即日起执行o 2018年6月10—12日，该矿实施了安全标准化系统自评, 并形成自评报告，企业安全标准化等级自评为二级。2018年7月，该矿按规定委托某安全评价机构对其安全标准化系统实施外部评价。

评价机构现场评价发现：①尾矿库坝面有纵向裂缝，坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；②部分采场顶板有发生大面积冒落的可能；③实测部分巷道和采场风量、风速、风质不能满足安全规程规定等。最终，评价机构在评价报告中给出该矿安全标准化等级为三级。2018年9月，该矿向当地政府安全监管部门提出金属非金属矿山安全标准化三级企业的认定申请。

2-案例说明

本案例包含或涉及下列内容：

(1) 安全生产标准化的基本概念。
(2) 金属非金属矿山安全生产标准化的创建依据。
(3) 金属非金属矿山安全标准化核心内容。
(4) 金属非金属矿山安全标准化等级评定要求。
(5) 安全生产标准化要素评价(审核)方法。

3. 关键知识点及依据

(1) 金属非金属矿山安全生产标准化的创建依据。《金属非金属矿山安全标准化规范导则》及相应的实施指南、评分办法。
(2) 金属非金属矿山安全标准化核心内容。《金属非金属矿山安全标准化规范导则》及相应的实施指南、评分办法。
(3) 金属非金属矿山安全标准化等级评定要求。包括企业安全标准化系统运行时间 (6个月以上)、特殊要求或否决条件、等级确定方法、具有多类(露天、地下、选矿厂和尾矿库)或多系统(两个以上独立生产系统)的等级评定原则、外部评价争议处置原则等。《关于加强金属非金属矿山安全标准化建设的指导意见》(安监总管一〔2009〕80 号)、《国家安全监管总局办公厅关于印发金属非金属矿山安全生产标准化评分办法的通知》(安监总厅管一〔2011〕177号)。

4. 注意事项

(1) 案例中尾矿库属病库，应先行整改。
(2) 案例中作业现场存在重大风险，评价(审核)时需关注安全生产组织保障、危险源辨识与风险评价、检查、安全生产教育与培训、应急管理等多个相关要素的运行情况。
(3) 案例中只做了骨干培训，而安全标准化的创建工作强调全员参与。
(4) 评价人员在实施评价时要综合运用文件资料查询、相关人员问询、现场实际察看所获取的信息作出判断，并关注要素之间的关联。

案例13 某矿区重大坍塌事故调查处理

1.情景描述

某石膏矿区在不足o. 6 km²的范围内，设立有甲、乙、丙、丁、戊5座矿山，其中甲、乙、丙3座石膏矿无安全生产许可证。5座矿山各自为政，缺乏统一协调，开采影响范围重叠，且地面建筑物建在地下开釆的影响范围内，为矿山安全生产埋下了隐患。

2005年11月6日19时36分左右，该石膏矿区发生井下采空区顶板大面积冒落，引起地表塌陷，形成一长轴约300 m、短轴约210 m、面积约5. 3 × IO⁴ m²近似椭圆形的塌陷区以及24. 5 X IO⁴ rn²的移动区。造成甲、乙、丙3座石膏矿井下48名作业人员被困，地面88间房屋倒塌，29名矿山员工和家属被困，矿山工业设施严重受损。

事故发生后，各石膏矿立即向当地县级安全生产监督管理部门报告，同时各自积极展开自救。当地县、市政府接到报告后，及时组织有关部门负责人赶到事故现场，启动应急预案，紧急调集400多名武警、消防、驻地部队官兵和5个专业矿山救护队90多名队员以及部分市、县两级政府机关工作人员和当地村民参加救援工作，并按事故报告程序上

•211 •

报。

此次事故最终造成33人死亡(其中井下16人，地面17人)，38人受伤(其中井下 26人，地面12人)，井下4人失踪，直接经济损失774万元。

2. 案例说明

本案例包含或涉及下列内容：

(1) 事故的性质。
(2) 事故的分类、分级。
(3) 事故报告程序、内容和要求。
(4) 事故调查的程序和方法。
(5) 事故发生后，单位负责人的职责。

3. 关键知识点及依据

(1) 事故的性质和分类。《企业职工伤亡事故分类标准》(GB 6441)。
(2) 事故分级，事故报告程序、内容和要求。《生产安全事故报告和调查处理条例》。
(3) 事故调查程序和方法。《生产安全事故报告和调查处理条例》。
(4) 从业人员的权利和义务，单位负责人接到事故报告后应该履行的职责。《安全生产法》《生产安全事故报告和调查处理条例》o

