我国非煤矿山安全生产现状与技术发展探究

我国非煤矿山安全生产现状与技术发展探究

李丁

北流市路宝水泥有限公司  广西玉林  537403

摘要：采矿业是国家经济快速发展的重要基础，但安全条件差、技术地质风险大、矿难严重的严峻形势，严重制约了中国采矿业向纵深规模化发展。根据深部矿山及地质灾害高风险因素与隐患，提出引入高科技手段开展深部矿山及地质灾害监测预警工作，增强矿山基本安全保障能力是管控与预防安全风险，降低灾害损失，增强企业市场竞争力之关键所在。

关键词：非煤矿山；安全生产现状；技术研究

引言

中国的非煤采矿业约占全国GDP的1%，是中国经济迅速发展的重要基础。但中国的非煤矿山行业存在严重的事故和灾难，每年约有3000人死于各种矿难、据统计，工业事故带来的直接与间接经济损失在GDP中占比为1—1，按照这些测算，我国非煤矿山事故带来的年经济损失高达11-26亿人民币。采矿业安全条件较差，存在诸多技术及地质隐患，事故严重的严峻形势，严重制约了中国采矿业向深层次、集约化的大规模发展。

一、非煤矿山的安全生产史程

    我国采矿业安全生产的发展历程可以分为三个时期。

（一）安全生产管理体制的初期（1949-1965年），1952年第二次全国工人安全会议明确要求实行“安全第一”的方针和“管生产必须管安全”的原则。在此期间，在劳动部门的全面监督和行业部门的特殊管理下，建立了安全体系，工人的安全状况有了很大的保障。

（二）文化大革命（1966-1977）。安全规章制度被视为 "控制卡和压力"，政府和企业以前对安全管理没有控制权，导致了许多事故。

（三）恢复与创新发展时期（1978—1991）这个时期由三个明显的时期组成：第一阶段为恢复、巩固、提高时期。治理经济环境和整顿经济秩序为强化安全生产管理营造一个较好的宏观环境。国家颁布实施《矿山安全监察条例》和《职工事故报告和管理条例》，设立国家安全生产委员会使工矿企业事故发生次数下降；第二个阶段是建立社会主义市场经济的调整阶段（1992-2002年）。2001年初，国家安全生产监督管理局成立，实行统一的垂直管理；2002年11月，《安全生产法》颁布，将安全生产管理纳入立法。但是，由于经济体制的快速工业化，特别是小型私营企业的快速发展，工业安全方面出现了一些新的情况和问题，安全形势更加反复。党的十六大以来，在法律制度、体制、机制、投资等方面采取了多项措施加强职业安全，死亡事故的增长受到了限制。

二、非煤矿山安全生产的特点

    对不同时期和阶段的事故统计分析表明，非煤矿山安全生产具有以下特点。

（一）事故总数随着经济增长而增加。在过去50年里，工矿企业的死亡人数普遍增加。然而，2003年出现了一个 "转折点"，随着国内生产总值的持续增长，死亡人数开始下降。

（二）反映死亡和经济活动之间关系的一些相对指标继续下降。目前，工矿企业每10万人中的死亡人数约为10人，其中非煤矿山为80.2人，每10万人中的死亡人数在逐年减少，表明中国正在通过完善安全法和加大监管力度，不断加强和改善安全工作。

（三）严重事故的发生频率在增加。这一现象表明，随着生产量的增加和生产集中度的提高，发生多人死亡和受伤的严重事故的风险也会增加。

三、非煤矿山生产中的主要安全隐患及现状

（一）在高电压、高地温和大钻孔深度的深层采矿中的安全性

    在地壳浅部资源逐渐耗竭的情况下，矿业开发已深入地壳深部，开采深度及开采强度的加大将对矿业生产安全产生的一些问题：岩石爆裂的风险随着开采深度的增加而增加，深部开采突发性水侵的风险增加，加上水侵趋于严重，地温呈上升趋势，通风变得越来越难，深部开采的环境恶劣。

