铝土矿地质安全影响因素及防治措施解析

摘要：随着经济的不断发展，对矿产资源的需求越来越大，安全是一项长抓不懈的工作，安全生产关系到人民的生命财产安全，关系到国民经济的健康发展和社会稳定。本文结合某铝土矿山分析了影响铝土矿地质安全的主要因素，并提出了相应的防治措施。

关键词：铝土矿，地质安全，影响因素，防治措施

中图分类号： F407.1 文献标识码： A

引言：“安全第一，预防为主，综合治理”是我国的安全生产方针，是矿山永恒的主题，同时也给我们指出了安全工作的重点是以预防为主。本文通过综合分析某铝土矿山影响安全开采的地质影响因素，然后提出相应的防治措施，对该矿山和类似矿山的安全开采具有一定的指导作用和实际意义。

1、铝土矿地质安全问题的背景

随着经济的快速发展，社会对矿产资源的需求量越来越大，矿产企业迎来了更大的发展空间。然而由于迅猛发展的中小型矿山疏于管理，加之小型矿山的开采方法和选矿工艺落后，大多无环保措施，加剧破坏矿区环境。开采环境明显恶化，矿山地质灾害问题日趋严重，潜在的致灾隐患不断增多，且随时可能发展成灾，造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果。严重制约了社会经济的可持续发展。本文针对某铝土矿山的地质安全问题，对安全问题的预防措施作出分析，该矿区内大部分被黄土覆盖，沟壑众多，多呈近南北向，低山坡地植被贫乏。该区属黄河水系，区内沟中大多缺水，周围有两条属季节性河流，雨季河水暴涨，水流湍急；旱季流量显著变小，仅为涓涓细流，甚至干涸，地质条件较复杂。矿区含矿岩系沿走向或倾向呈波状起伏，波状起伏以走向较为明显，这种起伏受褶皱构造和底地形控制，形成沉积无矿、冲刷无矿、漏斗矿。漏斗矿顶面受古地貌的影响亦有下凹现象，从四周向漏斗矿中心倾斜，与基底产状不尽一致。铝土矿的开采坑口工业场地，地表植被破坏，岩体、土体、土石松散堆积物受力平衡破坏失稳，多在水的参与沿下部斜面滑动或急速倾泻。该矿区铝土矿采矿范围比较大，有可能发生滑坡和泥石流，这种地质灾害将使铝土矿的安全开采难度增大。

2、影响铝土矿地质安全的因素

2.1地质构造的影响

2.1.1褶皱的影响

成矿后的褶皱可使矿体变位和形态复杂化，背斜轴部岩石比较破碎，因此在生产过程中容易发生冒顶、片帮掉渣、透水等安全问题。

2.1.2断层和节理的影响

成矿后的断层可使矿体形态复杂化，开采难度增大，使采场容易冒顶、片帮，造成回采工作困难，增加矿石的损失和贫化，甚至造成重大安全事故；同时成矿后的断层容易引起矿坑涌水，断层破碎带多数是地下水的良好通道，尤其是断层透水性较强的岩石或与地下水源相连通且多溶洞时，矿坑的滴水、淋水和涌水增大，甚至造成突然涌水事故，直接影响安全生产。

该矿区绝大部分为第四系所掩盖，矿区南侧二叠系煤系地层大面积出露，北缘寒武系、奥陶系地层出露良好，而中部石炭系、奥陶系地层出露情况不好，仅在中部一带有出露。矿区内无明显大中型褶皱与褶曲构造。区内大小断裂有5条，断裂长500m至1500m，多为正断层，以右旋式(顺时针)为主，此带主要是燕山期造山运动的产物，个别断裂有喜马拉雅构造运动的叠加。采矿工程范围内有四条断层，断层对井下安全开采构成威胁。

2.2地表水和地下水的影响

矿坑突水涌水这是常见的矿山灾害。地表水源和地下水源对生产都会造成不同程度的威胁，地下水或地面水大量涌入，造成井巷被淹、人员伤亡灾难。

2.2.1地表水的影响

铝土矿地下开采山洪也可能冲击矿井。该矿区内的主要河流为季节性河流，旱季时断流，由于河床两岸较为平坦和长期缺乏治理，每当汛期来临，常造成洪水泛滥，洪水也会流入民采井、采空塌陷区，渗漏补给矿层顶底板含水层，或直接溃入井下，将对井下安全开采构成严重威肋。

2.2.2地下水的影响

铝土矿地下开采水害分布有一定规律，它与成矿环境、地质构造、气候及区域水文地质条件等因素有关。从水文地质资料来看，该矿区存在的主要地下水患类型为寒武至奥陶系灰岩水、采空区积水以及断裂构造的突水。因此水文地质条件对矿床开采影响较大，极有可能发生透水淹井事故。

