地下矿山顶板安全管理分级的思考

地下矿山顶板安全管理分级的思考

地下矿山顶板安全管理分级的思考

王永清

（武钢矿业有限责任公司程潮铁矿，湖北鄂州436051）

摘要：总结了矿山井下顶板冒落造成事故的三种类型，根据围岩的结构类型建议将地下矿山顶板安全管理分为三级，明确责任，并分析了程潮铁矿井下顶板安全管理方面相应存在的问题，提供了思路供参考。

关键词：地下矿山；顶板冒落事故；分级管理；措施

The consideration of roof safety management rating in underground mine

Yongqing Wang

(Cheng chao Iron Mine, Wugang Minging Ltd. Co., E zhou,Hubei,436051)

Abstract: In this paper, three kinds of the roof caving accidents are summarized in underground mine. According to the structural types of surrounding rock, it is suggested that the roof safety management is divided into three ratings and the responsibility is determined. At the same time, the relevant existing problems are analyzed in the underground roof safety management of Cheng chao Iron Mine, which provides the thought for reference.

Key words: underground mine accidents of the roof caving rating management measures

1 引言

有资料显示【1】，在国内的矿业事故、交通事故、爆炸事故、火灾、毒物泄露和中毒、建筑事故等六大类安全事故当中，矿山事故就占到了60％，其次是交通事故。而其中，井下矿山的顶板冒顶片帮、爆炸、透水、煤与瓦斯突出、炮烟中毒、火灾、矿车脱轨跑车等七大类事故中，顶板事故又占到了26.5～30% 。以武钢程潮铁矿来说，从最近两年事故统计的情况看，顶板的冒顶片帮事故占到了轻微伤以上事故的31％，而重伤级以上的事故大部分集中在巷道顶板的冒顶片帮，显示井下顶板的安全管理在矿山安全管理中占据着重要的地位，务必引起安全管理人员的高度重视。

2 顶板冒落事故类型

顶板冒落事故，最常见的就是井下巷道的顶板（含两帮）浮石的非预期冒落直接对在现场作业的设备以及人身的伤害，如程潮铁矿2002年的“2 . 15”片帮伤人事故、2003年的“9 . 12”伤人及“9 . 25”死亡事故莫不如此，国内矿山行业所统计的顶板冒落事故，绝大部分即属于这种类型。

图1 程潮铁矿2003年“9.25”事故现场

顶板冒落造成的危害性远不止如此。事实上，当采用房柱法等采矿方法以及在采用矿块崩落法拉底或者无底柱采矿法首采之前的放顶时，往往需要形成大面积暴露的顶板。如果管理不善，也容易因为顶板的大规模崩落形成冲击波、岩爆等，造成严重的设备及人身伤害事故，甚至是矿山灾难。国内最典型的如2001年广西的“5 . 18”合浦县恒大石膏矿重大冒顶事故。原因就是由于主要巷道护巷矿柱明显偏小又不进行整体有效支护，加之矿房矿柱留设不规则，随着采空面积不断增加，形成局部应力集中。在围岩遇水而强度降低情况下，首先在局部应力集中处产生冒顶，之后出现连锁反应，导致北翼采区大面积顶板冒落，通往三水平北翼作业区的所有通道垮塌、堵死，造成29人死亡、直接经济损失456万元的特大事故。

此外，由于井下巷道顶板的冒落，还可能由此引发一系列的继发性事故，如造成风路堵塞致使作业人员炮烟中毒；沟通附近的水体造成淹井。典型例子如2003年的吉林省白山市“7 . 1”冒顶事故。事故原因就是：白山市社保公司道清小井有关人员在停产整顿期间下井维修绞车道时，发生冒顶（塌陷）事故，埋住５人。在抢救过程中，因安全措施采取不当，采煤巷道冒顶后，上层已经被废弃的另一条采煤巷道中的积水泄漏，抢救人员又有１６人被埋，最后确认被埋井下的２１人全部遇难；又如顶板冒落如引起流沙涌出时会造成地面的沉降。典型例子如2003年上海

地铁线“7 . 1”事故。事故直接经济损失1.5亿元左右，而且造成地铁4号线几乎要改线。

3 顶板围岩的结构类型

井下巷道顶板冒落事故的发生，直接的原因就是巷道顶板围岩在开挖过程中及开挖完成后卸荷回弹变形松动。如果浮石脱离顶板围岩并正巧伤及作业的人员及设备，就造成冒顶事故。轻者皮肉之苦，重者车毁人亡。因此，顶板管理的第一要务就是，在巷道开挖前以及开挖过程中结合地勘、生勘资料以及地质编录资料等，对顶板围岩结构类型有一个大致的了解，初步判定开挖后可能出现的变形破坏型式，并据此确定相对合理的支护方式，如喷浆、锚杆(索)、砼、钢支架甚至联合支护方式如喷锚网联合支护，以及后期的补强支护等。