（二）冒顶片帮和塌陷

    由于屋面悬空和屋面坍塌的情况很少，而且经常发生，因此一直是采矿生产中的一个严重安全问题。据统计，2001年矿井发生了1780起屋顶和滑倒事故，死亡人数为2208人，分别占工矿企业事故和死亡人数的15.6%和17.6%。 1987-2005年，矿井事故和死亡人数为1780人。1987年至1999年期间，非煤矿山中因屋顶和滑落造成的死亡人数占死亡人数的44%，每百万吨矿石的死亡人数远远高于西方工业化国家。

（三）对地下水的风险

    地下水危害主要表现为洪水、海水入侵、水资源破坏、地下滑坡和山体滑坡等形式，威胁到矿山安全，甚至矿山的生存。以顾家台铁矿为例，由于屋顶突然被淹，29人死亡，该矿一直未能恢复运营。

（四）废物池、废物堆、滑坡和淤泥流

    许多尾矿和污泥的填埋场由于处置不到位或是因为地形、气候及人为因素的原因，导致坍塌和滑坡，对人的生命、财产和环境造成严重伤害。根据国家经贸委2000年进行的安全检查评估，中国现有的焦油池有三分之一存在已知的问题，有三分之一的焦油池是危险池，大量的焦油池受到病害的影响，没有得到有效的管理，可能发生事故的后果不堪设想。例如，2000年10月18日，位于广西南丹县的鸿图矿业炼油厂尾矿坝突然倒塌，造成下游28人死亡，房屋和土地被毁或被埋。

（五）矿区的不稳定和倒塌

    露天开采在中国的地下矿山中广泛存在，采用露天开采方式的金属矿山比例为30-40%。由于地下空洞的扩大和堆积以及空洞开采造成的塌陷，中国地下矿井的安全生产遭受了很大的损失。据不完全统计，关西省的大山矿在不到5平方公里的面积上有450万立方米的空隙，安徽省铜陵的狮山铜矿也有很大的空隙。甘肃省的白银铅锌矿是一个重大的技术问题，也是未来采矿的严重潜在地质灾害；湖南省的柿竹园富贵多金矿的空隙达170万立方米。矿区沉降面积已达1150平方公里，30多个矿区城镇发生了事故，每年因沉降造成的损失超过4亿元。仅在武安市的团城铁矿，在1989年7月至1998年1月期间就发生了8次矿井沉降事件，摧毁了20多所房屋，造成6人死亡，直接经济损失至少3044.7万元。

（六）采石场的矿坡存在缺陷

    随采石场采深的加大，边坡高度增大，滑坡及其他不稳定现象呈逐年上升趋势。据中国大、中型露天矿山不完全统计表明：不稳定或具有潜在滑坡危险边坡占采场边坡总数的百分之十五到二十，单个采场可达大型边坡的百分之三十。

（七）整体技术水平不高

    中国矿业公司的技术水平参差不齐，矿山的发展也不平衡，选址多，区域不同。从数量上看，集体、城市、私人和个人等小型非国有矿井占绝对多数。由于小矿山设计不规范，开采方式落后，设备水平很低、管理方式比较落后、安全管理制度不够完善、人员素质较低、场地随意性大、违法生产、越界开采、破坏资源、事故与职业病现象相当严重。其次，矿山安全研究机构和科技人员的装备水平和创新能力较低，安全技术的基础工作薄弱，一些造成重大事故的技术关键长期得不到有效解决，安全技术的开发和新技术的推广还没有建立起产业化的体制和机制。安全技术开发与新技术推广尚未建立产业化体系与机制，也未开展灾害隐患情况，灾害预测预报，灾害诱发机制及有关灾害防治工作等方面的系统综合调研，造成我国矿山安全生产工作缺乏有力技术支撑。

    不难看出，以上几个方面的问题，如果管理不善，不仅增加了矿井事故的风险，也使矿井无法顺利地进行正常生产。因此，有必要开展矿山安全和矿山治安的科学技术研究，运用高科技方法实施监测预警，深部开采及重大地质灾害监测预警，隐患排查各项工作。及时实施合理防治措施，实现事故恢复向事故预防转变，使深部开采安全等级和地质灾害防治技术再上新台阶，贯彻“安全第一、预防为主”的安全生产方针，增强中国矿山基本安全能力。

