浅析井下采矿工程中存在的安全问题及应对措施

引言

随着浅部资源日益枯竭，金属矿山开采逐渐向深部转移，井下开采已成为主要开采方式。不同的井下采矿方法具有各自的技术特点，科学选择合适的采矿方法对于保证矿山安全生产、提高资源回收率、降低开采成本具有重要意义。近年来，随着机械化、自动化和信息化技术在采矿工程中的广泛应用，传统采矿方法也在不断创新。本文旨在系统分析金属矿山井下开采中的主要采矿方法，探讨各种方法的适用条件及发展趋势，为矿山企业采矿方法的选择提供参考。

1 井下采矿工程中瓦斯事故的成因及特点

地质条件复杂多变是瓦斯事故频发的主要原因之一，尤其在南方地区，煤层瓦斯含量普遍较高，渗透率低，导致瓦斯难以自然排出，增加了瓦斯爆炸的风险。矿井通风系统设计不合理，如部分区域风速低于 0.25m/s ，风机功率不足导致井下风量仅为设计值的 80% ，瓦斯浓度长期超标。设备维护不足，瓦斯监测设备故障率高达 15% ，显著增加了瓦斯泄漏和爆炸的可能性。 1/4 的矿井缺少完善的安全规程，约四成的矿井缺少有效的应急预案，难以在瓦斯事故发生时迅速处置。老化的采矿设备和不完善的安全监控系统也是关键因素。2005年统计数据显示，特大瓦斯爆炸事故中有22 起因通风系统不合理导致瓦斯积聚。为预防瓦斯事故，需定期更新设备，完善监控系统，优化通风网络。

2 矿山井下开采采矿方法

2.1 空场采矿法

在坚硬稳定的围岩条件下被广泛应用的采矿方法之一是空场采矿法，其基本原理在于开采期间对采空区予以保留而不做处理，依靠岩体自身所具备的强度来维持采场的稳定状态。全面采矿法、房柱采矿法以及分层空场采矿法等都属于这种采矿方法所涵盖的主要类型。其中，全面采矿法具有操作简单的特点，适用于小型矿体的开采；房柱采矿法凭借保留矿柱对顶板进行支撑的方式，达成大面积回采的目的；分层空场采矿法则是把矿体划分成多个水平分层，进而逐层开展开采作业。空场采矿法所拥有的主要优势体现为生产成本处于较低水平、回采率颇高、机械化程度易于实现提升，尤其适合稳定性良好的薄矿体以及中厚矿体的开采工作。然而，该方法同样存在着较为明显的局限之处，比如对岩体稳定性有着较高的要求，在软弱围岩条件下并不适用；采空区面积若是过大，便会增加顶板冒落的风险；而且长期保留下来的采空区有可能引发地表沉降等一系列安全方面的问题。在应用过程当中，矿井人员需要借助详细的岩石力学分析来确定合理的采场参数，以此确保开采过程兼具安全与效率。

2.2 充填采矿法

充填开采就是利用充填材料，在落矿和运输过程中，对采空区进行充填。充填物的主要功能是对采空区两边岩层提供支撑，并为上面分层开采奠定基础，这种处理方式更适合于围岩和矿石稳定性差的矿体。充填法可以缓解由工作面支撑压力引起的矿山压力，提高巷道的维修状况，极大地防止了地面的变形，提高了回采率。在采矿法中，充填工艺是一个十分重要的过程，它是一次对老空区进行治理，对老空区进行有效控制，为开采提供有利的条件。

2.3 崩落采矿法

以利用重力作用来实现采矿的崩落采矿法，是对矿体或围岩的崩落加以控制，使其能有序进行的一种方法，主要涵盖顶柱崩落法、分段崩落法以及大块崩落法几种。就顶柱崩落法而言，在回采期间，是凭借对顶板进行定向崩落的方式来对采空区予以管理；分段崩落法是把矿体划分成多个分段，然后按照自下而上的顺序展开崩落开采作业；大块崩落法则是一次性让大块的矿体发生崩落，这种方法适用于大型且品位低的矿床。崩落采矿法的关键所在是崩落控制技术，像爆破参数的设计、崩落节奏的把控以及放矿顺序的管理等都包含其中。该方法有着生产能力较大、机械化程度偏高、成本相对较低的特性，尤其适合对大型低品位矿体开展大规模的开采活动。崩落采矿法适用于那些岩石比较松软、易于出现崩落情况的矿体，或者是地表无需加以保护的区域。不过，此方法也存在着较为明显的局限之处，比如资源的回收率是相对偏低的，矿石的贫化率比较高；地表会出现大面积的塌陷情况；采场中的粉尘以及瓦斯浓度相对较高，对通风的要求是很严格的。

3 井下采矿工程安全问题的应对措施

3.1 加强地质勘查工作

在进行井下采矿工程之前，必须加强对矿区的地质勘查工作。通过采用先进的地质勘查技术，如地质雷达、地震勘探等，详细了解矿区的地质构造、岩石特性、水文地质条件等信息。根据勘查结果，制定合理的采矿方案和安全措施，对于地质条件复杂的区域，要提前采取加固、支护等防范措施。例如，在遇到断层、破碎带等地质构造时，可以采用超前支护、注浆加固等方法，提高岩石的稳定性，防止冒顶片帮事故的发生。

3.2 加强矿井安全建设，完善采矿安全管理体系

随着企业规模的不断扩大，开采深度也越来越大，随之而来的安全问题也越来越多。因此，需要加强对井下安全生产管理工作的重视程度，采取有效措施，做好井下安全防护工作，从而确保人员生命财产的安全。此外，还需要建立起科学合理、切实可行的管理制度，充分发挥领导干部的带头作用，不断提高从业人员的素质与技能，降低事故发生的概率，使企业能够顺利平稳地运行下去。

3.3 加强安全培训

定期开展的安全培训课程旨在提升从业人员的安全意识和操作技能，确保每位员工对瓦斯事故的预防与应急处理措施有深刻理解。课程内容涵盖使用瓦斯检测仪器实时监测井下瓦斯浓度，确保其始终低于 1% 的安全阈值；定期举行瓦斯爆炸应急演练，模拟真实事故场景以提高员工的应急反应能力；详细讲解并演示安全操作规程，确保员工能够正确操作设备，有效避免引发瓦斯爆炸的火源。通过这些培训措施，构建一个安全稳定的工作环境。

3.4 复合采矿方法的发展

复合采矿方法作为一种创新趋势，其不是简单地在不同区域应用不同采矿方法，而是将多种基本采矿方法的技术元素有机融合，形成新的采矿工艺体系。例如，“分段空场 - 崩落法”结合了分段空场法的高选择性及崩落法的高产能优势。复合采矿方法的发展源于矿床条件的复杂多变性以及开采要求的多元化，特别适用于深部复杂矿体或城市下伏矿体的开采。矿井人员在应用复合采矿方法时，需要综合考虑矿体形态、围岩性质、地压条件、地表保护要求等多种因素，通过系统工程的思想，优化各工艺环节的衔接。其最大的优势在于能针对不同条件下的具体问题提供定制化解决方案，提高资源回收率，降低开采成本，减少环境影响，成为采矿方法发展的重要方向。

结语

井下采矿工程的安全问题关系到人民生命财产安全和企业的可持续发展。通过对井下采矿工程中存在的安全问题的分析，提出了一系列应对措施。在实际工作中，企业应高度重视井下采矿工程的安全管理，将各项安全措施落到实处，不断提高井下采矿工程的安全性，减少安全事故的发生，实现矿产资源的安全、高效开采。

参考文献：

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