第三節　井下作業安全知識

一、地下礦山開采系統

地下礦山開采系統主要包括以下內容。

1.開拓工作

開拓工作指從地面掘進一系列井巷達到礦床，使礦床連通地面，形成行人、運輸、通風、排水、供電、供風、供水等系統。

2.采準工作

采準工作指在已開拓完畢的礦床里，掘進采準巷道，將階段劃分成礦塊，作為回采的獨立單元，并在礦塊內創造行人、鑿巖、放礦、通風等條件。

3.切割工作

切割工作指在已采準完畢的礦塊內，為大規模回采礦石開辟自由面和自由空間。

4.回采工作

回采工作包括落礦、礦石運搬和地壓管理等三項主要作業。

（1）落礦。落礦是以切割空間為自由面，用鑿巖爆破方法崩落礦石。一般根據礦床的賦存條件、所采用的采礦方法及鑿巖設備，選用淺孔、中深孔、深孔和藥室等落礦方法。

（2）礦石運搬。礦石運搬是指在礦塊內把崩下的礦石運搬到階段運輸巷道，并裝入礦車。運搬方法主要有重力運搬和機械運搬（電耙、裝運機、汽車等）。

（3）地壓管理。地壓管理是指在回采過程中或礦石采出后，為保證開采工作的安全，對采場、礦柱、巷道，以及上下盤圍巖所發生的變形、破壞、崩落等地壓現象，采取必要的技術措施，控制地壓和管理地壓，消除地壓所造成的不良影響。

二、開采順序

地下礦山階段的開采順序一般是由上而下，即先采上部階段，后采下部階段，稱為下行開采。在某些特殊條件下也可采用由下往上的回采順序，即上行開采。

在階段開采中，各采區沿走向的開采順序是以主井或主平硐為標準的。主井或主平硐位于階段開采的中部或附近時，則主井或主平硐把階段劃分為兩翼，兩翼可同時回采，也可以一翼采完后再采另一翼。前者稱為雙翼回采，后者稱為單翼回采。主井或主平硐位于階段的端部時，整個階段均在主井或主平硐的一側，此時階段的回采稱為側翼回采。

在階段的每翼中，采區沿走向的開采順序是由主井或主平硐向井田邊界方向回采，稱為前進式回采；由井田邊界向主井或主平硐方向回采，稱為后退式回采；初期向井田邊界前進式回采，當階段采準完成后，又從井田邊界開始后退式回采，稱為聯合式回采。

當開采相鄰較近的礦體時，特別是開采平行礦脈群時，應先開采上盤的礦體，后采下盤的礦體。

當把采區劃分為若干礦房和礦柱后，先采礦房，后采礦柱，稱為二步驟開采。當采區不劃分礦房、礦柱時，階段開采以采區為單位一次采完的稱為一步驟開采。

三、井巷開拓方法及安全知識

開拓井巷分為主要開拓井巷和輔助開拓井巷。根據主要開拓巷道形式的不同，礦床開拓可分為：平硐、豎井、斜井、斜坡道和聯合開拓五大類。按井巷與礦床的相對位置可分為：下盤開拓、上盤開拓和側翼開拓。

1.平硐開拓

平硐必須設有人行道、排水溝、躲避硐室和各種管線鋪設的空間，以滿足安全和多種功能的需要。平硐開拓時應該注意的主要安全問題如下。

（1）當礦石有黏結性或圍巖不穩固時，礦石開采可采用豎井、斜井下放，或用無軌自行設備經斜坡道直接將礦石運往地表。

（2）主平硐排水溝的通過能力，應保證平硐水平以下礦床開采時，水泵在20h內排出一晝夜正常涌水量。主平硐水溝坡度一般為3‰～5‰。

（3）平硐人行道，有效凈高不得小于1.9m，有效寬度應符合：人力運輸的巷道不小于0.7m；機車運輸的巷道不小于0.8m；無軌運輸的巷道不小于1.2m；帶式輸送機運輸的巷道不小于1.0m。

