昆明冶金高等专科学校2010届

毕

业

设

计

毕业设计题目： XXX铜矿冒顶片帮事故分析及安全措施

提交日期： 2010年06月13

XXX铜矿冒顶片帮事故分析及安全措施

昆明冶金高等专科学校 云南 昆明 650033

摘要：随着现代工业的迅速发展， 对金属矿石的需求量不断增大， 开采深度逐渐加大， 露天矿山可能陆续转为地下开采， 而地下矿山也要向深部矿床伸展。因此， 地下开采比重可能逐渐增大。在我国， 地下开采铁矿石的比重约为lO ，有色金属矿石占2／3。这就意味着， 井巷掘进工作量将会越来越大， 伤亡事故发生的可能性也会增加。要大幅度降低矿山伤亡事故， 实现矿山安全状况的根本好转， 必须切实抓好地下矿山的安全工作。

近年来，随着安全技术措施和组织措施的加强， 安全系统工程等先进安全管理手段的推广应用， 地下矿山伤亡事故逐渐降低但值得注意的是： 伤亡事故的类别结构发生了变化， 根据多年来冶金矿石的事故资料分析知， 爆破事故、冒顶片帮事故、车辆伤害和坠落事故是冶金矿山四类主要事故灾害。由于近年来爆破安全技术和安全爆破器材的飞速发展， 爆破安全规程的贯彻执行，一次点火法的全面推广， 从一定程度上降低了爆破事故的发生。另外，无起爆药雷管的研究成功， 将使爆破作业的安全性达到新的高度。还有抗杂散电流的雷管和电磁感应电起爆系统的研究成功， 增加了爆破作业，特别是在矿山地下开挖中的安全性， 从而避免了许多因杂散电流而引起的爆破事故。因此， 爆破事故在冶金矿山主要事故灾害中的地位已不是第一位。而车辆伤害和坠落事故也由于近年来加强了对职工进行遵章守纪教育和不断提高操作技术水平，加强设备的维护检修等措施， 使事故率有所下降。冒顶片帮事故则成为冶金矿山地下开采中的一个突出问题。据统计， 我国冶金矿山冒顶片帮事故约占矿山各类事故总和的30～40％ 。冒顶片帮事故多发于机器伤害， 坠井， 跑矿，放炮、车辆伤害，触电事故。例如， 某公司1971年～1986年共发生工伤事故3090起， 死亡29人，重伤l 42人， 轻伤2965人次。其中冒顶片帮事故死亡9人，占3l％，重伤40人， 占28．2％，轻伤278人，占9．4 ％， 它是各类事故中死亡， 重伤人数最多， 危害最大的事故。从以上的数据分析知， 冒顶片帮引起的伤亡事故， 在冶金矿山伤亡事故中占很大的比重。开展防止冒顶片帮事故的对策研究，对大幅度降低矿山伤亡事故，减少经济损失， 具有重大意义。

关键词：冒顶片帮 顶板 事故 措施

引 言

在开采地下冶金矿山存在的危险有害因素当中，冒顶片帮事故则成为一个突出问题。

矿井、隧道、涵洞开挖、衬砌过程中因开挖或支护不当，顶部或侧壁大面积垮塌造成伤害的事故。工作面、侧壁坍塌称为片帮，顶部垮落称为冒顶，二者常同时发生。

片帮，指矿井作业面、巷道侧壁在矿山压力作用下变形，破坏而脱落的现象。

冒顶事故一般都发生在地质条件有变化的地点，如小断层、岩石裂隙发育且易离层的工作面。一般来讲，冒顶范围较大，基本在巷道成巷部分，大多发生在掘进施工期间，且瞬间发生，随机性很大，使人防不胜防。

这类冒顶事故多发生在以下几种情况：在顶板比较破碎的工作面；在岩层层理、节理、断层比较发育易离层的工作面；在矿井、超深矿井、爆破通风后排除工作不当的工作面。

冒顶事故的发生，一般与矿山地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素有关。按事故分类统计资料，属于生产组织管理方面的原因占45.6%，属于物质技术方面的原因占44.2%，属于冒险作业等因素引起的事故仅占10.2%。

本论文以控制好XXX铜矿冒顶片帮事故为目的，用事故树和典型事故分析以及预先危险性分析法对采场巷道各类井等分析识别冒顶片帮可能发生的原因，根据实际情况和参考依据提出了相应的安全预防措施。

第一章 采场及采矿情况简介

1.1矿体特征

目前矿山生产开采的矿体由落雪组白云岩的主矿体、板岩矿体、飘带矿体三部份组成。

（一）、主矿体

XXX矿床的主要矿体赋存于落雪组青灰色、灰白色白云色岩中，岩石较为稳固，但节理发育。矿化以斑铜矿浸染状—星点状—斑点状为主，同时包含黄铜矿的星点状—斑点状矿化。矿体矿化稳定、均匀、构造不发育、无空洞、不含夹石；但矿体边界复杂多变，下盘与围岩呈犬牙交错状接触，东部渐变过渡。上盘与FL4呈断层接触，西部与因民组紫色层呈不整合接触。

