露天采矿生产过程中主要的危险危害因素有滑坡、爆破、粉尘、铲装、运输、排土过程中的危害、设备检修危害、洪水及泥石流危害等。
一、滑坡危害
滑坡是露天矿常见的灾害。露天矿生产和挖掘过程中形成的斜坡或天然斜坡,在重力作用下沿一定的软面(或软弱带)整体的向下滑动的现象叫滑坡。露天矿产生的滑坡的重要原因和外界诱发验收有;地质条件(包括沿途类型、地质构造、水文地质条件等)、地貌地形条件、内外应力和人为作用等。
不同的岩、土都有可能产生滑坡。其中结构松软、抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下期性质易发生变化的岩、土,入松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤层地系,凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等级软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
斜坡岩、土中存在各种构造面并被切割分离成不连续状态,构成了岩土向下滑动的地质构造条件。构成面为降雨等进入斜坡提供了自然通道、故各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断层发育的斜坡,特别是当平行和垂直斜坡的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时易造成滑坡。
地貌地形是指只有处于一定地貌特征且具备一定坡度才能发生滑坡。露天矿边坡包括排土场、台阶边坡、最终开采边坡、其边坡角通常大于10度小于45度,时产生滑坡的有力地形,所以露天矿具有最易发生滑坡的地貌特征。
另外,地下水活动在滑坡形成中起着很重要的作用。它软化岩、土,降低岩、土强度,产生动水压和空隙水压,侵蚀岩、土,增大岩、土容重,对透水岩石产生托浮力等。尤其对滑坡(带)的软化作用和降低强度作用最突出。
地壳的运动和人类的工程活动是滑坡多发的主要原因。地震、降雨、融雪、地表水冲刷浸泡。河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷、不合理的台阶高度、宽度及施工。失误和开挖坡脚、坡体堆载、爆破震动等都可能诱发滑坡。
影响和导致露天矿滑坡的主要原因有
1. 边坡岩石性质发生变化;
2. 边坡内岩石节理裂隙发育;
3. 爆破内部及露天坑底存在采空区;
4. 气候影响。包括雨量、特大暴雨量、降雨频度、积雪、地表水大小、排水方式等;
5. 未按设计要求施工;
6. 遇到新的岩层,为进行力学分析与计算,重新确定边坡角;
7. 未采用有效的加固与支护措施;
8. 台阶与边坡参数设计部合理;
9. 其他技术参数入最终边坡角太陡、开采深度太大、台阶宽度太窄等;
10. 露天矿爆破方式及最大爆破装药量的影响;
11. 自然风化程度与人工破坏等;
12. 施工强度太大、施工技术力量与水平薄弱等;
13. 边坡维护和管理不到位;
14.作业人员违章操作;
滑坡造成的危害有:
1. 造成露天矿生产停止、中断;
2. 破坏露天矿场正常生产,填埋钻孔;
3. 破坏设备、正常生产设施;
4. 造成人员伤亡;
5. 造成生产秩序混乱;
6. 破坏露天坑的防洪及排涝系统;