（4）平硐出口位置不受山坡滾石、山崩和雪崩等危害；其出口標高應在歷年最高洪水位1m以上，以免被洪水淹沒；同時也應稍高于儲礦倉卸礦口的地面水平。

2.豎井開拓

按豎井與礦體的相對位置，豎井開拓可分為下盤豎井、上盤豎井、側翼豎井和穿過礦體（礦脈）豎井四種布置方案。豎井按提升容器可分罐籠井、箕斗井和混合井；按用途可分主井和副井。豎井開拓時應該注意的主要安全問題如下。

（1）主、副井盡可能布置在礦體厚度大部分的中央下盤，且盡量集中布置，不占或少占農田。井口標高應高出當地歷史最高洪水位1m以上。

（2）提升豎井作為安全出口時，必須設有提升設備和梯子間。梯子和梯子間平臺等構件，要有足夠的強度并要考慮防銹蝕措施。

（3）位于地震區的豎井出口，當井深超過300m時，每隔200m左右應在井筒附近設一休息室（硐），并與梯子間平臺相通。

（4）井筒有淋水時，馬頭門以上1～2m處必須設集水圈。

（5）深井地溫隨深度的增加而增加，必須采取降溫措施，井筒斷面應考慮制冷管道的敷設和增加備用管道的位置。

3.斜井開拓

斜井開拓適用于開采傾斜或緩傾斜礦體，特別是埋藏較淺的傾角為20°～40°的層狀礦體。斜井開拓時應該注意的主要安全問題如下。

（1）下盤斜井必須與礦體保持一定的距離，其距離應根據礦體下盤變化確定，一般應大于15m。脈內斜井必須在井筒兩側留保安礦柱8～15m。

（2）礦車組斜井井筒一般應取同一角度，中途不宜變坡；特殊情況下斜井下段傾角可大于上段傾角2°～3°。

4.斜坡道開拓

采場與地表通過斜坡道直接連通，礦石、礦渣可用無軌運輸設備直接由采場運至地面，人員、材料和設備等可通過斜坡道隨意上下運輸，十分方便，從而簡化了采礦工序。斜坡道開拓的一般安全要求如下。

（1）斜坡道必須設錯車道和信號閉鎖裝置；錯車道的長度和寬度應視行駛設備尺寸而定。

（2）斜坡道路面應根據無軌設備的外形尺寸和運行速度、斜坡道用途、支護形式、風水管和電纜等布置方式確定，并符合下列規定。

①人行道寬度不應小于1.2m。

②無軌設備與支護之間的間隙及頂部至巷道頂板的距離不應小于0.6m。

③用于運輸礦石時，其坡度不大于12%；運輸材料設備時，其坡度不得大于20%。

（3）斜坡道的彎道半徑應根據運輸設備類型和技術規格、道路條件、行車速度及路面結構確定。

（4）斜坡道路面結構應根據其服務年限、運輸設備的載重量、行車速度和密度合理確定，一般應采用混凝土路面。

（5）斜坡道應設置排水溝，并必須定期清理，以利水流暢通。

5.聯合開拓

用上述任意兩種或兩種以上的方法，對礦床進行開拓的方法稱為聯合開拓法。它取決于礦體賦存條件、地形特征、勘探程度、開采深度、機械化程度等因素。

四、井巷掘進方法及安全知識

（一）立井（豎井）掘進

1.立井（豎井）掘進及支護

立井（豎井）掘進的主要工序包括鑿巖、爆破、出矸（渣）、清底、提升、運輸和防治水等。

井筒向下掘進一定深度后，應及時進行永久支護工作。為了保證施工安全，在掘進過程中往往還要采用臨時支護，以維護巖幫，確保工作面的安全。常用的臨時支護形式有井圈背板臨時支護、錨噴臨時支護、金屬掩護筒支護等，常用的永久支護形式有現澆混凝土支護和噴射混凝土支護。

