第四節(jié)　礦山突出的重大災(zāi)害事故類型和特征

一、事故類型

1.地表塌陷

坍塌事故是指物體在外力和重力的作用下，超過自身極限強(qiáng)度的破壞成因，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定失衡塌落而造成物體高處墜落、物體打擊、擠壓傷害及窒息的事故。這類事故因塌落物質(zhì)量大，作用范圍大，往往傷害人員多，后果嚴(yán)重，為重大或特別重大人身傷亡事故。隨著礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模和開發(fā)強(qiáng)度的增大，礦山地面塌（沉）陷問題非常突出，成為主要的礦山地質(zhì)災(zāi)害。

礦山地面塌（沉）陷地質(zhì)災(zāi)害按成因和塌（沉）陷特征可分為采空區(qū)地面塌（沉）陷和巖溶地面塌陷。

（1）采空區(qū)地面塌（沉）陷　采空區(qū)地面塌（沉）陷是最主要的礦山地質(zhì)災(zāi)害，涉及煤礦、金屬礦和非金屬礦等所有地下開采礦山，伴隨采空區(qū)塌（沉）陷出現(xiàn)的往往還有地裂縫、山體開裂等。采空區(qū)地面塌（沉）陷主要分布于煤礦采空區(qū)，其次是金、鐵礦及石膏、滑石礦等采空區(qū)。從突發(fā)性和對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全方面來講，又以金、鐵、石膏、滑石礦最為嚴(yán)重。

（2）礦山巖溶地面塌陷　礦山巖溶地面塌陷是以開發(fā)排水（包括礦坑突水）為主導(dǎo)因素引發(fā)的巖溶塌陷，主要發(fā)生在具備巖溶塌陷條件的礦區(qū)。相對于采空塌（沉）陷，巖溶塌陷面積較小。

隨著采空面積的逐漸擴(kuò)大，在地面出現(xiàn)緩慢、連續(xù)的盆狀塌（沉）陷坑，嚴(yán)重破壞了地質(zhì)地貌景觀，對農(nóng)田、村莊等破壞嚴(yán)重，給礦山建設(shè)和礦區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活造成重大影響，也為礦山帶來沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.采場冒頂片幫

井巷掘進(jìn)引起應(yīng)力的重新分布，造成頂板和周幫的巖石發(fā)生變形破壞而冒落的事故即為冒頂片幫事故。冒落的部位在巷道的頂部為冒頂，冒落部位在巷道的兩幫就叫片幫。我國煤礦頂板條件差異較大。多數(shù)大中型煤礦頂板屬于Ⅱ類（局部不平）、Ⅲ類（裂隙比較發(fā)育），Ⅰ類（平整）頂板約占11％，Ⅳ類、Ⅴ類（破碎、松軟）頂板約占5％。

在采礦作業(yè)中，最常見的事故是冒頂片幫，它主要發(fā)生在掘進(jìn)工作面、巷道開岔或貫通處、大斷面硐室和破碎帶，有時(shí)也發(fā)生在頂板采礦工作面。這類事故約占采礦作業(yè)事故的40％以上，因此，冒頂事故對礦井安全生產(chǎn)危害極大。

礦山的頂板巖體冒落事故，依其冒頂片幫的范圍和傷亡人數(shù)，一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。冒頂一般多發(fā)生在頂板比較破碎的工作面，在巖層層理、節(jié)理、斷層比較發(fā)育的工作面；在深礦井、超深礦井、爆破通風(fēng)后排除工作不當(dāng)?shù)墓ぷ髅妗?/p>

冒頂事故的發(fā)生，一般與礦山地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)和組織管理等多方面因素有關(guān)。按事故分類統(tǒng)計(jì)資料，屬于生產(chǎn)組織管理方面的原因約占45.6％，屬于物質(zhì)技術(shù)方面的原因約占44.2％，屬于冒險(xiǎn)作業(yè)等因素引起的事故僅約占10.2％。

（1）生產(chǎn)組織管理方面因素包括：采礦方法選擇不合理，頂板支護(hù)方法不合理，浮石處理不當(dāng)，防護(hù)用品使用不當(dāng)和人員管理不到位。

（2）物質(zhì)技術(shù)方面原因包括：松石檢測技術(shù)落后，頂板處理技術(shù)不完善，采礦工藝不合理，操作人員冒險(xiǎn)作業(yè)方面。