（二）、板岩矿体

板岩矿体主要赋存于鹅头厂组黑色碳质板岩、白云岩互层，岩石较为破碎，稳固性差，且构造复杂；部分赋存于落雪组青灰色白云岩中，岩石稳固性较好，但节理发育。矿化以黄铜矿斑点状—细脉状为主，同时包括黄铜矿浸染状—星点状矿化。矿体形态复杂，分支复合现象明显，厚度不稳定，矿体内部构造发育，矿化不均匀，内部存在空洞，且夹石含量大。与上盘围岩呈渐变过渡。

（三）、飘带矿体

飘带矿体均赋存于落雪组青灰色、灰白色白云岩中，岩石稳固，为浸染状、星点状的斑铜矿矿化，矿化效差。矿体层位、矿化带较稳定，但因矿化效差，品位较低，常介于表内与表外之间，变化不定。

1.2矿体及其顶底板岩石稳固性

目前开采的矿体具有二种不同类型的含矿岩性组合及比较复杂的构造情况，因此其矿体顶底板的情况各具特点。

（一）、主矿体与飘带矿体

整个矿体及其下盘围岩均属稳定性较好的白云岩，在工程施工时，除遇到断层或破碎带需要支护外，一般不进行支护。上盘围岩为因民组白云岩互层，属中等稳固～不稳固，工程进入时必须采用必要的支护。

(二)、板岩矿体

矿体及其上、下盘围岩大部份属碳质板岩、白云岩互层，较为松散破碎，属不稳固。局部矿体及其下盘围岩为落雪组白云岩，有较好的稳固性。

1.3开采矿岩的物理力学性质

1、强度：白云岩的压力为700～3900kg/cm2，大部份在2000～3000 kg/cm2之间，板岩压力为750 kg/cm2，吸水率为0.01～2.17%。

2、松散系数：氧化矿1.86，混合矿1.93，硫化矿1.82，三者平均1.90。

3、硬度：青灰色白云岩f=6～8，碳质板岩f=2-4，紫色板岩f=4-6，砂岩f=8-10，白云岩板岩互层f=2～4。

4、体重：矿石体重2.7t/m3，废石体重2.6t/m3；松散矿石体重1.62t/m3，松散废石体重1.55t/m3。

1.4矿体及上下盘岩石

XXX矿床由三种不同含矿岩性组成，其构造比较复杂，矿体上下盘岩性不同。

1）主矿体为硅质白云岩型矿体，含矿岩性及下盘围岩为青灰色白云岩，属中等稳固。上盘围岩为紫色板岩白云岩互层，属中等稳固-不稳固。矿体下盘为FL3断层，断层含1～10m的碳质板岩破碎带，不稳固，矿体上盘为FL4断层，局部含0.1～2m的碳质板岩破碎带，不稳固。

工程进入矿体时一般不需要支护，进入上下盘围岩时，遇到断层或破碎带需支护。

2）飘带矿体含矿岩性为砂泥质白云岩或褪色白云岩，属中等稳固。下盘围岩为青灰色白云岩，属中等稳固。上盘围岩为紫色板岩白云岩互层，属中等稳固-不稳固。

工程进入矿体时一般不需要支护，进入上下盘围岩时，遇到断层或破碎带需支护。

3）板岩矿体含矿岩性及上下盘围岩均为碳质板岩白云岩互层，属不稳固。

工程进入时均需支护。

1.5采矿方法

XXX铜矿的采矿方法是崩落法，最初采用的是有底柱分段崩落法和浅孔留矿法，现采矿方法主要有阶段崩落法、有底柱分段崩落法和浅孔留矿法，其中主矿体、飘带矿厚大部分采用阶段崩落振动出矿工艺，边角部分采有底柱分段崩落法；板岩矿厚大部分采用阶段自然崩落法，边角部分采用有底柱分段崩落法；边角薄小矿体采用浅孔留矿法。

根据深部矿体赋存状况及开采技术条件选择采矿方法如下：

1）XXX铜矿主矿体和飘带矿，满足矿体完整,边界整齐，厚度大于20m的部分可选用底柱振机出矿阶段崩落法。矿岩属中等稳固。

2）XXX铜矿主矿体、飘带矿、板岩矿，满足厚度在10～20m的部分可选用底柱电耙出矿分段崩落法。矿石性质稳固或不稳固。

3）XXX铜矿主矿体、飘带矿、板岩矿，厚度在8m以下的部分可选用浅孔留矿电耙出矿法。矿石与围岩中等稳固以上。

十四、十五中段的主要采矿方法选用阶段有底部结构深孔强制崩落法。主矿体采用阶段强制崩落振动出矿方法；板岩矿采用分段（或阶段）自然崩落或深孔强制崩落振动出矿或电耙出矿方法；飘带矿采用分段浅孔留矿、深孔强制崩落电耙出矿方法。边角矿体采用分段浅孔留矿电耙出矿方法。这些工艺在XXX铜矿这些年的实际运作中，通过不断实践与改进，已经能根据不同地质情况，灵活运用，并达到非常好的采矿效果。