2.立井（豎井）施工安全要求

立井（豎井）施工因其工藝的復雜性和工作環境的特殊性，必須采取切實可行的安全保護措施和設置必要的安全設施，這樣才能保證施工的順利進行。

（1）安全設施要求

①立井（豎井）施工，至少需要兩套獨立的上下人員，以及直達地面的提升裝置。安全梯電動穩車應具有手搖裝置，以備斷電時用于提升井下人員。

②立井（豎井）施工初期，井內應設梯子；深度超過15m時，應采用卷揚機提升人員。

③井口必須設置嚴密可靠的井口蓋和能自動啟閉的井蓋門。卸渣裝置必須嚴密，不許漏渣，防止發生井內墜物傷人事故。

④立井（豎井）施工應采用雙層吊盤作業，以確保井內作業人員的安全。為保證井筒延深時的施工安全，在提升天輪間頂部的上方應設保護蓋。

⑤井筒內每個作業點都要設有獨立的聲光信號系統和通信裝置，從吊盤和掘進工作面發出的信號，要有明顯的區別，并指定專人負責，所有信號經井口信號室轉發。

⑥井筒延深5～10m后安裝封口平臺，天輪平臺距離封口平臺的垂高，不得小于15m，翻矸平臺應高于封口平臺5m。

（2）安全保護措施

①加強職工安全知識教育和培訓，特種作業人員必須持證上崗。

②井口應配置醒目的安全標志牌，實行安全警告制度。

③卷揚機安全防護裝置，吊桶提升速度、提升物料對信號工的安全要求，都應嚴格遵守礦山安全規程。完善安全回路閉鎖，防止吊桶沖撞安全門。

④由專人負責定期對運轉設備、井內提升、懸吊設施檢查，發現問題及時匯報處理，并做好詳細記錄。

⑤對卷揚機、空壓機、爆破器材存放點和井內高空作業等危險源點實行監控管理。

⑥井內高空作業（大于2m），工作人員必須系牢安全帶，謹防發生人員與物體的墜落事件，并采取可靠的防墜措施。

⑦經常監測井筒內的雜散電流，當超過30mA時，必須采取安全可靠的防雜散電流措施。

⑧在含水層的上下接觸地帶，以及地質條件變化地帶、可疑地帶掘進，要加強探水。探水作業嚴格遵守技術規程和安全規程要求。當掘進面發現有異狀水流和氣體，或發生水叫、淋水異常、底板涌水增大等情況，應立即停止作業，進行分析處理，確認安全后方可恢復施工。

⑨拆除延深井筒預留的巖柱保護蓋，應以不大于4m2的小斷面，從下向上先與大井貫通；全面拆除巖柱，宜自上而下進行。

3.豎井延伸安全要求

在用豎井開拓方式開采有用礦物礦床，尤其是急傾斜礦床時，為使礦山早日投產，井筒一般不是一次掘鑿到最終開采深度的，而往往是先掘到某一水平后，即停止井筒下掘，開始進行回采工作。當上部礦床開采到一定程度時，為確保礦山持續穩產、高產，必須及時延伸豎井井筒，開拓新的水平，為深部礦床的開采做好準備，否則，將會造成三級礦量比例失調，嚴重影響礦山正常生產，甚至導致礦山被迫停產。豎井延伸，就是原有井筒的加深，對其井底的掘砌施工而言，與一般情況下井筒掘砌沒有差別。延深工作是在確保礦山正常生產的前提下，從井下開始進行的。豎井延伸時的安全問題及確保安全的措施與豎井施工大致相同。

（二）平巷（硐室）掘進

1.平巷（硐室）掘進及支護

平巷（硐室）掘進方法有普通鉆眼爆破法、聯合掘進機掘進法、風鎬挖掘法和水力沖破法等。鉆眼爆破法掘進是最常用的方法，其主要工序包括鑿巖、爆破、裝巖、轉載、運輸和調車等。