7. 其他危害:包括矿山和地方供电、供水、排水、影响产生与生活系统,周围环境与生态系统,周边生产与生活体系。
防止露天矿滑坡危害的主要措施与手段有:
1. 采取遮挡、拦截、支护、护墙、护坡、削坡等措施进行加固;
2. 严格按照有设计资质部门提供的施工设计和施工方法正确施工,严禁超过设计要求的露天矿边坡角、台阶高度、最终边坡角,保证有足够的台阶宽度,按照合理的排土场的堆排方法进行排土;
3. 固定危险区,设立危险警戒和标志;
4. 建立和健全安全生产责任制,层层把握安全生产关;
5. 处处实施生产安全确认制;
6. 采用预裂爆破等爆破手段形成终了边坡;
7. 由爆破工在专业技术人员的指导下按设计要求对边坡进行修整;
8. 在终了边坡上植被,以防止流水冲刷破坏边坡;
9. 对边坡重点部位和潜在危险的地段进行定点定期观测和应力测试;
10. 根据不同岩性,重新设计或修改以放缓坡度等;
11. 对露天境界内外边坡及其排土场,做好防汛及排水设施的设计与施工。密切注意当地气象部门的天气预报,做好降雨、降雪、洪水等方面的防滑坡预防;
12. 对采场爆破引起的震动、人工开挖与排土等 活动对边坡个影响进行力学分析与计算,对露天台阶及排土时的大型车辆行驶时的动荷载分析,确定合理的施工方式和施工程序,防止人为诱导滑坡和边坡失稳。
二、爆破危害
爆破作业时露天矿生产过程中的重要工艺,也是矿山生产中易于发生重大安全事故的主要危险源。其爆破中瞬时产生的巨大能量对周围介质产生剧烈的破坏、振动和冲击作用,同时产生巨大的声响,并放出大量的有毒气体。因此爆破作业必须严格执行《gb6722-86爆破安全规定》,不能有丝毫松懈和麻痹大意。
矿山爆破作业包括露天大型爆破和解大块二次爆破,均要使用大量炸药。因此,在炸药从生产厂家、运输到炸药库、采场,装药、放炮的过程中,涉及炸药的运输、装卸和使用,均有可能引起和导致炸药爆炸,其产生的震动、冲击和飞石以及声响、有毒有害气体均对人体与设备、建筑物产生重大损害和影响。常见的爆破危害有:爆破震动危害;爆破冲击波危害;爆破飞石危害;拒爆危害;早爆危害等,直接对人体和露天矿的生产工艺设施产生破坏。
几种爆破危害:
1、拒爆危害
爆破作业中,由于各种原因造成起爆药包熄火和炸药的部分或全部未爆的现象称为拒爆。爆破中产生的拒爆不仅影响爆破效果和生产成本,而且处理时存在较大的危险性,如果未能及时预防、发现和处理失当,会造成人员伤亡。因此,炸药拒爆,在处理过程中对人员与设备的伤害和损伤,是露天矿生产中的隐患。
2、早爆危害
早爆是爆破作业中未能按规定时间而提前起爆的现象。引起早爆的原因是多方面的,但如果不及时发现和预防,将会对人员和设备造成极大危害,酿成重大安全事故。各种原因引起的炸药早爆现象对人员和设备造成伤害和损伤,成为爆破可能导致的安全隐患。
3、爆破震动危害
炸药在岩土介质中爆破后,在距离爆源一定范围内,岩体中的质点会产生剧烈的弹性震动,即称为爆破震动波。露天台阶爆破或硐室爆破时,一次装药量较大,爆破引起的震动相应较大,因而对附近的工业设施、设备及岩体、边坡产生影响,有可能引发大范围的地表变形、边坡失稳、建筑物损坏、甚至造成人员伤亡和财产损失。
爆破震动对露天地表的主要危害有:
3.1边坡失稳;
3.2附件建筑物及工业设施损坏;
3.3露天开采生产中断与停产;
3.4人员伤亡与设备损失;
3.5地表沉陷或出现裂隙;
3.6其他:包括供电、供水、通信、排水、防洪等系统破坏。
4、爆破冲击波危害
