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采矿工程中的采矿技术与施工安全研究

【作    者】 王九存,孙飞
【出    处】 《中国金属通报》2024年第05期
【标    签】 采矿工程  开采技术  施工技术  安全管理  工程安全 
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采矿工程中的采矿技术与施工安全研究

王九存,孙飞

摘要:随着全球工业化的不断进步,矿产资源作为各类产业发展的基石,其需求也随之日益增长。采矿工程作为资源开发的核心环节,关乎着矿产资源的高效、经济和可持续开发。然而,在追求采矿效益的同时,施工安全问题不容忽视。事实上,过去数年中,矿难频发、施工事故时有发生,不仅带来了巨大的经济损失,更有众多无辜生命的丧生,这引起了社会、政府以及行业内部的关注。

关键词:采矿工程;采矿技术;施工安全

采矿技术与施工安全是一对相辅相成的概念。先进的采矿技术往往能为工程施工带来更高的效率,同时也能大大减少潜在的安全隐患。反之,若忽视了技术进步,采用过时或者不适合的技术,不仅会影响采矿效率,还可能增加施工中的安全风险。因此,研究采矿技术如何与施工安全相结合、如何在确保安全的前提下持续优化和创新技术,显得尤为关键。

1 采矿技术现状及其发展趋势

1.1 深部采矿技术的挑战与应对


随着地表矿藏的逐渐减少,深部采矿已成为未来矿业发展的必然趋势。然而,深部采矿面临诸多技术与安全挑战,如岩层高温、高压、岩层稳定性差等。这些困难增加了开采难度并对施工人员的安全造成威胁。为应对这些问题,矿业界已投入大量资源进行相关研究。目前的应对策略包括采用更为坚固的支护材料、引进先进的通风冷却系统以及利用高精度的地质探测设备来预测潜在危险。

1.2 自动化与智能化采矿技术的发展

自动化与智能化技术在矿业中的应用正在从理论走向实践。无人驾驶挖掘机、远程控制钻探设备以及基于大数据的矿石分选系统等都开始在一些先进的矿山中得到应用。这些技术不仅提高了生产效率,而且显著减少了人员在危险区域的施工时间,从而增强了矿山的安全性。

1.3 环保与绿色采矿技术的应用

随着全球对环境保护意识的增强,矿业对环境的影响受到了广泛关注。这促使矿业界寻找并采用更为环保的开采技术。例如,利用更加高效的矿石分选技术减少废弃物的生成,应用封闭式循环水系统减少水资源消耗与污染,以及开发低碳、清洁的能源技术以减少温室气体排放。这些技术不仅减少了对环境的负面影响,也为矿山带来了经济上的长期益处。

1.4 高效节能的采矿设备与方法的研究

在资源日益有限的今天,如何更加高效、节能地开采矿产已成为矿业界的共同追求。为此,矿业专家与工程师开发了一系列创新的设备和方法。例如,利用变频技术的矿用电机可以实时调整功率,以满足不同工作环境的需要,从而达到节能效果。同时,采用高效的矿石破碎与分选技术,可以大幅减少无效作业,提高资源利用率。这种对高效节能技术的研究与应用不仅有助于降低生产成本,还有助于矿业的可持续发展。

2 采矿施工中的主要安全隐患

2.1 井下气体与水害的危险性


深部矿井的工作环境天然存在着许多潜在的危险。其中,井下气体和水害是最为关键的两大隐患。甲烷、硫化氢等有毒、易燃的气体在一定浓度下会形成高毒易爆的混合物。这种爆炸不仅可以直接造成矿工伤亡,还会引发火灾,使得井下的环境变得更为恶劣。更为关键的是,这些气体通常难以察觉,矿工们在不知不觉中已经置身于极大的危险之中。同时,地下水害也是井下工作的重大威胁。随着矿井深度的增加,地下水的压力逐渐上升,极有可能造成矿井的突泉或水突。这类事故往往发生得极为突然,水流的高速涌入会冲垮支撑、导致矿井塌陷,进一步加剧事故的严重性。

2.2 地压与岩层稳定性的问题

随着矿体被不断地开采,其上方和周围的岩石结构逐渐失去支撑,岩层稳定性遭受严重威胁。这种威胁的主要表现为地压。当岩石承受的压力超过其本身的抗压能力时,就可能发生塌陷,或者引发更大面积的岩层移动。这种岩层的不稳定性在矿井的顶板和两侧岩壁上表现得尤为明显。顶板的破裂、岩壁的塌陷都可能导致大量的碎石和土壤冲入工作面,造成生命和设备的重大损失。而且,这样的地压问题还可能与水害相互作用,共同加剧事故的严重性。

2.3 采矿设备与运输工具的安全缺陷

矿山设备和运输工具虽然为矿山的生产提供了重要支持,但它们本身也存在众多的安全隐患。尤其是在老旧矿山中,由于长期的使用和磨损,许多设备可能存在各种缺陷。这些缺陷可能会在关键时刻导致设备的故障,进而引发更大的安全问题。而运输工具如升降机、矿车等,它们在高速或超负荷的工作状态下,会出现制动失灵、轨道脱位等问题。这些问题直接威胁到矿工的安全,并造成重大的人员和物资损失。