為了保持巷道的穩定性，防止圍巖發生垮落或過大變形，巷道掘進后一般都要進行支護。巷道支護按用途分為臨時支護和永久支護兩類。常用的臨時支護有棚式臨時支護、錨桿臨時支護、噴混凝土臨時支護。常用的永久支護有噴混凝土支護、澆混凝土支護和噴錨網聯合支護等。

2.平巷（硐室）施工安全要求

平巷（硐室）施工，必須嚴格按設計和《礦山井巷工程施工及驗收規范》（GBJ 213—2013）施工；在施工前必須編制施工計劃并組織設計；在流砂、淤泥、砂礫等不穩固的含水表土層中施工時，必須有專門的安全技術設計。

（1）頂板管理

①平巷（硐室）施工過程中，要設專人管理頂幫巖石，防止片幫冒頂傷人。

②鉆眼前要檢查并處理頂幫的浮石，在不太穩固巖石中巷道停工時，臨時支護應架至工作面，以確保復工時頂板不致發生冒落。

③在不穩固巖層中施工，進行永久支護前應根據現場需要，及時做好臨時支護，確保作業人員人身安全。

④爆破后，應對巷道周邊巖石進行詳細檢查，浮石撬凈后方可開始作業。

（2）爆破安全管理

①平巷（硐室）爆破時，應先通知在附近工作面作業人員，待全部撤離至安全區后，才能進行爆破，并要在所有的路口設崗，以加強警戒。

②在處理瞎炮時，應在爆破20min后再允許人員進入現場處理。處理時應將藥卷輕輕掏出；或在距瞎炮300m處另打炮眼爆破，引爆瞎炮，嚴禁套老眼施工。

③加強爆破器材管理，禁止使用失效及不符合有關要求或國家標準的爆破器材。

（3）通風防塵管理。掘進爆破后，通風時間不得小于15min，待工作面炮煙排凈后；作業人員方可進入工作面作業，作業前必須灑水降塵。獨頭巷道掘進應采用混合式局部通風，即用兩臺風扇通風：一臺壓風，另一臺排風。風筒要按設計規定安裝到位，對損壞者要及時更換。

（4）供電管理

①建立危險源點分級管理制度，危險源點處必須懸掛安全警示牌。

②保護電源與供電線路要確保工作正常。

③嚴禁攜帶照明電進行裝藥爆破。

（5）施工組織管理

①開挖平巷（硐室）時，要編制施工計劃并組織設計，并應在施工過程中貫徹執行。

②采用鉆爆法貫通巷道時，當兩個互相貫通的工作面之間的距離只剩下15m時，只允許從一個工作面掘進貫通，并在雙方通向工作面的安全地點設立爆破警戒線。

③噴混凝土作業時，嚴格按照安全操作規程作業，處理噴管堵塞時，應將噴槍對準前下方，并避開行人和其他操作人員。

（三）斜井（巷）掘進

1.斜井（巷）掘進及支護

斜井（巷）傾角應小于30°，其施工方法與平巷類似，但在斜井（巷）施工中，除考慮裝巖、運輸、支護和排水的特點外，必須妥善處理表土層的掘砌工作，還應預防跑車事故發生。斜井（巷）掘進施工由表土施工和基巖施工兩部分組成。斜井井口段（又稱井頸）多建在表土上及風化巖層中，井口段的長度視表土層的厚薄和斜井的支護方式而定。常用的斜井（巷）永久支護有整體混凝土支護和噴射混凝土支護，臨時支護可采用棚式支架支護和噴射混凝土支護。

2.斜井（巷）施工安全要求

（1）斜井（巷）井口施工，應嚴格按照設計執行，及時進行支護和砌筑擋墻。

（2）必須設置防跑車裝置；在斜井（巷）井口應設逆止阻車器（圖1-69）或安全擋車板；井內應設兩道擋車器，即在井筒中上部設置一道固定式擋車器，在工作面上方20～40m處設置一道可移動式擋車器。井內擋車器常用鋼絲繩擋車器、型鋼擋車器和鋼絲繩擋車簾等。