爆破时部分爆炸气体产物随崩落的岩土冲出,或对空气介质作用形成强气流或冲击,危害周围建筑物、人员、设备及设施等。
对于爆破冲击波危害,我国目前采用安全距离作为其冲击波的危害性指标。
导致爆破事故的主要原因有:
l 爆破设计不合理;
l 炸药及爆破器材存在质量缺陷或安全隐患;
l 爆破作业后没有检查或检查不彻底,未清理出未爆炸的残余炸药;
l 炸药运输过程中的强烈震动或摩擦;
l 起爆工艺不合理或违章作业;
l 装药工艺不合理或违章作业;
l 警戒不到位,信号不完善,安全距离与范围不够;
l 无爆破证或技术资质,爆破人员或指挥人员违章;
l 安全生产责任制落实不到位;
l 雾天、雨天或雷电区爆破;
l 其他意外事故。
三、粉尘炮烟危害
1、粉尘危害
粉尘危害是指矿山生产入穿孔、爆破、铲装、运输、破碎、排土、装卸过程中所产生并能长期悬浮在生产环境中的微小颗粒物,其有害化学成分主要为石英、磁黄铁矿等,在生产场所对人体有害的物质是二氧化矽,如长期吸入将导致矽肺病,严重影响工人身体健康。
在露天矿开采工序中,不可避免第产生大量粉尘,既直接危害职工的身体健康,又污染了环境。粉尘一般是指粒径为1~200um的固体微粒。通常是由于固体物的破碎、研磨、装卸、输送等过程中产生的。粒径大于10um的粉尘对人体危害较小,特别是0.5~5um的粉尘对人体危害更大(小于0.5um为飘尘),由于气体扩散作用被粘附在上呼吸道表面随痰而排出,粉尘最主要最危险的途径是经过人的呼吸道吸入,直接深入肺部,在肺泡内沉积,形成矽肺病。
在60~70年代,由于采矿设备比较落后,露天矿山采用潜孔钻打眼,除尘设施采用干式扑尘,生产效率低下,降尘效果差,80年代中期入大量资金,对穿孔设备进行更新换代,采用yz-35牙轮钻机,这种钻机生产效率高除尘采用风水混合式除尘,其工作原理:水由水箱抽出,经过进入供水管路,通过调压阀及控制阀到风水混合器,进入供风管路随压风一起经胶管顺钻杆中心进入冲击器,进行湿式凿岩。测试结果符合国家2mg/m3以下标准。
爆破作业产生大量粉尘,并随风飘扬,为减少飞扬的粉尘,采用水封爆破降尘措施。该措施就是将水装入塑料袋填在炮孔里封堵炸药,爆破使水袋炸裂,形成水雾,扑获粉尘,达到降尘的目的。
电铲在铲装矿石过程中产生的粉尘,有时使电铲周围每立方米空气含尘浓度高达几十到几百毫克,操作室内粉尘浓度也远远超过国家卫生标准(2mg/m3)。为防止电铲作业时粉尘污染,使操作室粉尘浓度达到国家标准,应采取爆堆洒水和单机防护措施。
为提高电铲净化系统的降尘效果、改善作业条件,应采取如下措施:
ø 电铲正常作业时,要紧闭门窗,严密缝隙,保证室内正压,防止室外污风入室,经常清除室内积尘和操作人员工作服上的粉尘,一减少室内空气中含尘量。
ø 通风机采用隔音措施,通风机和除尘器之间软连接,以减轻空气动力性噪声和机械性噪声对操作室的影响。
ø 冬季采取内循环,并以电热器取暖,夏季采用外循环进行空气淋浴,以改善操作室的气温条件。
ø 净化气流在室内的分布,还要根据气候条件进行调节,夏季气流应以百叶窗式喷头射向操作人员头部,冬季使气流通过座椅下部的电热箱射向操作人员膝部。
露天矿采场矿石运输和排废,都会引起粉尘飞扬。特别是运矿汽车行驶时从路面扬起的粉尘,是污染露天矿采区的主要尘源。利用水车定时洒水降尘,减少污染,消除危害。路面洒水耗水量,取决于气候条件和路面结构等因素。合理确定洒水周期,使路面经常保持湿润,以提高洒水降尘效果。