3.深部巖爆及沖擊地壓

巖爆是巖石工程中圍巖體的突然破壞，并伴隨著巖體中應(yīng)變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程失穩(wěn)的動(dòng)力破壞現(xiàn)象，當(dāng)巖體中聚積的高彈性應(yīng)變能大于巖石破壞所消耗的能量時(shí)，巖體結(jié)構(gòu)的平衡被破壞，多余的能量導(dǎo)致巖石爆裂，使巖石碎片從巖體中剝離、崩出。

沖擊地壓通常是指在一定條件的高地應(yīng)力作用下，煤礦井巷或回采工作周圍的煤巖體由于彈性能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生破壞的礦井動(dòng)力現(xiàn)象，常伴隨有巨大的聲響、煤巖體被拋向采掘空間和氣浪等現(xiàn)象。它往往造成采掘空間中支護(hù)設(shè)備的破壞以及采掘空間的變形，嚴(yán)重時(shí)造成人員傷亡和井巷的毀壞，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。

事實(shí)上，巖爆和沖擊地壓具有一定的相似性，或者說在一定程度上可以相互替換使用，但是，它們無論是在現(xiàn)象上、構(gòu)成介質(zhì)的巖性上，還是在發(fā)生機(jī)理與控制方法上，都具有實(shí)質(zhì)性的差別。巖爆和沖擊地壓對礦山的安全生產(chǎn)都具有極大的殺傷力。

巖爆往往造成開挖工作面的嚴(yán)重破壞、設(shè)備損壞和人員傷亡，已成為巖石地下工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。輕微的巖爆僅剝落巖片，無彈射現(xiàn)象。嚴(yán)重的可測到4.6級的震級，一般持續(xù)幾天或幾個(gè)月。發(fā)生巖爆的原因是巖體中有較高的地應(yīng)力，并且超過了巖石本身的強(qiáng)度，同時(shí)巖石具有較高的脆性度和彈性。這時(shí)一旦地下工程破壞了巖體的平衡，強(qiáng)大的能量就會(huì)把巖石破壞，并將破碎巖石拋出。預(yù)防巖爆的方法是應(yīng)力解除法、注水軟化法和使用錨栓-鋼絲網(wǎng)-混凝土支護(hù)。

巖爆是世界范圍內(nèi)地下礦與露天礦中軟巖及硬巖的共同特征。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的中國，對礦產(chǎn)資源的需求迅速增加，礦物的開采強(qiáng)度和開采深度將越來越大，且大范圍的操作已深入到地下1000～1300m。在此深度下，尤其當(dāng)?shù)V體出現(xiàn)斷層、巖脈及地下水時(shí)，更易引發(fā)巖爆。21世紀(jì)，我國將有更多的金屬礦山進(jìn)入深部開采，隨著礦山開采深度的不斷增大，巖爆危害必將凸現(xiàn)出來，成為深井采礦的技術(shù)難題。

中國是世界上除德國、波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴(yán)重的國家之一。大中型煤礦中具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤礦47處，占5.16％。隨著開采深度的增加，現(xiàn)有沖擊地壓礦井的沖擊頻率和強(qiáng)度在不斷增加，還有少數(shù)無明顯沖擊地壓的礦井也將逐漸顯現(xiàn)出來。

4.地下水災(zāi)害

地下水災(zāi)害主要表現(xiàn)為突水淹井、海水入侵、破壞水資源、產(chǎn)生井下泥石流、引起地面塌陷等，給采礦安全帶來危害，甚至危及礦山生存。比如井巷施工時(shí)，巖層中的地下水和與井下相通的地表水突然大量涌入井下空間，涌入井巷的水量超過其正常的排水能力，井巷就會(huì)被淹而釀成水災(zāi)事故。山東萊蕪鐵礦的顧家臺礦區(qū)，由于頂板突水一次造成29人死亡；南丹拉甲坡錫礦，由于老窿突水一次造成80余人死亡。

我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占27％，屬于簡單的礦井占34％。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占8.5％。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有500多個(gè)工作面受水害威脅。在近2萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井900多處，占總數(shù)的4.6％。

5.尾礦壩及廢石場崩塌、滑坡、泥石流

尾礦庫的尾礦壩是尾礦庫用來儲存尾礦和水的圍護(hù)構(gòu)筑物。當(dāng)尾礦壩設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求，生產(chǎn)運(yùn)行期間對尾礦庫的安全管理不到位，將導(dǎo)致尾礦壩潰壩，造成人員傷害及環(huán)境破壞的事故。