2.4 人为操作失误及培训不足导致的事故隐患

矿井作业的复杂性要求矿工具备高超的操作技能和充足的经验。然而,由于培训不足或经验不足,矿工会在关键时刻犯下致命的错误。这些错误涉及到设备的操作、安全措施的执行,甚至是日常的维护工作。对于新入行的矿工,由于缺乏经验,其在面对突发情况时反应不及,导致事故的发生。而对于老矿工,长时间的连续作业可能导致其疲劳,进而影响其操作的准确性。无论是哪种情况,人为的操作失误都是矿山事故的重要原因。

3 施工安全管理与监控方法

3.1 采矿现场的安全培训与教育


在采矿行业中,每一位工作者都处于一定的风险之中。面对复杂的工作环境和难以预料的风险,矿工的每一个决策和操作都需要建立在充分的知识和技能基础之上。因此,安全培训和教育显得尤为重要。安全培训在很大程度上塑造了矿工对待工作的态度。通过系统的培训,矿工不仅可以获得对于设备操作、风险识别和应急响应的深入了解,还能培养出遵循标准操作流程的习惯。一个经过良好培训的矿工,会在遇到紧急情况时更加冷静,更能够作出正确的判断和响应。基础的安全知识是每一个矿工都必须掌握的。这包括了对于常见危险因素的了解,如井下的有害气体、地质结构的变化等。这种知识为矿工提供了一个全面的安全视野,使其能够识别潜在的危险,并采取相应的预防措施。操作技能的培训则更加注重实践。矿工在此类培训中会接受严格的实操训练,确保矿工熟练掌握各种设备和工具。这不仅可以提高工作效率,还能够大大降低由于操作失误导致的安全事故。应急处置技能的培训为矿工提供了面对突发情况时的解决方案。在这种培训中,矿工会学习如何迅速识别事故,以及如何在最短的时间内采取有效的救援措施。这对于降低事故造成的损失,甚至挽救生命至关重要。

3.2 事故预防与风险评估体系的建立

事先采取适当的措施,许多潜在的风险都可以被规避或最小化。事故预防与风险评估体系的建立,正是为了满足这个目的,确保矿山的生产过程既高效又安全。风险识别是这一体系的基础。只有明确了可能的危险,才能对其进行有效的管理。这需要对整个采矿过程进行全面的审查,从工作流程到设备操作,从地质结构到矿工的行为习惯,无一不包。专家团队、经验丰富的矿工以及现场观察都可以为风险识别提供宝贵的输入。紧接着是风险评估。不同的风险具有不同的影响和发生概率。通过为每一种风险分配一个评分,矿山可以确定哪些风险是最紧迫的,哪些风险可能带来最大的损失。这样,资源和注意力可以集中在最重要的风险上,确保安全问题得到及时解决。风险控制则关注于如何减少或消除已识别和评估的风险。这可能涉及修改工作流程、更新或替换设备、或为矿工提供额外的培训。在某些情况下,风险可能无法完全消除,但通过适当的控制措施,其影响可以被大大减小。最后,风险监测确保了风险控制措施的有效性,并持续跟踪新出现的风险。通过定期的检查、监控和报告,矿山可以确保风险始终处于可控状态,而任何新出现的问题都可以得到迅速应对。

3.3 实时监控与数据分析的技术应用

在现代矿山工程中,技术正在塑造新的安全文化。实时监控与数据分析为矿业带来了前所未有的机遇,使得安全管理走向了一个更为先进、预测性的纪元。实时监控不仅关乎实时性,而且涉及全面性。传感器、摄像头和其他高技术设备被广泛部署在井下各个关键位置,从而捕捉到的数据不仅限于传统的气体浓度或水位。这些设备还能检测微小的地震活动、温度波动、土壤湿度以及其他可能致使风险增加的参数。通过这些设备,每一次的微小波动都被记录下来,每一个可能的异常都受到关注。数据分析技术则为实时监控所收集的海量数据赋予了意义。使用先进的算法,矿山管理者不仅能了解目前的状况,而且能够预测未来可能出现的问题。例如,通过对气体浓度的历史数据进行分析,可以预测未来几小时内是否有爆炸的风险。同样,对于地震活动的数据,可以预测出可能的岩层塌方或滑坡的风险。这种预测性的方法赋予了管理者前所未有的反应时间,使得管理者可以提前采取行动,避免潜在的事故。更为重要的是,实时监控与数据分析的技术应用还改变了传统的安全管理模式。在过去,安全管理往往依赖于人工检查和经验判断。但现在,数据驱动的决策已经成为主流。这种方法不仅更为精确,也更为客观,因为它基于真实、客观的数据,而非个人的主观判断。此外,这些技术还带来了更为迅速的响应。传统的安全检查可能需要几小时甚至几天的时间,但通过实时监控和数据分析,任何异常情况都能在瞬间被发现,并得到立即处理。这种速度对于矿山安全至关重要,因为在许多情况下,时间就是生命。