对我国露天矿产尘统计调查发现,生产过程中粉尘主要产自运输、铲装、爆破和地表风流引起的扬尘,防止露天矿的粉尘危害,主要是从运输、铲装、爆破等生产环节入手,加强和重视该项工作,同时注意该地点的粉尘监测,以便采取相应的技术措施,使各作业地点环境达到国家环境卫生标准要求。
导致粉尘危害的主要原因有:
ø 工人过早进入爆破后的工作场所;
ø 露天通风不畅;
ø 工人站在凿岩设备排尘设施的下风侧;
ø 钻机无除尘设备与装置;
ø 泥质路面路面质量太差;
ø 无洒水降尘、除尘设备;
ø 洒水不及时或不经常;
ø 无辅助或强制通风设施;
ø 其他
2、炮烟危害
露天矿中产生大量的有毒有害气体,其中有大量的一氧化碳、氮氧化物及粉尘等有毒有害成分,同时爆破消耗大量的氧气,引起空气中氧气浓度下降。爆破中产生的有毒有害气体如不尽快稀释、吹散或净化,工人进入工作面,必然会导致炮烟中毒,出现呕吐、窒息、昏迷甚至死亡。
导致炮烟中毒的原因有:
ø 工人过早进入爆破后的工作场所;
ø 露天通风不畅;
ø 大雾无风天放炮;
ø 处在风流扩撒之下方;
ø 井下爆破烟从露天坑底冒出;
ø 露天无辅助或强制通风设施;
ø 其他
四、铲装、运输、排土过程中的危害
铲装、运输与排土是露天矿主要生产环节,也是生产过程中易于发生安全事故的工序之一。铲装是指露天矿爆破后电铲或挖掘机将松散岩石铲装至卡车的过程。运输、排土则是指卡车将岩石从露天矿点运输、排放至破碎站或排土场。
铲装、运输、排土过程中的危害有运输设备及车辆损坏、偏离运输轨道、撞伤行人、损坏房屋或其他工业设施、掉入排土场或破碎站中、电铲或其他车辆遭到边坡飞石损毁等,造成人员伤亡或设备损失。
引起电铲、运输、排土过程中危害的主要原因有:
ø 露天边坡及其参数设计不合理;
ø 未按设计施工,安全管理与技术措施不到位;
ø 雾天工作,司机视线受限;
ø 排土场未按设计要求施工,一次填埋高度过大;
ø 铲装、运输设备存在缺陷;
ø 雨天工作,路面太滑;
ø 路面质量差;
ø 司机与设备操作人员技术不熟练或违章操作;
ø 爆破不完全,爆堆中存在有拒爆的雷管、炸药及其他爆炸物;
ø 边坡与台阶松石、大块未处理,造成松石滚动滑落;
ø 其他
五、设备机修事故危害
机械与设备是矿山主要生产工具和手段,是企业实现高效、安全、经济、快捷的必由之路。露天矿开采主要作业中的穿孔、铲装、运输、破碎等工序均采用大型机械,以获得高效的生产技术成果。
大量的生产工具与设备、设施,存在大量的维修与保养任务,由于涉及范围广,科学知识面宽,技术复杂,安全注意事项多,因此,给设备检修带来了严重的挑战。
导致矿山机修事故主要原因是:
ø 专业技术与职业培训力度不够;
ø 机修人员的理论与操作水平存在缺陷;
ø 业务能力与事故辨识能力不够;
ø 不遵守设备维修安全注意事项;
ø 无专用维修工具;
ø 未能遵守设备维修保养规程,未能定期更换备品备件;
ø 设备严重老化;
ø 违章作业;
ø 存在麻痹大意思想,存在粗心、浮躁、简单、省力的思想倾向;
ø 安全培训和安全确认制落实不够;
ø 其他
六、水害
水害对露天矿开采的影响主要来自矿体周边的河流以及与民采联通的涌水通道。每到雨季,水流通过这一通道进入露天坑,淹没设备和生产台阶,严重影响露天坑的生产安全。
七、露天开采其他危害
除上述危害外,露天开采中还有诸多危及职工与设备、设施安全的危害。