第四節　礦山突出的重大災害事故類型和特征

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，超過自身極限強度的破壞成因，結構穩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量大，作用范圍大，往往傷害人員多，后果嚴重，為重大或特別重大人身傷亡事故。隨著礦業經濟的發展，礦產資源開發規模和開發強度的增大，礦山地面塌（沉）陷問題非常突出，成為主要的礦山地質災害。

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

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

（2）礦山巖溶地面塌陷　礦山巖溶地面塌陷是以開發排水（包括礦坑突水）為主導因素引發的巖溶塌陷，主要發生在具備巖溶塌陷條件的礦區。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大，在地面出現緩慢、連續的盆狀塌（沉）陷坑，嚴重破壞了地質地貌景觀，對農田、村莊等破壞嚴重，給礦山建設和礦區農業生產、生活造成重大影響，也為礦山帶來沉重經濟負擔。

2.采場冒頂片幫

井巷掘進引起應力的重新分布，造成頂板和周幫的巖石發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。多數大中型煤礦頂板屬于Ⅱ類（局部不平）、Ⅲ類（裂隙比較發育），Ⅰ類（平整）頂板約占11％，Ⅳ類、Ⅴ類（破碎、松軟）頂板約占5％。

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

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，一般可分為大冒頂、局部冒頂、松石冒落三種。冒頂一般多發生在頂板比較破碎的工作面，在巖層層理、節理、斷層比較發育的工作面；在深礦井、超深礦井、爆破通風后排除工作不當的工作面。

冒頂事故的發生，一般與礦山地質條件、生產技術和組織管理等多方面因素有關。按事故分類統計資料，屬于生產組織管理方面的原因約占45.6％，屬于物質技術方面的原因約占44.2％，屬于冒險作業等因素引起的事故僅約占10.2％。

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

（2）物質技術方面原因包括：松石檢測技術落后，頂板處理技術不完善，采礦工藝不合理，操作人員冒險作業方面。

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，并伴隨著巖體中應變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程失穩的動力破壞現象，當巖體中聚積的高彈性應變能大于巖石破壞所消耗的能量時，巖體結構的平衡被破壞，多余的能量導致巖石爆裂，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釋放而產生破壞的礦井動力現象，常伴隨有巨大的聲響、煤巖體被拋向采掘空間和氣浪等現象。它往往造成采掘空間中支護設備的破壞以及采掘空間的變形，嚴重時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，它們無論是在現象上、構成介質的巖性上，還是在發生機理與控制方法上，都具有實質性的差別。巖爆和沖擊地壓對礦山的安全生產都具有極大的殺傷力。

巖爆往往造成開挖工作面的嚴重破壞、設備損壞和人員傷亡，已成為巖石地下工程和巖石力學領域的世界性難題。輕微的巖爆僅剝落巖片，無彈射現象。嚴重的可測到4.6級的震級，一般持續幾天或幾個月。發生巖爆的原因是巖體中有較高的地應力，并且超過了巖石本身的強度，同時巖石具有較高的脆性度和彈性。這時一旦地下工程破壞了巖體的平衡，強大的能量就會把巖石破壞，并將破碎巖石拋出。預防巖爆的方法是應力解除法、注水軟化法和使用錨栓-鋼絲網-混凝土支護。

巖爆是世界范圍內地下礦與露天礦中軟巖及硬巖的共同特征。在經濟快速發展的中國，對礦產資源的需求迅速增加，礦物的開采強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，尤其當礦體出現斷層、巖脈及地下水時，更易引發巖爆。21世紀，我國將有更多的金屬礦山進入深部開采，隨著礦山開采深度的不斷增大，巖爆危害必將凸現出來，成為深井采礦的技術難題。

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

4.地下水災害

地下水災害主要表現為突水淹井、海水入侵、破壞水資源、產生井下泥石流、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，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，井巷就會被淹而釀成水災事故。山東萊蕪鐵礦的顧家臺礦區，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。

我國煤礦水文地質條件較為復雜。國有重點煤礦中，水文地質條件屬于復雜或極復雜的礦井占27％，屬于簡單的礦井占34％。地方國有煤礦和鄉鎮煤礦中，水文地質條件屬于復雜或極復雜的礦井占8.5％。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有500多個工作面受水害威脅。在近2萬處小煤礦中，有突水危險的礦井900多處，占總數的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構筑物。當尾礦壩設計不當或施工質量不符合規范要求，生產運行期間對尾礦庫的安全管理不到位，將導致尾礦壩潰壩，造成人員傷害及環境破壞的事故。

我國礦山歷年廢石的堆存量已達一百多億噸，其中金屬礦尾礦累計存量已達到50余億噸，許多廢石、尾礦堆場因處置不當或受地形、氣候條件及人為因素的影響，易于發生崩塌、滑坡、泥石流等事故，給人民生命財產和環境帶來重大損失。如2008年9月8日7時58分，山西省襄汾縣新塔礦業有限公司新塔礦區980平硐尾礦庫發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左右的礦區辦公樓、集貿市場和部分民宅，造成277人死亡、4人失蹤、33人受傷，直接經濟損失達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沿某一特定的剪切面滑動，造成礦山設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，滑坡等失穩現象逐年增多。根據我國大中型露天礦山的不完全統計，不穩定邊坡或具有潛在滑坡危險的邊坡占礦山邊坡總量的15％～20％左右，個別礦山高達30％。

7.露天轉地下開采的災害

根據我國金屬礦床賦存的特征和規模，以及國內外露天轉地下開采所取得的實踐經驗，對于露天轉地下開采的礦山應主要考慮技術和安全兩方面的問題。開采的技術問題包括：

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

（2）安全問題包括：地下開采對巖體及邊坡的破壞規律、地下開采的通風系統與防洪排水措施、露天掛幫礦的安全回采、露天與地下聯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熱源的作用下發生的激烈氧化反應的過程。瓦斯是煤形成過程中伴生的氣體，由于具有易燃、易爆性，瓦斯災害是煤礦生產過程中的重點事故隱患。在煤炭開采過程中，多種災害事故時有發生，但一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數的70％左右。

我國國有重點煤礦中，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％。地方國有煤礦和鄉鎮煤礦中，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增加。因此，預防、控制瓦斯爆炸事故，是實現煤礦安全生產的關鍵。

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過程，是一種非常復雜的鏈式反應。煤塵爆炸形成高溫、高壓、沖擊波，產生大量的CO有毒氣體。大多數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的礦井普遍存在。全國煤礦中，具有煤塵爆炸危險的礦井占煤礦總數的60％以上，煤塵爆炸指數在45％以上的煤礦占16.3％。國有重點煤礦中具有煤塵爆炸危險性的煤礦占87.4％，其中具有強爆炸性的占60％以上。

10.礦井火災

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

我國具有自然發火危險的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。大中型煤礦中，自然發火危險程度嚴重或較嚴重（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級）的煤礦占72.9％。國有重點煤礦中，具有自然發火危險的礦井占47.3％。小煤礦中，具有自然發火危險的礦井占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）由煤體或巖體內突然向采掘空間拋出的異常動力現象。煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出具有突發性、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，能摧毀井巷設施、破壞通風系統、造成人員窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火災事故，是煤礦最嚴重的災害之一。

12.窒息

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