1.6井巷掘进

1.6.1平巷掘进

平巷断面形状分为梯形巷道、多角形巷道、拱形巷道、圆形巷道、马蹄形巷道、椭圆形巷道。但是根据该矿山的岩石条件性质，所以矿山的巷道设计为拱形巷道，采用砌体支护、喷锚网支护、喷锚支护

1.6.2天井掘进

天井掘进的方法有：普通法、吊罐法、爬罐法、深孔爆破法、钻进法。

1.7矿柱回采及空区处理

1.7.1矿柱回采

放顶工作采用JH2-5型回柱绞车牵引钢丝绳拉倒支架即可完成，若局部地段在拉倒支架后顶板不能顺利冒落时，还应补充钻凿部分浅孔进行强制放顶。拉倒的支架应尽可能予以回收，以便在其他巷道中重复使用。采用“采二、放一、留一”。

1.7.2采场地压管理

为保证回采工作的安全，应随回采工作的进行及时架设支架对分层进行联络道、分层平巷和回采进路进行支护。在对最上一个分层进行回采时，必须在放顶前于分层底板铺设木地梁金属网假顶。在以下各分层的回采中，支架可直接对假顶进行支撑并在假顶的掩护下进行一系列作业，其支架的间距可视具体情况调整至0.7-1.5m。在经过3-5个分层的回采后，为保证回采工作的安全，还应视具体情况于局部地段，特别是靠近矿体顶板处补充铺设部分人工假顶。

第二章 冒顶片帮事故事故树分析

2.1冒顶片帮事故树图

T

X0

A1 A2

A3 A4

运用FTA分析原理，从事故的直接原因入手，逐层往下分析，根据直接原因、基本原因之间的逻辑关系，其逻辑关系事故树（FTA）见图。

2.2计算事故树最小割集

根据事故树（FTA）逻辑关系，最小割集计算如下：

T=X0（A1+ A2）

= X0（X1+ A3+ A2）

= X0（X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8）

= X0X1+ X0X2+ X0X3+ X0X4+ X0X5+ X0X6+ X0X7+ X0X8

事故树的最小割集为：

K1=｛X0，X1｝ K2=｛X0，X2｝ K3=｛X0，X3｝

K4=｛X0，X4｝ K5=｛X0，X5｝ K6=｛X0，X6｝

K7=｛X0，X7｝ K8=｛X0，X8｝

2.3判定各基本事件的结构重要度

依据结构重要判定原则，判定各基本事件的结构重要度排序为：

Ⅰ0＞Ⅰ1=Ⅰ2 =Ⅰ3 =Ⅰ4 =Ⅰ5 =Ⅰ6 =Ⅰ7 =Ⅰ8

2.4预防冒顶片帮事故发生的措施

上述布尔代数式化简，得出的基本事件集合（最小割集），就是系统发生故障的模式，最小割集数量说明了事故发生的可能性。从结构重要度分析看，要控制事故的发生，最重要的是控制基本事件的发生。据此，制定事故防范的具体措施和程度如下：

1）．优化开拓设计方案，工程施工避开地质构造复杂，地压应力集中的地段，这是关键性的措施；

2）．若工程设计无法避开地质环境较差的地段，必须及时支护，按设计施工，落实业务保安职责，完善业务保安职责制度，强化采矿、地质专业技术部门对施工作业的指导，综合分析工程、地质情况，及时采取有效的支护措施；

3）．严禁无设计施工的现象发生，严格进行现场技术交底；

4）．严格把好支护材料关和支护质量关；

5）．及时掌握地压应力的分布情况，及时调整支护方案；

6）．严肃查处违章作业现象的发生，岩石稳固性差的大断面掘进，支护必须跟上迎头，不允许不支护就作业的现象发生。

第三章 典型冒顶片帮事故案例分析

3.1事故经过：

8月20日中班，一工区103掘进队组长陈××，以及钱×、蒋××三人在十一中段21#矿体131采场掘进3#回风联道，三人到工作面后，扒出早班冒落下来的碴子，检查顶帮，撬了零星浮石，在确认无问题后开始凿岩作业，组长陈××持机头，钱×和蒋××做把钎等辅助工作，18时40分当打完最后一个炮眼（左边底眼）退钎时发生卡钎，陈奋力向后拖机头，钱×在右侧协助退钎，这时，陈所站的位置左帮上有碎石垮下打在其臀部，陈立即放开机头退到台门相下边，并问蒋是哪里掉碴，蒋指指台门相关帮的木头说是那上边。钱见陈放下机头，马上接手奋力拖机头，陈对蒋说：“你帮帮他！”。蒋走到钱的右侧相助，就在这时左帮及顶帮同时发生大面积冒落，将钱和蒋埋没。

