梅山铁矿地下开采有害因素分析及应急管理系统

苏家林

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)

梅山铁矿地下开采有害因素分析及应急管理系统

苏家林

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)

介绍了梅山铁矿地下开采存在的有害因素，以安全避险六大系统建设为核心，强化与数字化矿山建设的有机整合，建立完善了《梅山智能生产管控物联网应用系统》，开发了“安全生产智能管控物联网应用平台”，实现了安全监测、监控、预警和应急响应与生产管控系统的数据共享，为安全生产提供了重要保障。

地下开采 有害因素 应急管理系统

随着我国安全生产法规的不断完善和先进、适用性新技术、新设备的应用，全国非煤矿山安全生产总体上保持了稳定好转的发展态势，但安全生产形势依然严峻，事故的比例在行业中仍处于前列。如2013年全国非煤矿山共发生生产安全事故659起、死亡852人，其中特别重大事故1起、死亡62人，给人民群众和国家财产带来了巨大损失，制约了矿山企业的可持续发展[1]。建立和完善矿山应急管理体系，强化对危险有害因素的监控监测，提升矿山的本质安全，对减少事故的发生有十分重要的意义。

1 地下开采系统的危险有害因素分析

矿山开采过程中的不安全因素有地质构造、地表水和地下水的赋存状况，地表塌陷、冒顶片帮、坍塌、井下突水、火灾、爆炸、坠井、机械伤害、电气伤害等[2]。

梅山铁矿采用“主斜坡道-竖井”联合开拓方式，无底柱分段崩落法开采，二期延伸工程运输水平为井下-420 m。分析其主要有害因素如下。

(1)地质构造。梅山铁矿床位于淮阳山字型构造体系前弧东翼，宁芜中生代陆相火山岩断陷盆地北段，梅山-凤凰山构造带与滨江构造带的交接部位。区内构造比较简单，对矿体无明显破坏作用，仅对矿体连续性稍有影响。

(2)水文地质。矿区地表水系发育，长江在矿区西北5 km处通过，人工河道(秦淮新河)流经矿区东北部，河底宽55 m，河面宽120 m，设计最大洪峰流量800 m3/s。矿区地下水主要靠大气降水补给，区内降水一部分呈地表水流，一部分渗入矿坑。根据水利部门监测，秦淮新河部分渗透补给矿区地下水，渗入量180 m3/d。

(3)有毒、有害物质。矿石的自然类型有块状、浸染状、斑点状、网脉浸染状、角砾状和竹叶状。矿石中主要化学组分有：铁、硫、磷、硅、铝、钙、镁，并伴生有钒和镓，其他组分含量很少。通过对原矿的多元素分析，有毒有害物质含量较低。

(4)岩石稳定性。根据梅山铁矿工程地质勘察报告分析，矿体在-330 m以下近矿围岩多以黑云母安山岩、矽化高岭土安山岩、凝灰角砾岩以及辉长闪长玢岩为主。由于岩石局部遭受不同程度的蚀变，岩体较破碎，岩石强度低，稳定性差，易引起岩体失稳。

(5)火灾危害。井下生产中引发火灾事故的主要因素：易燃易爆物品管理、使用不善；电气设备绝缘不良，安装不符合规定，发生短路、超负荷、接触电阻过大等；工艺布置不合理，存放易燃易爆物场所未采取相应的防火防爆措施；违反安全操作规程，在易燃易爆物场所用火，均可能引起井下火灾事故。

(6)爆炸危害主要有：火药库管理不严，炸药燃烧中毒，爆破装药设计不科学，爆破安全距离估计不足，警戒不严；引爆材料质量不良，点炮迟缓；爆破后过早进入爆破工作面；残炮处置不当。

(7)机械、电气伤害有：生产作业中操作、防护不当；电气设备短路、漏电、过负荷、接地不良和违章操作等。

(8)职业伤害主要有：井下爆破、凿岩、回采、破碎、倒运等生产环节产生的粉尘，井下通风不良、未采取湿式作业，可能导致矽肺等职业病发生；井下爆破、回采凿岩作业、矿岩提升运输、通风设备运转、空压机运转、矿石的破碎等造成的噪声和振动的伤害。

2 地下开采系统应急管理信息化系统

2.1 应急管理系统的设计

梅山铁矿结合自身地下开采存在的风险因素，以安全避险“六大系统”建设为基础，与数字化矿山建设进行了有机整合，建立完善了《梅山智能生产管控物联网应用系统》，开发了“安全生产智能管控物联网应用平台”，实现了安全监测、监控、预警和应急响应及与生产管控系统的数据共享，为安全生产提供了重要保障。