3.4 安全文化的培育与推广

在矿业领域中,物理环境的困难和不确定性使其成为最具挑战性的工作环境之一。尽管技术和管理规定不断完善,但最终实现持续安全的关键是人的行为和态度。这就是为什么安全文化的培育和推广如此至关重要。安全文化不仅仅是关于遵守规则或使用正确的设备。它涉及每一个个体如何看待自己在工作中的角色、如何看待同事以及如何评价自己的工作环境。一个强大的安全文化鼓励每个人在日常工作中积极主动,认真负责,而不是简单地依赖外部的监管或指导。为了确保每位矿工深入理解并实践这一文化,持续的教育和培训是关键。通过故事、案例研究和实际的经验分享,矿工可以更加直观地理解安全的重要性。这些经验不仅可以提供实际的教训,还能够使矿工感同身受,从而产生深刻的共鸣。此外,通过实践,安全文化可以更加根深蒂固。团队合作、安全竞赛和模拟演练都是促进员工参与和主动性的好方法。如模拟救援行动可以帮助矿工体验到紧急情况下的困难,从而更好地准备应对真实的紧急情况。同时,安全竞赛可以激发矿工之间的友好竞争,促使其在日常工作中更加重视安全。安全文化的推广也需要从高层管理开始。领导者的态度和行为对于下属具有巨大的影响力。当领导者展现出对安全的真正关注,员工更容易接受并实践安全规定。因此,高层管理人员不仅要言传身教,还要为员工提供必要的资源,确保安全文化得以贯彻执行。最后,安全文化的持续推广需要一个系统的、结构化的方法。不断的沟通、反馈和改进是确保文化长期存续的关键。通过定期的安全审查、匿名的反馈机制和持续的培训,矿山可以确保其安全文化随着时间的推移而不断完善。

3.5 现场应急响应与救援体系的完善

矿业中的事故往往发生在预测之外,且往往具有破坏性。在这种背景下,一个周密的现场应急响应与救援体系不仅是一个组织的责任,更是对矿工生命安全的维护。这一体系的核心目标是降低事故的影响,尽可能地保护生命财产,并确保事故后的恢复。应急预案的制定是应对事故的第一步。每一个矿山都应拥有一份详细的、经过多次演练的应急预案,以确保在紧急情况下,每个人都清楚自己的角色和职责。这份预案需要考虑各种可能的情境,从简单的设备故障到大规模的事故。制定这样的预案需要深入的风险评估,以及与救援专家和相关机构的紧密合作。在矿山事故中,时间就是生命。因此,确保现场拥有充足的应急物资是至关重要的。这些物资应该容易获取,并定期检查以确保其完好并随时可用。常见的应急物资包括呼吸器、安全绳索以及救生艇等。通过这些认真负责物资,即使在最严重的事故中,也可以为矿工提供初步的救援。救援队伍的存在无疑是应急响应体系中最关键的部分。其不仅需要具备高超的技能,更需要在压力下保持冷静,快速作出决策。定期的培训和模拟演练可以确保其随时准备好面对各种情况。这些演练不仅增强了救援队伍的能力,还增加了其他矿工的信心。最后,完善的救援体系还需要与外部机构建立紧密的联系,如消防部门、医疗机构以及其他救援服务提供者。这样当事故发生时,可以迅速调用更多的资源,确保救援工作的顺利进行。

3.6 定期的安全检查与评估

在矿业这样的高风险行业中,安全始终是最重要的考量。而定期的安全检查与评估则成为确保这一目标得以实现的关键措施。它不仅确保了设备、设施和工作流程的安全运行,更为矿工创造了一个健康和安全的工作环境。安全检查并非简单的例行公事,而是一个系统的、深入的过程。这涉及到矿山的各个角落,从地面的设备,到井下的通道,再到远离人群的孤立区域。通过评估,安全人员不仅可以确定哪些隐患需要立即修复,还可以识别出可能的风险趋势或潜在的大型问题。如果多次检查都发现同一区域的设备有问题,那么这可能意味着那里的工作条件或保护措施需要重新审查。矿工们的反馈也是此过程中不可或缺的部分。作为日常工作的第一线,其对矿山的运作有着深入的了解。矿工的经验和直观反应往往能揭示出表面检查可能遗漏的问题。此外,鼓励矿工参与安全评估和提供建议,也能加强矿工对安全措施的信任和执行力度。总的来说,定期的安全检查与评估不仅保护了矿工的生命安全,也为矿山的稳定运营提供了坚实的保障。这不仅是一种责任,更是对生命和财产的尊重。

4 结语

综上所述,在矿业领域,安全管理并非孤立的任务,而是一个涉及到预防、响应、培训和文化等多个方面的综合体系。每一个环节,无论是风险评估、技术监控,还是人员培训,都扮演着不可替代的角色,共同构建起坚不可摧的安全屏障。随着技术的进步和行业经验的积累,人们有理由相信,矿业的安全管理将更加成熟、高效,确保每一位矿工都能在安全的环境中工作,同时也为全社会创造稳定而可持续的资源供应。安全不仅是责任和承诺,更是矿业发展的永恒追求。

(作者单位:海南山金矿业有限公司)
 
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