事故发生后经积极组织抢救，蒋于19时30分抢救出来，钱于21时30分抢救出来，由于多处严重损伤，医生确认钱×于事故发生时即已死亡。

事故伤亡情况：死亡一人

事故类别：片帮冒顶

3.2事故原因：

1）管理人员，作业人员对岩石构造认识不清楚，没有意识到现场存有重大安全隐患；

2）在松散岩石掘进支护没有及时跟上迎头，支护措施不到位；

3）作业人员防范事故的经验不足，在大面积帽落之前出现的事故征兆（局部掉碴）仍未引起警觉、没有采取有效措施。

4）工程技术人员业务保安工作未到位。

3.3防范防护措施

1）要及时进行架厢支护，在架厢支护时管理人员，工程技术人员要在现场指导，严格按照架厢支护程序进行；

2）进一步加强现场顶板、侧帮管理，在松散岩石中作业，要做到支护措施有效；

3）加强对管理人员及作业人员对有关地质构造方面知识的教育，提高识别危险源的实际处理和防范能力；

4）加强工程技术人员的业务保安工作；

3.4事故性质：责任事故

3.5事故责任划分

1）直接责任；钱XX在松散岩石中作业，出现事故关征兆不采取避让措施，是事故的直接原因，负直接责任；

2）主要责任；其他作业人无集体防范意识，在出现事故征兆时不提醒，是事故的主要责任者；

3）管理责任：工区管理人员负主要责任对松散岩石掘进支护监管不力，负管理责任；

4）间接责任；负责本工程施工的技术人员，技术指导不及时，负间接责任。

第四章 预先危险性分析法分析采矿作业中存在的冒顶片帮危险有害因素

在采矿作业中，最常见的事故是冒顶片帮，约占采矿作业事故的40％以上。分析该类事故的原因主要是：

4.1环境客观因素

4.1.1地质情况变化，自然条件不好

这一原因是造成冒顶片帮事故的客观因素，有时由于矿体与围岩为断层、褶曲等地质构造所破坏，形成压碎带，以及节理层理发达，裂缝多；有时再加上裂缝隙水的作用等结果，破坏了顶板的稳固性，因而易发生冒顶片帮事故。在采矿体中要特别注意断层、裂隙、溶洞、软岩、泥夹层、破碎带、裂隙水等等。

4.1.2地压活动的影响

开采后对采空区未能及时有效地处理，随着开采深度不断增加，矿山的生产区域不同程度地受到采空区地压活动的影响，容易导致井下采场和巷道发生大面积冒顶片帮事故。

在矿体中采掘矿石，形成空间，打破了岩体的平衡，由于围岩稳固性高和矿柱的支撑，在一定的时间内，空场之间的岩壁尚能保持静压状态而相互已屹立，但随着开采深度的增加，空场暴露时间的增长，促使密集或连续空场之间岩壁应力不断集中，最先打破一个缺口，沿着断层，岩脉等构造薄弱线发生岩石移动，从而导致大面积岩壁倒塌，形成地压活动。这是地压形成的客观因素。

4.2生产组织管理方面

4.2.1采矿方法选择不合理，顶板管理方法不当

采矿方法不合理，采掘顺序，凿岩爆破，支架放顶等作业不妥当，是导致此类事故的重要原因。如采场布置方式与矿床地质条件不适应，采场阶段太高，矿块太长，顶帮暴露面积太大，时间过长，加上顶板支护、放顶时间选择不当，都容易发生冒顶事故。天井、漏斗布置在矿体上盘或切割巷道过宽都容易破坏矿体及围岩的完整，产生片帮事故。

4.2.2作业人员疏忽大意，检查不周

根据冒顶伤亡事故分析，只有极小部分的事故是由于较大冒落引起的，大多数都属于局部冒落及浮石伤人，且多发生在爆破后1～2小时内。这是因为岩石受爆破的冲击和震动作用后，有二些发生松动和开裂的岩石，稍受震动或时间一长马上就会冒落。这时如果正好有人站在下面，将被击中。所以在放炮后应加强对采场顶帮的检查和处理。另外，在节假日前后或停工时间较长后，恢复生产时，也应加强对顶帮的检查和处理。

4.2.3处理浮石操作方法不当

由于处理浮石操作不当所引起的冒顶事故，大多数是因处理前对顶板缺乏全面、细致的检查，没有掌握浮石情况而造成的。如操作时撬前面的，后面的冒落；撬左边的，右边的冒落；撬小块的浮石，却引起大面积冒落等。有时因为操作工人的技术不熟练，处理浮石时站立位置不当，当浮石下来时无法躲避而造成事故。也有一些事故是由于违反操作规程，冒险空顶作业，违章回收支柱而造成的。