四、非煤矿山的安全技术需求

    影响矿山安全生产的因素很多，主要是自然因素、安全技术装备和人的安全行为的影响，这三个方面中，自然因素是客观存在的，它不以人的意志为转移，它要求我们只遵循客观规律，要求我们用科学技术来控制它。实践表明，只要根据现实情况投入足够的人力、物力和经济资源，并在实践中应用经过验证的有效技术，辅之以适当的立法，完全可以控制自然因素的影响。因此，这也是增加安全科技投入，确保安全生产的科技保障的主要因素之一。

（一）深部开采的岩石力学基础科学和重大灾害的机理、预测和控制的科学研究

    岩石被开挖后，次生应力场会对采石场周围的边坡、巷道或岩石造成变形、移动和破坏。尽管在土压力的机制、在预测与预防领域已开展了大量研究工作并取得了显著成效，但是还有不少问题尚未定论。随开采深度加大，与浅层开采相比，地质特征和矿物压力将发生重大变化，在岩石支撑、开采方法和安全措施方面可能出现新的问题。为了采取有效方法降低或预防地压危害，应积极的运用地压进行开采，去研究和总结深部矿压的规律、地压管理措施和原则、地压变化监测技术。影响矿区压力的因素很多，可归纳为两大类。一是地质因素，即矿山的地质结构、岩石的物理和机械性能、原始岩石的应力状态、挖掘深度、地质构造的发育程度、地下水的活动状况。这是最重要的因素，其中地质构造的发育程度占主导地位，因为地质软弱面，就是截断了岩体的结构面，破坏了岩体的连续性，使岩体强度下降。二是人的因素。最重要的因素是采矿的结构参数、采矿作业的顺序、采矿的强度、支撑方法、爆破量等。不同的矿区有不同的地质条件和采矿方法，所以有些研究必须结合采矿生产实践来进行。

（二）利用GPS和GIS的结合，开发无煤矿安全监测信息系统的研究

    每个过程和环节都与空间和地理要素息息相关 ，如空间和时间分布、灾害的强度和频率、灾害评估等等。GPS技术已被广泛用于全球板块和地壳运动的动态监测、火山活动和大型土木工程结构（如大坝、非常大的桥梁和非常高的建筑物），因为它高度精确，适用于所有天气条件，并可用于连续观测。它也被用于大型结构的动态监测（如大坝、超大型桥梁和非常高的建筑物）。运用GIS提供的强大的空间分析能力，能够开发不同层次和规模的灾害监测平台，如近距离摄影测量和传统的大地测量监测。当与工程和地质结构的信息一起分析时，可以开发出一个灾害监测的早期预警和预报系统，为灾害预防、控制和对突发灾害的快速反应提供决策支持。

（三）开展安全监测、预测和预警的技术和设备研究

    由于采矿作业、灾害和环境退化对地质场地造成的破坏，采矿事故的数量正在增加。例如，地表塌陷、岩石塌陷、矿井边缘塌陷、采石场泥浆流、尾矿坝塌陷、采石场顶板塌陷、道路塌陷、矿区地震、矿岩爆炸、矿区压力、地下突水、深井高温等灾害都是严重的采矿灾害问题。中国的金属矿床地质条件复杂，大水面矿床多，岩溶矿床广，水流大，矿井塌陷和水流频繁。因此，有必要尽快开展安全监测、预测和预警的技术和设备研究，如岩石硬度雷达、地震层析X射线相机、监测热应力的便携式测压器和微震事件监测系统。