2.3地质条件的影响

铝土矿的开采安全受地质条件的影响，地面和采空区塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区，若保留矿柱不足，或因矿柱受损失，就会造成地面塌陷。该矿区内软弱层面积大，几乎覆盖整个矿区，矿区内软弱层有粘土岩、炭质页岩、泥岩、煤层等。它们的分布广泛普遍，层位相对稳定，但厚度变化大。软弱层岩石颗粒胶结性能很差，力学强度低，岩体质量差至极差，且吸水后膨胀，呈塑性状态，干燥后收缩开裂。有些软弱层极薄且互相迭加又反复出现。因此，矿床赋存于坚硬、半坚硬、软弱、松散岩类中。表现为矿层顶底板岩层强度较低，稳固性较差，属于软弱至半坚硬岩层；第四系砂卵石和风化带发育，民采矿井广布；断裂较发育，水文地质条件复杂，矿床工程地质条件属于中等偏复杂类型。

2.3 瓦斯的影响

瓦斯爆炸是煤矿中最常见的灾害。由于通风不良，使瓦斯积聚发生爆炸，造成井下作业人员伤亡，矿井被毁。该铝土矿上部有两层煤层。煤层的开采对铝土矿的安全造成巨大影响，在采矿过程中，随着采掘活动的进行，上部煤层中的瓦斯可能沿顶板裂隙涌入采掘空间，或顶板垮落后上部煤层的煤直接进入采掘空间释放瓦斯。所以瓦斯矿井己构成该建设项目的重大危险源，必须引起高度重视。同时矿区范围内老窿、旧井巷分布较广，尤其是开采煤矿的废弃老窿、旧井巷区内可能积存有大量瓦斯，对矿井未来的生产构成了严重威肋。该矿井同时作业的采掘工作面较多，通风系统复杂，瓦斯防治必须引起高度重视。

3、铝土矿地质安全防治措施

3.1主要地质构造影响的防治措施

3.1.1在碰到褶皱构造时,必须加强安全生产管理工作,以防事故发生。

3.1.2断层影响井巷掘进，如掘进中碰到宽度较大的破碎带时，必须加强支护，甚至要采取特殊措施才能通过断层。

3.1.3在采场设计中应充分弄清采场内断层情况，认真对待，并采取有效措施，以防止断层对回采工作的危害。

3.1.4在节理发育地段进行掘进工作时，必须加密支护和加强顶板管理，否则容易发生坍塌及顶板沿节理冒落，影响安全生产。所以，在顶板节理发育时，工作面支架不能用顶柱，而要用棚子，且支架要密。当采用锚杆支护时，要垂直节理布置锚杆。

3.1.5在布置掘进巷道和回采工作面时，要与主要节理面垂直。

3.1.6节理是地下水的良好通道，必须加强矿山排水工作，以保证安全生产。

3.2水害主要防治措施

根据水文地质条件及其特点，采用综合、全局、系统的思路和方法，系统考虑矿山基建期和生产期的防治水方案与措施，系统考虑各矿段的开采顺序，采用有利于铝土矿地下开采防治水的开采方案与技术，系统考虑矿井浅部开采与深部开采的防治水方案与技术。开采设计应从寒武至奥陶系灰岩含水层带压开采技术、寒武至奥陶系灰岩含水层防治水技术、井巷工程及采场防治水等方面采取相关措施。本着充分利用地下水资源、当确保矿床开采对当地供水不产生太大影响的原则，在矿山防治水工作中应采用“统筹兼顾，排供结合”的对策。

3.3地质条件影响防治措施

3.3.1针对该矿区复杂的地质条件，在竖井施工及井下中段和其他巷道的掘进过程中，必须加强地质预测预报工作，在接近松软地层及断裂构造地带时，必须采取短掘短支的办法加强支护，防止发生片帮、冒顶事故，以保证施工作业安全。

3.3.2要保证矿区开采的安全，需对矿区上层老窿、采空区、塌陷区的问题进行处理，必须加大人力财力的投入，探清并监测铝土矿上部原老煤窑以及现生产煤矿的采空区范围、空间位置、充填情况、采空区顶板岩层工程地质稳定状态以及冒落变动情况等。对于该矿的开采，应该组织专门的“老煤窑采空区治理专项研究”，对未来采空区编制地下采空区实测图，及时回填采空区，预留合理的安全矿柱。

3.3.3矿山要不断研究改进采矿方法，完善矿房结构要素，设置标志点，地表、井下要严密监测岩体变形、移位等现象，及早发现、及时治理。

3.4与煤供伴生铝土矿开采瓦斯的防治措施

3.4.1在通风、爆破、设备选型、供电等方面均要均充分考虑瓦斯的影响，制定措施，加强管理，防止发生瓦斯事故。

3.4.2根据2004年4月19日施行的国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全生产监察局）第9号令《非煤矿山企业安全生产许可证实施办法》第十条（三）的规定：“开采与煤伴生、共生的金属与非金属矿床的通风条件，应当符合煤矿开采有关安全规程要求”。因此在基建和生产期间应按照《煤矿安全规程》进一步加强瓦斯管理。

4、结束语

对于矿井生产来说，由于面临的安全问题多，安全隐患辐射面广，因此在矿井安全管理过程中首先应该注重细节，即在矿山生产过程中要树立安全无小事的思想，对每一项可能出现的安全问题要从细节制定相应的应对策略；其次，要注重与时俱进，即在安全生产过程中，要时刻关注安全条件、生产条件和地质条件等影响安全生产的条件变化，并且根据变化情况及时制定相应解决方法。

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作者简介：曹家红，男，中国铝业贵州分公司矿山公司安全环保科