巷道内松石冒落多半发生在距工作面10米以内，采场内松石冒落多半发生在采场顶板并不太高的情况下。

4.2.4冒险作业，人员管理跟不上

  目前，在井下从事采掘一线作业的职工中，绝大多数是农民协议工。由于受经济利益的驱动以及人员素质的参差不齐等原因，这些协议工只顾埋头挣钱，不注意安全。一些基层管理人员对所带施工队伍要求不严、纪律松驰、应付工作、安全管理不善，发现隐患时不及时加以处理，同时矿山不况皮.2一天钟和掘进工的技术不熟练等造成的。主要管理人员对顶板不重视，或重视程度不够，没有行之有效的顶板管理办法和监督约束机制，以致顶板管理松懈，往往小问题引发大事故。

XXX铜矿井下使用的新工人多，对井下作业环境不了解，又缺少安全知识技能的培训，新老交替衔接不上，不能及时有效地“敲帮问顶”而引发事故。

4.2.5支付不当，不及时或缺少支付

采场工作面或大断面掘进，支护方法不合理或支护不及时，是导致冒顶事故的另一个主要原因。当工作面附近的顶板岩石比较破碎，构造比较发育时，支护方法不合理或支护不及时，极易燃易爆造成顶板突然冒顶或片帮，引发事故。

支架不及时或缺少支架。一般在巷道掘进时，遇到有岩石情况变坏，有断层破碎带的时候，如不及时加以支付，或采场缺少支架等，均易引起冒顶片帮事故。

4.2.6松石检撬技术落后

  “敲帮问顶”是一项灵活有效的松石检测方法，目前仍在井下矿山广泛使用。但撬棍检查处理松石时，有一定的局限性。资料表明，当松石厚度大于0.4米，面积大于1.5平方米时，“敲帮问顶”已无济于事。国外一些先进矿山企业在使用“敲帮问顶”时，还同时使用超声探测、红外线辐射检测等先进检测方法。但在我国由于受到技术、经济条件的制约，大多数都是单纯使用撬棍来“敲帮问顶”，明显存在着松石检测不彻底及检测人员的人身安全受威胁等缺点。

4.2.7顶板支护质量不过关

  现在井下矿山广泛采用素喷、锚喷、锚网喷等多种支护形式，但仍然发生冒顶事故，

其主要原因是支护质量不过关，如管缝式锚杆楔入位置不当、砂浆锚杆注浆不饱满、钢筋网编制不规范、喷浆厚度不达标且出现开裂、失脚等，导致支护质量不过关，存在隐患。另外一些巷道支护不及时，暴露面积太大、太长等都使矿山顶板维护的有效性受到较大影响。

4.4个人防范

4.4.1工人安全意识差， 麻痹大意

有些工人自以为工作时间长，凭经验办事，对安全工作掉以轻心，不注意消除身边的事故隐患，以致发生事故。

4.4.2防护用品使用不当

 在矿井内作业时，由于没有正确使用防护用品而使冒顶事故扩大化的比例常有发生。如有的工人安全帽没系带，低头时安全帽落下，正好被顶板冒落的浮石击中，造成伤亡事故。或者由于安全帽带没按要求系好，冒落浮石砸落安全帽，使人员受伤等。

第五章 安全对策及预防措施

5.1根据矿床地质条件，合理选择采矿方法和采场布置。

要加强矿井地质工作和采矿方法的实验研究，对原设计的采矿方法不断进行改进，找出适合本矿山不同地质条件下的高效安全的采矿方法，加大采矿强度，及时处理采空区。要控制好采场顶板的稳定性，必须要有一个合理的开采顺序，因此要合理确定相邻两组矿脉的回采顺序；要根据不同的地质条件和采矿方法，严格控制采场暴露面积和采空区高度等技术指标，使采场在地压稳定期间采完。

天井、漏斗等应布置在矿床的下盘，避免破坏上盘，造成片帮。开采时，要严格按采掘顺序，自上而下，由远而近，有计划的回采，尽量减少顶板暴露时间，加快采矿速度，缩短回采周期。对各种采矿方法均制定具体的安全技术操作规程，建立正常的生产秩序，正常的作业制度。

5.2减少爆破对巷道稳定性的影响。

主要措施包括：①采用空隙间隔装药，减少爆破裂隙；②形成减震带，减少爆破震动。在生产实践中，往往在巷道或边坡一侧的爆区边缘，凿一排较密而不装药的空孔，利用孔空减弱爆炸应力波的传播；③减少炸药用量，采用毫秒电雷管起爆，由于各炮孔所产生的爆破震动相互抵消，使总的爆破震动有所降低；④控制爆破作用方向。迎向最小抵抗线的爆破震动，要比背向间最小抵抗线方向的爆破震动小0.8～2倍；⑤减少大爆破所产生的冲击力，减少爆破对采场底部结构的破坏等。