4. 注意事项

(1) 釆矿权设置不合理，在不足0. 6 km²的范围内设立了 5个矿，开釆影响范围重叠。
(2) 事故矿山属非法开釆，工人有权拒绝下井作业。
(3) 采空区未按照《金属非金属矿山安全规程＞(GB 16423)的规定及时处理。

嗪例14 某排土场坍塌事故调查处理

1.情景描述

某矿业分公司排土场在原设计的基础上扩容形成，扩容后总容积为3x108 _πι3°至 2007年4月，已排土石1073.6 XlO⁴ t,排土方向自北向东南方向推进。其中二平台的边坡高度为30 ~ IOOm,台阶坡面角为35。~42。。

2007年4月，二平台多次发生裂缝和持续下沉，6月下旬发生较大面积局部坍塌，一直处于不稳定状态，至7月3日二平台暂停使用。7月21日，矿业公司重新启用仍在下沉的二平台，随后4天出现整体下沉现象，7月31日又多次发生塌陷。2007年8月1日0 时15分左右，排土场二平台突然发生大面积坍塌，坍塌滑体平均长度约548 m,平均宽度约178 m,坍塌滑体总体积约100. 3 XIO⁴ m³ _O在滑体的压力作用下，排土场坡脚处黄土山梁上部受挤压产生移动，下部受推力产生整体位移，最大移动距离达到75 m,推垮并掩埋了 50 m外的部分房屋，造成45人死亡。

经调查认定，该特别重大排土场坍塌事故的直接原因是该排土场二平台排筑为剥离的黄土和碎石混合散体，强度低，边坡高度和台阶坡面角较大，且排土场为黄土软弱地基。边坡处于失稳状态下，仍在排土作业；加之不利的地形条件、排土场地基承载力低、降水渗入边坡底层、扒渣捡矿等因素进一步降低了排土场边坡稳定性，最终导致发生大面积坍

塌。

事故调查报告经国务院批复结案后，相关部门依法追究了事故责任人的责任，其中6 人涉嫌重大责任事故罪，7人涉嫌玩忽职守罪，被移送司法机关追究刑事责任，24人被处以党纪、政纪处分。某矿业公司被依法处以500万元罚款。

2. 案例说明

本案例包含或涉及下列内容：

(1) 事故的性质。
(2) 事故的分类、分级。
(3) 事故原因。
(4) 事故调查处理。

3. 关键知识点及依据

(1) 事故的性质和分类。依据《企业职工伤亡事故分类标准》(GB 6441)。
(2) 事故分级，事故报告程序、内容和要求。依据《生产安全事故报告和调查处理条例》。
(3) 隐患排查治理的规定。依据《安全生产事故隐患排查治理暂行规定》(国家安全生产监督管理总局令第16号)。
(4) 排土场安全生产管理规定。依据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》 (AQ 2005 )_o

4. 注意事项

对于危险级排土场，企业没有按照规定停产整治。没有釆取处理不良地基和滑坡，将各排土参数修复到设计范围内，以及疏通、加固或修复排水沟等措施。

橐例15 某铁矿安全生户问题嗪'例

某大型地下铁矿，釆用充填法开采，设计规模为600 X IO⁴ t∕a_o尾矿大部分用于充填井下釆空区，部分排入尾矿库，尾矿库为三等库。矿山井下分东采区、中一釆区、中二釆区、西釆区，每个采区有3 ~5个釆矿中段，各生产水平通过斜坡道连通，四个釆区共用 -465 m水平运输中段、主井提升、副井提升。该矿一期工程于2014年2月取得了安全生产许可证。