按照岩体中结构面对围岩的切割状况，将顶板围岩的结构类型划分为4大类和8个亚类【2】，如下。

按照分类表，当初步确定了井下巷道的顶板围岩的结构类型之后，我们就可以开始对稳定性不同的顶板进行管理级别的分类。

4 顶板管理级别的分类

分类的目的，就是对顶板安全状况进行风险评估（Risk Assessment）,以便为后续的顶板安全管理职责划分做准备。这样做的目的，不仅仅是为了明确责任，避免出现事后笼统扯，而且有利于优化顶板管理的人力资源，避免出现管理职能因错位造成的浪费或者不足。当然，分级也是相对的，主要分清各个管理层次谁主谁次的问题，不存在绝对的排他性，这一点需要在具体的操作中把握。

按照顶板围岩的结构类型不同，建议将矿山井下顶板的安全管理分为三级，即由低到高的三个层次。

4.1 第一级Ⅰ、Ⅱ类顶板——班组级的自主管理

如果巷道顶板围岩的结构类型判定为Ⅰ、Ⅱ类，即顶板呈整体块状结构或层状结构，说明顶板安全状况很好或者较好，开挖后顶板将不会出现明显变形或者变形不足以构成冒顶安全问题。在这种情况下，顶板即使出现浮石，体重小也很小，分布也局限于个别部位。因此，顶板管理可以主要交由所在的施工班组自主管理，工段及以上级别只行使检查督促班组的职能。即主要是：班组进班后开机操作前，先用撬棍处理顶板（两帮），即所谓的“敲帮问顶”。具体操作程序详见操作工的技术规程和安全规程。事实说明，对这种低层次的顶板安全管理，车间以上级别不可能也完全没有必要实行大包大揽式的管理，因为从经济学的角度看，一是如果车间投入过多的精力，管理带来的成本太高不合算，而班组安全管理职责荒废，也是一种安全管理资源的闲置；同时班组心理上会养成依赖思想，有百害而无一利。

现场情况表明：当围岩稳定状况较好时，只要严格遵循班组级自主的管理的程序，特别是严格执行“敲帮问顶”程序，顶板安全管理完全可以受控，顶板冒落伤人事故可以避免。反之，如果施工班组长时间在顶板“敲帮问顶”上麻木不仁，心存侥幸，也有可能出现浮石冒落伤人事故，如程潮铁矿的“9 . 12”冒顶事故就是很典型的案例。

4.2 第二级Ⅲ、Ⅳ类顶板——车间以上级的顶板专项管理

如果巷道顶板围岩的结构类型判定为Ⅲ、Ⅳ类，即顶板呈破碎结构甚至散体结构，说明顶板安全状况较差甚至很糟糕，巷道开挖过程中以及开挖后使用过程中会随时出现新的变形破坏，顶板浮石经“敲帮问顶”处理后重现的频次很高，随机性强，块度也从小到大甚至巨块。这种情况下，顶板管理职责的重心必须从班组的自主管理转移到车间以上级的顶板专项管理。即：顶板管理除班组的日常“敲帮问顶”以外，应以专业顶板工的顶板检查，支柱工、维护工及砼支护工等的专业维护为主。事实说明，对这种难度较高的顶板安全管理，如果完全交由班组自主管理，投入高，效果差，性价比很低，从安全经济学角度看不合算，硬要如此是不负责任的表现；反之，交由专项管理则可以方便车间调动各工段的专项安全管理资源，效果相对较好。

在这类顶板专项管理中，有一类特别的顶板管理内容，即断层破碎带的顶板管理。对程潮铁矿近两年顶板事故的统计分析表明，绝大部分事故就是在断层破碎带下作业而造成的，由此可见过断层破碎带的顶板安全管理又是这类顶板管理的重中之重。

过破碎带时顶板管理难度大，在于当在破碎、散体结构的岩体中开挖及回采作业时，由于围岩受各种断层构造以及节理的切割，随着开挖及回采引起的地压变化，新的地压显现不断出现，巷道变化明显。因此，这期间的顶板管理，由于专业性较强，除了作业人员的日常管理之外，重心应该转移到工段以上级的专业顶板管理甚至车间及矿级的专