可用地质力学的方法来分析矿区地质构造的类型和历史，结合矿区的开采情况和地压观测的结果，从地质力学的角度划定矿区和地压活动危险区，从而使地压观测的选点和设计比较合理，可提高地压观测的效果。在地压观测的仪器方面，矿山可使用一种、两种或多种仪器同时进行观测，使用得比较普遍的有地音仪、声波仪、光应力计、地震仪等，其中地音仪的推广使用更为普遍。

5.3按照安全技术操作规程作业，建立正常的生产秩序和作业制度，加强职工安全技术教育、培训，提高职工安全防范意识和技术水平。

对基层管理人员和作业人员要定期进行安全技术培训，使他们了解地质构造、地压、支护、松石处理等方面的技术知识和顶板管理的基本知识，提高职工安全技术素质，搞好顶板管理。另外，对于新入矿职工，要由技术熟练的老职工带领，认真讲解实践经验、安全技术操作规程及安全注意事项，尽快适应工作环境，提高操作人员的技能素质和水平，提高操作人员处理突发事故的能力。

5.4加强采场顶板观察、检查，加强顶板管理，重视巷道的支护与维修工作。

一方面根据已掌握的地质资料，加强现场顶板管理。同时要对采场矿岩情况经常进行检查，及时掌握其变化规律，根据不同情况，采取相应的预防措施。发现岩石松软时，应及时支护，尽量避免在空顶下作业。采场和附近作业点放炮后，应仔细地检查采场顶帮的岩石和支护。检查时人要站在安全的地方，由外向里用尖头长钎子或带矛头的长竹竿撬下松动的岩石。检查处理完毕，再通知其他人员进入采场作业。

工作面的距离不得超过3m，如顶板很松软时还要缩短，同时在掘进工作面与永久支架之间，还必须架设临时支架。此外必须加强掘进工作面的顶板质量，对所有井巷为了防止松软岩层掘进工作面的顶板冒落，永久支架落后于掘进进行定期检查，如发现有弯曲、歪斜、腐朽、折断、破裂的支架时，必须及时进行修理和更换。

此外，采用描杆支护，喷射混泥土支护，喷锚联合支护等方法维护顶板。这样能加固围岩防止岩石风化，增大岩石内集力，对防止岩层松动，围岩破坏和顶板冒落能起巨大作用。

5.5科学合理地布置巷道及采场的位置、规格、形状和结构

1）、要避免在地质构造线附近布置井巷工程，因为垂直于地质构造线方向的压力最大，是岩体产生变化和破裂的主要因素。合理选择井巷（洞室）位置、断面形状和大小，包括，巷道布置应避开松软岩层，尽量在坚硬均质的岩体内通过，避免在应力集中区布置巷道，尽量使巷道、洞室的轴向与岩石弱面的走向直交或斜交（大于45～65o）。

2）、要避免在断层、节理、层里破碎带、泥化夹层等地质构造软弱面附近布置井巷工程。因为在这些地方布置的工程更易产生冒顶。如井巷工程必须通过这些地带，也应采取相应的支护措施或特殊的施工方案。

3）、井巷，采场的形状和结构要尽量符合围岩应力分布要求。因此，井巷和采场的顶板应尽量采用拱形。因为围岩的次生应力不仅与原岩应力和侧压系数有关，而且还与巷道形状有关。采用拱形形状时，施工难度不大且顶板压力不会太集中，顶板稳定性较好。

5.6加强顶板管理，提高顶板管理的技术水平

一是加强安全教育和安全技术知识的培训工作，提高各级安全管理人员的技术水平，树立“安全第一”的思想，遵章守纪，建立群查、群防、群治的顶板管理制度。在各工作面备有专用撬棍，设立专人或兼管人员具体负责各工作面的排险工作，设立警告标志，做好交接班制度和列为重点危险源点管理等。

二是结合矿山实际，总结顶板管理的经验教训，从地质资料的提供、井巷设计、井巷维护技术、施工管理，制订出一套完整的井巷施工顶板管理标准，为科学有效地管理顶板提供技术支持。

5.7做好顶板的鉴定与分级管理工作

顶板鉴定是为了更好的掌握顶板情况，更好地管理顶板，做到安全生产。因此，对每一个采掘工作面都应进行顶板鉴定工作。

顶板好坏的不同，则对起管理方法应有所不同。对顶板进行分级管理，是预防冒顶事故的重要措施。

东北某矿山根据顶板岩石的软硬和稳固程度，地质构造的破坏程度，采矿场跨度的大小，顶板岩矿的透水性等的不同，将顶板分为如下三级：

一级顶板。顶板岩石松软，层理节理发达，形成有较大的压碎状态者；有较大的断层和较多的中小断层，或与岩层交错，形成有三角岩体者；采矿场超过规格跨度，或开采最后一个分层时，顶板有较大的参透水者。