（3）由下向上掘進30°以上的斜巷時，必須將溜礦（巖）道與人行道隔開。

（4）斜井內人行道一側，每隔30～50m設一個躲避硐室；人行道應設扶手、梯子和信號裝置。

（5）掘進巷道與上部巷道貫通時，應設有安全保護措施。

（6）在有軌運輸的斜井（巷）中施工，為了防止軌道下滑，可在井筒底板每隔30～50m設一個混凝土防滑底架，將鋼軌固定其上。

（7）在含水層的上下接觸帶及地質條件變化地帶、可疑地帶掘進，應認真實行防突水措施，防止工作面突水事件發生。

（四）天井、溜井掘進

1.天井、溜井掘進及支護

在天井、溜井施工中，除普通法掘進天井、溜井外，一些礦山應用“吊罐法”、“爬罐法”、“鉆井法”和“深孔爆破法”等掘進方法。

溜井的井壁易受礦石的沖擊、磨損及二次破碎等損害，需要對其進行加固和補強加固等。溜井破損較嚴重的地方主要是倒礦口和放礦口，磨損嚴重的地方是井筒。根據磨損程度可采用鋼纖維混凝土加固，放礦口可采用錳鋼板加固，放礦量不大的溜井也可以采用混凝土或石料砌筑加固。在巖石不穩固或破碎帶中掘進天井，一般可采用木框法支護或噴錨支護。

2.天井、溜井施工安全技術要求

天井、溜井施工，必須嚴格按照設計和《礦山井巷工程施工及驗收規范》（GBJ 213—2013進行施工，礦山必須編制天、溜井施工設計和施工組織設計圖。

（1）普通法、吊罐法和爬罐法施工的安全要求。普通法、吊罐法和爬罐法掘進天、溜井時，作業人員要進入井內，應注意以下事項。

①每次爆破后，必須加強局部通風，半小時后方可允許人員進入井內。

②首先要檢撬浮石，而且要保證兩人作業：一人照明，另一人檢撬浮石。

③井壁破碎或不穩固時，應支橫撐柱或安裝錨桿維護。

④鑿巖平臺要安裝穩固，出渣間和人行間的隔板要嚴密、結實，防止渣石掉入人行間。每隔6～8m設一平臺，內設人行梯子。

⑤用吊罐法施工時，嚴防發生“翻罐”和“蹲罐”事故；鑿巖時吊罐要架牢，防止擺動。爬罐法施工時，導軌要固定牢靠，并防止爆破崩壞或崩松導軌，而發生吊罐事故。

⑥必須設立信號聯絡裝置。可采用電鈴、燈光和電話或復式信號系統，保持罐內人員與絞車司機之間的聯系，確保罐籠提升、下降時的安全。

⑦應選用安全系數k≥13的粗鋼絲繩、提升能力大的慢速絞車，電動機要有過電流保護裝置。

（2）鉆井法施工的安全要求

①采用“上擴法”時，巖渣可以自重下落，操作人員應采取防護措施，以避免落石傷人事故的發生。

②采用“下擴法”時，巖渣由導孔排出，下面操作地點粉塵大，墜石容易傷人，因此要加強通風和降塵措施，并采取防止落石傷人的安全措施。

③設專人負責定期對鉆井設備進行檢查和維護工作，確保設備在運轉時的正常進行。

（3）深孔爆破成井法施工的安全要求

①中心孔一定要按設計施工，確保一次成井。

②作業人員不準站在中心孔下方，防止中心孔內掉石傷人事故的發生。

③盲天井施工時，為保證一次爆破達到設計高度，一般掏槽孔深要超1.5m，輔助孔深超1.0m，周邊孔深超0.5m；并且要防止發生炮孔擠死或堵塞。