2018年2月该矿一期工程达产。2019年该矿共产生尾砂220 X IO⁴ t,其中80 x IO⁴ t 排入尾矿库。2020年1月，该矿启动二期延深工程建设，委托分别负责采区一期生产任务的四家承包商同时负责二期建设，各自负责本采区开拓、釆矿、提升运输、通风、供排水、供配电生产系统及其设备设施的运行管理。承担该矿主要生产任务的中一釆区，由,于充填不及时，形成了大量未充填采空区。

2020年5月8日，当地县级人民政府应急管理部门现场督查发现该矿二期延深工程未批先建，遂下达执法文书，要求该矿立即停止二期延深工程建设，严格履行建设项目 “三同时”程序。

根据以上场景，回答下列问题：

1.根据《关于印发〈企业安全生产费用提取和使用管理办法〉的通知》(财企

• 213 •

〔2012〕16号)，计算该矿2019年应提取的安全生产费用。

2. 根据《非煤矿山外包工程安全管理暂行办法》，指出该矿在外包工程管理中存在的问题。
3. 列举该矿充填系统的专用安全设施。
4. 分析该矿未充填采空区可能导致的事故，并提出治理的技术措施和管理措施。
5. 指出该矿二期延深工程施工前履行建设项目安全设施“三同时”应开展的工作。

晳参考答案：

1. (1)地下开采：600x10=6000万元。

(2)尾矿库：80x1 =80万元。

合计：6080万元。

2. (1)承包单位超过3家。

(2) 将主通风、主提升、供排水、供配电、主供风系统及其设备设施的运行管理进行分项发包。
(3) 对承包商管理和监督不到位。

3. (1)充填管路减压设施。

(2) 充填管路压力监测装置。
(3) 充填管路排气设施。
(4) 充填搅拌站内及井下的安全护栏及其他防护。
(5) 充填系统事故池。
(6) 采场充填挡墙。

4. 可能导致的事故：

(1) 冒顶片帮。
(2) 透水。
(3) 中毒和窒息。

技术措施和管理措施：

(1) 充填。
(2) 封闭。
(3) 防止积水。
(4) 警示标志标识、栅栏。
(5) 定期巡查。

5- (1)委托有资质的单位编制安全预评价报告。

(2) 委托有资质的单位编制安全设施设计。
(3) 安全设施设计审查。

参考文献

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安全生产专业实务

金属非金属矿山安全

（2022 版）

.北 京，

中国妥金生产科當营究旄

目 录

第一章金属非金属矿山概述

F

金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）

金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第二批）

第二章金属非金属露天矿山安全技术

rp = (25~45)D

δ = (0. 8~0.9) I7p

第三章金属非金属地下矿山安全技术

1.风桥

5. 风门

第四章 尾矿库安全技术

i≤[i] =⅛^ (4-1)

ʃ* S

第五章 排土场（废石场）安全技术

第六章矿山自然与地质灾害防治技术

4. 锚固

5.减载

第七章金属非金属矿山安全类案例

橐例1 某铁矿火灾事故嗪•例分析

案例2 某矿山设备火灾事故分析

1. A 2. D 3. D 4. AC 5. BDE 6. ACE 7. CDE

案例3 某铁矿安全设施建设案例

1. C 2. C 3. BCDE 4. ABCE

5.

ABDE

案例4 某矿山冒顶片帮事故案例分析

B.

D.

1. B 2. A 3. C 4. ABCD 5. BCDE 6. BCD

案例5 某矿山妾全生产现状分析

棗例6 某矿山承包工程透水事故分析

秦倒7 某寸山中毒与窒息事故案例分析

案例8 某矿山火药爆炸事故案例分析

案例9 某矿山竖罐事故调查处理

棗例10 某虢天矿排土场矿车坠落事故案例

2. (1)直接经济损失为290万元(110+ 180 =29O)O

棗例11 某尾矿库溃坝事故分析

案例12铁矿创建妾会标准化

案例13 某矿区重大坍塌事故调查处理

嗪例14 某排土场坍塌事故调查处理

橐例15 某铁矿安全生户问题嗪'例

参考文献

.北京，

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r_p = (25~45)D

δ = (0. 8~0.9) I7_p

第四章尾矿库安全技术

第五章排土场（废石场）安全技术

2. (1)直接经济损失为290万元(110+ 180 =29O)_O