二级顶板。顶板岩石较松软，层理节理较发达，断层不多，顶板有时出现小型三角岩体，或有局部参水现象者。

三级顶板。节理层不发达，断层不明显，通常使用少量支柱即可进行作业者。

根据顶板级数的不同，采取相应的管理方法。

总之，对顶板的鉴定和分级管理，可更好的管理危险顶板，便于采取有效措施，防止冒顶片帮事故的产生，是一项保证安全生产，预防冒顶伤亡事故的好办法。

5.8及时处理采空区

根据矿山与地压危害做斗争的实践经验，及时充填，支护和崩落采空区。

深入进行调查研究，正确处理生产和空区的辩证关系，认真执行矿山技术政策，发动员工，制定出切实可行的空区处理方案，进而采取合理的支护，充填，采矿顺序和采矿工艺过程，以及可靠的安全措施。

切实搞好采空区的处理，是预防地压危害，防止大冒落事故的重要措施。

5.9加强对顶板浮石的检查与处理

浮石是采矿场和掘进工作面爆破后极为常见的普遍存在的，对浮石的检查与处理是一项经常性的重要工作，做好浮石的检查与处理是确保安全，防止浮石掉落造成伤亡事故的主要措施。

5.10注意观测顶板冒落预兆，防止发生大面积冒顶事故。

大多数情况下，顶板冒落之前都会有些预兆，如顶板岩石下沉、支架发出爆裂声、发生折断；顶板岩石发出破裂和撞击声；顶板有岩石碎块掉落，以及涌水、淋水量增大等现象。一旦发现采场有大面积冒顶的征兆，应立即停止采场作业，马上撤离作业区内的人员。

顶板冒落的观测方法有木楔法、标记法、信号柱法等。木楔法就是在顶板裂隙中钉入一块小木楔(或小金属楔)，如果顶板变形、裂隙增大，小木楔会自动落下或松动，说明顶板有冒落危险。标记法是将黄泥、油漆、水泥砂浆抹在顶板裂隙上，观察其变化，也能反映出顶板变形情况。信号柱法是在采场每隔7～10m用兰根毛竹(或木柱)支撑在顶底板之间，如果发现毛竹(或木柱)压裂，发出响声，说明顶板下沉有冒落危险，应立即将人员撤离采场，然后制定安全措施进行支护。

巷道掘进顶板管理

(1)合理选择井巷(洞室)位置、断面形状和大小，包括，巷道布置应避开松软岩层，尽量在坚硬均质的岩体内通过，避免在应力集中区布置巷道，尽量使巷道、洞室的轴向与岩石弱面的走向直交或斜交(大于45～65º)。

(2)正确采用支护形式是一种新的支护技术，主要包括锚杆支护、喷射混凝土支护、锚杆——喷射混凝土支护或喷射混凝土——金属网相结合的锚喷支护等。

(3)减少爆破对巷道稳定性的影响。主要措施包括：①采用空隙间隔装药，减少爆破裂隙；②形成减震带，减少爆破震动。在生产实践中，往往在巷道或边坡一侧的爆区边缘，凿一排较密而不装药的空孔，利用孔空减弱爆炸应力波的传播；③减少炸药用量，采用毫秒电雷管起爆，由于各炮孔所产生的爆破震动相互抵消，使总的爆破震动有所降低；④控制爆破作用方向。迎向最小抵抗线的爆破震动，要比背向间最小抵抗线方向的爆破震动小0.8～2

掘进工作面冒顶事故的处理

在处理垮落巷道之前，应采用加补棚子和架挑棚的方法，对冒顶处附近的巷道加强维护。在维护巷道的同时，要派专人观察顶板，以防扩大冒顶范围。处理垮落巷道的方法有木垛法、搭凉棚法、撞楔法、打绕道法四种。

1）木垛法

    这是处理垮落巷道较常用的方法，一般分为“井”字木垛和“井”字木垛与小棚相结合的两种处理方法。

2）搭凉棚法

    冒顶处冒落的拱高度不超过1m，且顶板岩石不继续冒落，冒顶长度又不大时，可以用5—8根长料搭在冒落两头完好的支架上，这就是搭凉棚法。然后，在“凉棚”这个遮盖物的掩护下进行出矸、架棚等项工序。架完棚以后，再在凉棚上用材料把顶板接实。

3）撞楔法

    当顶板岩石很碎而且继续冒落，无法进行清理冒落物和架棚时，可采用撞楔法处理垮落巷道。

 4）打绕道法

 当冒顶巷道长度较小，不易处理，并且造成堵人的严重情况时，为了想办法给被困人员输送新鲜空气、食物和饮料，迅速营救被困人员，可采取打绕道的方法，绕过冒落区进行抢救。

第六章 冒顶事故时的自救和互救

6.1采面冒顶时的避灾自救措施

1）迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆，而当时又难以采取措施防止采面顶板冒落时，最好的避灾措施是迅速离开危险区，撤退到安全地点。