（四）加强对尾矿库管理的研究，提高尾矿库的安全运行水平，建立新形势下的尾矿库安全管理制度

    中国的非煤矿山每年产生约3亿吨泥沙，主要储存在约1500个泥沙池中，其中80%在铁矿和有色冶金矿，只有20%在其他部门。这些大坝的最大设计高度为260米，26座大坝高于100米，10座大坝的体积超过了1×108立方米。坝高小于30米的小型水库约占80%。 然而，20%的大、中型水库的容量达到了总设计容量的80%。在这些池塘中，只有不到70%处于正常运行状态。大量的水坝是危险的、有病的或陈旧的，代表着重大的潜在危险甚至是灾难。这些焦油池很多都处于非常重要的位置，有些在主要河流、湖泊和水源的上游，有些在重要的公共交通设施的上游，有些在人口稠密的地区的上游。比如说。设计容量为1.86×108立方米的马家田焦油池位于金沙江畔，设计容量为6.9×107立方米的宝岗焦油池位于古拉河和宝兰铁路上；设计容量为5.5×106立方米的广东大定铁矿焦油池位于著名的新丰江水库上游。云溪牛坝荒地焦油池，设计容积为3×107立方米，位于湛江市上方，距湛江湖250米；小本钢焦油池，设计容积为3×107立方米，位于湛江市内。本钢厂区的小庙沟焦油池，设计容积为1.05×108立方米，池子下游密布着工业和民用建筑。位于城岗的双塔山焦油大坝，设计容积为7.25×106立方米，位于南部白庙村的下游，人口超过1300人，西边是两个工厂的车间和房屋，北边是中小学、工厂和住宅区。

    为了满足沉淀池安全运行的要求，我们对沉淀池排水、细粒沉淀池建设和沉淀池隐患、疾病、事故或灾害进行了深入的调查研究，明确了 "隐患-疾病-事故或灾害 "的转化条件和机制，提出了预防和管理措施。以企业为主体的管理体制，以设计研究院为技术支撑，建立了技术咨询中心、技术培训中心、技术研究与评价中心，有效促进了病险水库的治理，保证了水库的安全运行。

（五）研究通风和个人保护技术

    改变以每人所需空气量作为通风系统依据的做法，采用可吸入粉尘和有毒气体的浓度标准来设计通风系统，研究和制定适应中国国情的工作环境中的化学品、物理制剂和生物相关参数的标准，开发新的个人防护设备（矿工帽）。例如，将一氧化碳转化为二氧化碳的化学改性呼吸器，末端有钢丝加固或钢壳的靴子，以及可将噪音降低20-25分贝的特殊海绵耳塞，以保护工人免受粉尘、高温、噪音等影响。

（六）虚拟现实技术（VR）在非煤矿山安全工程中的应用研究

     VR可以帮助人们了解真实的采矿环境，预测风险，分析和重现典型的矿山事故。这种应用技术的研究和开发对改善矿山安全、矿工对安全保护的理解和系统的优化有很大的实用价值。主要应用包括采矿生产环境风险评估的VR技术、采矿人员技术培训的VR技术、矿山事故调查的VR技术和矿山灾害调查的VR技术。

五、结束语

    安全生产是人类生活的重要问题，应该得到与人、环境等同等的重视。严重的事故不仅会毁掉一个公司，还会对一个国家和家庭造成不可逆转的伤害。中国是一个发展中的社会主义国家，世界人权大会、国际劳工组织大会等国际社会对中国的工业安全非常关注，一些有潜在动机的人对其进行指责和批评；在某种程度上，工业安全已经是一个政治和政策问题；而且，世贸组织非常重视职业安全和健康的管理制度，要求政府开始代表人民的基本利益。世贸组织对职业安全与健康管理体系的强调，也要求各国政府充分认识职业安全与健康问题的重要性、紧迫性和严肃性，将职业安全与健康问题列入重要议事日程，引导和监督企业建立符合国际标准的职业安全与健康管理体系和操作制度，并坚持不懈地解决职业安全与健康问题。

    安全作为一个重要的工作，安全生产是社会进步和人类发展的重要任务。历史经验表明，当管理层非常注重并持续推动安全技术的运用，采用各种技术和组织措施，加强管理时，安全技术就会快速提升，安全形势就会有很大的改善，生产就会稳步发展；反之，安全技术就会停滞不前，事故就会增加，生产就会最终受到影响。

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