2.1.1 安全生产智能管控物联网应用平台的构建

梅山矿业公司安全生产智能管控物联网应用平台(如图1)，以生产过程中的人员、机器设备、物料、生产环境为控制环节，对控制过程中的关键因素、特殊过程、危险有害因素等实施动态监控、监测。

图1 梅山矿业安全生产智能管控物联网应用平台框图

2.1.2 关键安全信息管控

在做好危险源辨识和风险评价的基础上，矿业公司针对生产过程中240多项危险性大、异常作业和可能存在的突发事件，明确了管控等级(矿业公司级、厂级、车间级)、安全责任人、作业流程、主要危险源和控制措施。当生产调度在安排危险性较大、异常作业项目和发生突发事件时，通过平台短信系统进行信息发布，及时通知到相关责任人，确保现场得到有效管控。

2.2 安全避险六大系统的建设

(1)监测监控系统。将《梅山井下多级机站通风系统远程控制系统》进行了整合，使系统具备远程控制、风机开停状态的监测显示、故障报警等功能，并设置了有毒有害气体、风量、风速监测等功能。

(2)人员定位系统。通过对服务器的升级改造，优化了井下采掘中段、溜破系统、提运系统、主斜坡道口等读卡器的安设位置，提高了定位精度。

(3)紧急避险系统。梅山铁矿井下主要出口有副井、西南井和主斜坡道。主斜坡道可通至各采掘水平中段，最终至-420 m运输水平，为井下无轨设备在各生产分段间的联络通道，兼作井下安全出口。各采掘中段及运输水平的人员，可就近通过主斜坡道、副井及西南井撤离至地表。

通过对可能存在的风险分析，按照“撤离优先，避险就近”的原则，重点考虑-420 m水平以下的溜、破系统及粉矿清理系统的作业人员安全，在-420 m 主运输水平盲提升井井口附近设一座救生仓。当井下发生灾变时，可视灾变情况选择由盲井提升至-420 m水平由斜坡道或副井逃生，或者进入救生仓避险。

(4)井下压风自救系统。地面设有空气压缩机站，内设5台空气压缩机，总额定排气量为320 m3/min，额定供气压力0.8 MPa，按照井下最多工作人数，能够满足压风自救系统的需要。

(5)供水施救系统。井下凿岩、消防供水均为自来水，能满足生活饮用水水质卫生要求，按照设计方案的要求，配置了相应的供水施救终端装置。

(6)通信联络系统。按照建设规范和设计规范的要求，在原有通信的基础上，增设了一路通信电缆，作为冗余保护。井下各主要作业点、值守岗位均设置了通信电话，为通信联系提供了可靠的保障。

3 应急系统中存在的问题及对策措施

(1)应急指挥系统。针对井下现场作业点多，工作人员分布较散的特点，为了让员工在井下灾变时以最快的速度撤离危险区域，在井下配置一套应急语音广播系统。当发生紧急情况时，可通过语音广播应急指挥，确保现场人员有序、安全撤离。此外，将移动信号引入井下各主要巷道，增强通讯系统的冗余保障。

(2)井下水害的监控监测。矿区附近的人工河道(秦淮新河)河床为钢筋混凝土结构，且进行了防渗处理。为防止可能存在的突水风险，在河道两岸布置了长期观测孔，实施计算机远程在线观测。当监测到异常现象时，及时采取预警措施。

(3)有毒有害气体监测。由于井下生产的特点，有毒有害气体在线监测只能设置在井下爆破影响范围之外，为确保员工作业安全，为井下作业人员配置了便携式手持有害气体检测仪和个体自救器。

4 结 语

梅山铁矿以安全避险六大系统建设为核心的应急管理信息化系统的建立，不仅为井下灾变时提供了可靠的信息保障、实施快速响应，也对井下重大危险源点、重点设备、特殊过程的监控发挥了积极的作用。另外，还要继续强化先进、适用性技术的应用，加强应急管理信息化系统的完善，加大安全资金的有效投入，提升应急装备的本质安全；针对矿山潜在的风险，进一步完善应急预案和现场处置方案，建立与地方政府的应急联动机制，为矿山安全生产提供外部资源保障。

[1] 国家安全监管总局监管一司.2013年全国非煤矿山生产安全事故分析报告[R].北京：国家安全监管总局监管一司，2014.

[2] 国家安全生产监督管理局.安全评价[M].3版.北京：北京煤炭工业出版社，2005.

2014-10-27)

苏家林(1967—)，男，主任工程师，210041 江苏省南京市雨花台区西善桥。