2）遇险时要靠帮贴身站立或到木垛处避灾。从采面发生冒顶的实际情况来看，顶板沿岩壁冒落是很少见的。因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险者应靠岩帮贴身站立避灾，但要注意帮壁片帮伤人。另外，冒顶时可能将支柱压断或摧倒，但在一般情况下不可能压垮或推倒质量合格的木垛。因此，如遇险者所在位置靠近木垛时，可撤至木垛处避灾。

3）遇险后立即发出呼救信号。冒顶对人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险者应立即采用呼叫、敲打（如敲打物料、岩块可能造成新的冒落时，则不能敲打，只能呼叫）等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救护人员和撤出人员了解灾情，组织力量进行抢救。

4）遇险人员要积极配合外部的营救工作。冒顶后被岩石、物料等埋压的人员，不要惊慌失措，在条件不允许时切忌采用猛烈挣扎的办法脱险，造成事故扩大。被冒顶隔堵的人员，应在遇险地点有组织的维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作，为提前脱险创造良好条件。

6.2营救被冒顶埋压遇险人员的措施

1）保障营救人员的自身安全。营救工作要在灾区中的领导和有经验老工人的指挥下进行。营救人员要检查冒顶地点附近的支架情况，发现有拆损、歪扭、变形的柱子，要立即处理好，以保障营救人员的自身安全，并要设置畅通、安全的退路。

2）因地制宜地对冒顶处进行支护。要根据顶板垮落的情况，在保证抢救人员安全和抢救方便的前提下，因地制宜地对冒顶处进行支护。在采面局部冒顶埋压人员时，可用掏梁窝，悬挂金属顶梁，或掏梁窝，架单眼棚等方法进行处理。棚梁上的空隙要用木料架设小木垛接到顶，并插紧背实，阻止冒顶进一步扩大。

3）营救埋压人员。在检查架设的支架牢固可靠后，要指派专人观察顶板，才能清理被埋压人员附近的冒落岩石等，直到把遇险人员从埋压处营救出来。在营救过程中，可用长木棍向遇险者送饮料和食物。在清理冒落岩石时，要小心地使用工具，以免伤害遇险人员。如果遇险人员被大块岩石压住，应采用液压起重气垫、液压起重器或千斤顶等工具把大块岩石顶起，将人迅速救出。

6.3独头巷道迎头冒顶被堵人员避灾自救措施

1）遇险人员要正视已发生的灾害，切忌惊慌失措，坚信领导和工友一定会积极进行抢救。应迅速组织起来，主动听从灾区中班组长和有经验老工人的指挥，团结协作，尽量减少体力和隔堵区的氧气消耗，有计划地使用饮水、食物和照明等，做好较长时间避灾的准备。

2）如人员被困地点有电话，应立即用电话汇报灾情、遇险人员数和计划采取的避灾自救措施。否则，应采用敲击钢轨、管道和岩石等方法，发出有规律的呼救信号。并每隔一定时间敲击一次，不间断地发出信号，以便营救人员了解灾情，组织力量进行抢救。

3）维护加固冒落地点和人员躲避处的支架，并经常派人检查，以防止冒顶进一步扩大，保障被堵人员避灾时的安全。

4）如人员被困地点有压风管，应打开压风管给被困人员输送新鲜空气。但要注意保暖。

结 语

非煤矿山冒顶事故的发生是多个不安全因素共同作用的结果。只要我们在实际工作中认真执行安全操作规程。思想上高度重视，从技术上、管理上把好安全关，仔细研究矿山地压状况，认真观察顶板结构，总结冒顶片帮的规律，学会和掌握处理冒顶片帮的安全方法和技巧，落实各种预防措施，矿山的冒顶片帮事故就一定能够控制。

致 谢

首先，我要感谢昆明冶金高等专科学校给我提供了学习的机会，让我的知识和能力有了一个新的提高。然后我还要对昆明冶金高等专科学校关心、支持、帮助过我的老师们说一声谢谢，正是你们谆谆教诲和辛勤培养才让我有机会、有能力去追求、把握生命中更多、更好的机会。在此毕业之际，我要将我最美好的祝愿送给我最爱的母校和最亲的老师：愿母校培养出越来越多的人才；愿老师们身体健康，合家欢乐，桃李满天下！

在论文完成过程中，得到了XXX铜矿安全生产部工作人员的支持，同时还得到了许多朋友和同学的支持和帮助，再此一并致以诚挚的感谢。

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！

参考文献：

【1】中国安全生产科学院编 金属非金属矿山安全教程 安全科学与工程出版中心

【2】云南达亚有色金属有限公司 云南达亚有色金属有限公司XXX铜矿安全现状评价报告 非煤矿山安全评价中心