我國礦山歷年廢石的堆存量已達(dá)一百多億噸，其中金屬礦尾礦累計(jì)存量已達(dá)到50余億噸，許多廢石、尾礦堆場因處置不當(dāng)或受地形、氣候條件及人為因素的影響，易于發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等事故，給人民生命財(cái)產(chǎn)和環(huán)境帶來重大損失。如2008年9月8日7時(shí)58分，山西省襄汾縣新塔礦業(yè)有限公司新塔礦區(qū)980平硐尾礦庫發(fā)生特別重大潰壩事故。事故泄容量268000m³，過泥面積302000m²，波及下游500m左右的礦區(qū)辦公樓、集貿(mào)市場和部分民宅，造成277人死亡、4人失蹤、33人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9619.2萬元。

6.露天礦邊坡滑坡

露天礦礦山邊坡滑坡是指邊坡巖體在較大范圍內(nèi)沿某一特定的剪切面滑動(dòng)，造成礦山設(shè)備損壞或人員受到傷害的事故。隨著露天礦山開采深度的增加，其邊坡高度也在加大，滑坡等失穩(wěn)現(xiàn)象逐年增多。根據(jù)我國大中型露天礦山的不完全統(tǒng)計(jì)，不穩(wěn)定邊坡或具有潛在滑坡危險(xiǎn)的邊坡占礦山邊坡總量的15％～20％左右，個(gè)別礦山高達(dá)30％。

7.露天轉(zhuǎn)地下開采的災(zāi)害

根據(jù)我國金屬礦床賦存的特征和規(guī)模，以及國內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開采所取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山應(yīng)主要考慮技術(shù)和安全兩方面的問題。開采的技術(shù)問題包括：

（1）確定合理的露天開采極限深度、露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時(shí)期的采礦方法和產(chǎn)量銜接等。

（2）安全問題包括：地下開采對巖體及邊坡的破壞規(guī)律、地下開采的通風(fēng)系統(tǒng)與防洪排水措施、露天掛幫礦的安全回采、露天與地下聯(lián)合開采的地下空間問題等。

8.瓦斯爆炸

礦井瓦斯爆炸是一定濃度的瓦斯和空氣中的氧氣在高溫?zé)嵩吹淖饔孟掳l(fā)生的激烈氧化反應(yīng)的過程。瓦斯是煤形成過程中伴生的氣體，由于具有易燃、易爆性，瓦斯災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)過程中的重點(diǎn)事故隱患。在煤炭開采過程中，多種災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，但一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70％左右。

我國國有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯礦井占21.0％；煤與瓦斯突出礦井占21.3％；低瓦斯礦井占57.7％。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占15％。隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量的增大，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會(huì)增加。因此，預(yù)防、控制瓦斯爆炸事故，是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

9.煤塵爆炸

煤塵爆炸是在高溫或一定火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。煤塵爆炸形成高溫、高壓、沖擊波，產(chǎn)生大量的CO有毒氣體。大多數(shù)煤塵爆炸是由瓦斯爆炸引起的，煤塵參與爆炸后，爆炸的危害程度更高，CO的生成量更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。

我國煤礦具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井普遍存在。全國煤礦中，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占煤礦總數(shù)的60％以上，煤塵爆炸指數(shù)在45％以上的煤礦占16.3％。國有重點(diǎn)煤礦中具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的煤礦占87.4％，其中具有強(qiáng)爆炸性的占60％以上。

10.礦井火災(zāi)

礦井發(fā)生的火災(zāi)（包括危及井下的地面火災(zāi)），常招致人員傷亡，設(shè)備損失，礦井停產(chǎn)，資源破壞，甚至引起瓦斯、煤塵或硫化礦塵爆炸。捷克斯洛伐克境內(nèi)的拉瑞什煤礦曾因火災(zāi)引起瓦斯爆炸，當(dāng)場死亡235人，處理事故時(shí)又發(fā)生第二次瓦斯爆炸，礦山救護(hù)隊(duì)員大部分犧牲。

我國具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級）的煤礦占72.9％。國有重點(diǎn)煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占47.3％。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占85.3％。由于煤層自燃，我國每年損失煤炭資源2億噸左右。

11.煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出

煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出是指在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動(dòng)力現(xiàn)象。煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出具有突發(fā)性、極大破壞性和瞬間攜帶大量瓦斯（二氧化碳）和煤（巖）沖出等特點(diǎn)，能摧毀井巷設(shè)施、破壞通風(fēng)系統(tǒng)、造成人員窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火災(zāi)事故，是煤礦最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。

12.窒息

窒息事故是指在礦山作業(yè)場所，因外界氧氣不足或其他氣體（如瓦斯、一氧化碳）過多，造成作業(yè)人員呼吸困難甚至停止呼吸的事故。