全面实施三新战略 切实提升本质安全

王凤波

莱芜钢铁集团莱芜矿业有限公司 山东 莱芜 271100

摘要：莱芜矿业有限公司持续推进“三新战略”，大型先进设备的全面使用，提升了采矿作业安全系数；机械化盘区下向膏体胶结充填采矿法的全面推广，有效解决了进路采矿安全问题；全覆盖无缝隙立体注浆技术的稳步推进，奠定了采矿基建工程的基础条件。新设备、新技术、新工艺的全面实施，大大提升了公司的本质安全化水平，实现安全、生产高效运行。

关键词：先进设备；膏体充填；注浆；堵水；控制爆破；本质安全

Fully implement the "three new" strategy and effectively enhance intrinsic safety

Wang Fengbo

(Laiwu Steel Group Laiwu Mining Co. , Ltd. , Shandong, Laiwu 271100)

Abstract: Laiwu Mining Co., Ltd. continues to promote the "three new strategies", the comprehensive use of large-scale advanced equipment improves the safety factor of mining operation; the comprehensive promotion of mechanized panel downward paste cemented filling mining method effectively solves the safety problem of drift mining; the steady progress of full coverage seamless three-dimensional grouting technology lays the foundation for mining infrastructure engineering. The comprehensive implementation of new equipment, new technology and new process has greatly improved the intrinsic safety level of the company and realized safe and efficient production.

Key words: advanced equipment, paste filling, slip casting, water plugging, controlled blasting, intrinsic safety

莱钢集团莱芜矿业有限公司始建于1958年，主要经营铁矿石开采和铁精粉、铜精粉加工和销售，目前在岗职工2423人，2020年产铁矿石160万吨，铁精粉100万吨，铜精粉6000吨公司下属二级单位有马庄铁矿、业庄铁矿、谷家台铁矿、选矿厂等。井下治水实施全覆盖无缝隙立体注浆堵水，采矿采用机械化盘区下向胶结充填采矿法，尾砂大部分用于井下采空区充填，按照无公害采矿模式推进绿色矿山生产建设，始终坚持科技兴安战略，持续加大安全投入，坚持设备更新、工艺革新、管理创新，助推公司本质安全水平不断提升。

一、大型先进设备全面使用，切实提升作业安全系数

自2012年开始公司持续加大装备投入力度，建立完善了生产装备体系，为井下生产建设单位配备了凿岩台车、撬毛台车、湿式喷浆机、锚杆台车、天井钻机等先进的设备，目前凿岩台车台、撬毛台车台、喷浆台车台等。

凿岩台车的引进让悠久历史的7655手持风动凿岩设备退出了舞台。与传统的7655手持风动凿岩设备相比，新型凿岩台车具备得天独厚的优点，具有动力消耗少、能量利率高、凿岩效率高、没有噪声等优点。经多年的数据统计显示：电动液压系统所需功率，只有气动钻进功率损耗的1/3；经试验对比，在同类岩石和相同孔径的条件下，凿深孔用液压凿岩机比气动凿岩凿岩速度提高二倍以上，液压凿岩速度可达0.8-2.5米/分，成本可降低30%左右。凿岩台车的全面使用杜绝了作业人员直接暴露在岩石顶板下面进行凿岩作业，避免了作业时发生冒顶片帮伤人的事故发生。

传统处理浮石的方法是人工手持式撬毛钎子清除浮石，撬毛作业过程是相当艰辛，劳动强度大，工作效率低。没有强壮的身体做后盾，坚持不了多长时间，而且受到人力的限制浮石处理不彻底，留下安全隐患威胁作业安全；作业现场危险系数高，冒顶片帮、碎片的飞溅、粉尘、岩石突然移动等对撬毛操作人员的安全带来极大的隐患，据统计，冒顶片帮事故约占采矿作业事故的40%以上。因此，公司领导和技术人员到全国各地撬毛台车的厂家和使用单位进行实地考察，经过比较、论证，采购最适合公司地下开采的撬毛台车，目前公司已采购15台撬毛台车，替代人力，实现了机械化、安全、高效地彻底清理浮岩毛石，达到了撬毛作业本质化安全。

井下巷道岩体因节理发育、蚀变程度、结构和环境等原因，造成围岩稳定性差，容易发生冒顶片帮，给安全生产带来极大的挑战，为保证防范顶帮事故发生，保障作业员工人身安全，岩石不稳固的地方必须进行喷浆支护或喷锚支护。一直以来井下采用干式喷浆或喷锚作进行支护，作业人员暴露在危险区域，进行喷浆或打锚杆作业，作业过程中极易发生冒顶片帮事故，给作业人员造成伤害。干式喷浆至少四个人同时作业，职工进行现场拌料、上料、喷浆时，粉尘弥漫整个作业现场，对职工身体危害较大，且拌料时物料配比不易掌握，操作随意性较大，造成喷浆材料粘聚性差，喷浆回弹多达15-50%，严重影响喷浆质量；喷浆体如果要达到一定的厚度和强度，必须进行多次喷浆。湿式喷浆机和混凝土搅拌运输车的引进，大大降低了喷浆机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害；湿式喷浆生产率高，一次喷浆的厚度大大提高，回弹度低，采用湿喷技术回弹率可降低到15％以下。采用地表搅拌站进行喷浆料浆的配制，水灰比易于控制，料浆的水化程度高，大大改善喷射料浆的品质，提高了料浆的均质性，提升了喷浆体的质量。湿式喷浆机和混凝土搅拌运输车的推广和使用，彻底解决了干式喷浆的一切缺点，极大提升了喷浆作业安全系数。

二、先进工艺的推广使用，保障一线职工人身安全

伴随着经济发展突飞猛进，工业日新月异，能源开采需求日益增长，采矿业得到了发展和壮大，采矿技术也得到了改进和优化，提高了矿产资源的开采质量和效率，也大大提升了采矿的安全性。

1、全尾膏体胶结充填采矿法的应用，提高了回采作业的安全系数

莱芜矿业有限公司自58年建矿以来，先后采用过无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、阶段留矿嗣后充填法、上向进路胶结充填采矿法、下向进路胶结充填采矿法、预控顶上向分段胶结充填采矿法、机械化盘区下向进路膏体充填采矿法。经过多年的生产总结有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法都存在矿石损失率、贫化率高、地表容易塌陷、职工在较大暴露面下作业安全性差的缺点。为防止地表塌陷，造成地质灾害，1990年业庄采用充填采矿方法设计，为山东省冶金矿山使用全管路输送河沙胶结充填的首例，业庄铁矿的采矿方法从有底柱分段崩落法改为阶段留矿嗣后一次充填采矿法， 2001年马庄铁矿全面实施充填采矿法，2004年采用长锚索预控顶上向进路胶结充填采矿法和人工假顶下向进路胶结充填采矿法，2007年对采矿方法技术进行攻关，到其他矿山进行学习参观，结合矿体的实际地质条件，实施了预控顶上向分段胶结充填采矿法，对采场顶板进行预先支护，提高了顶板的稳定性，减少了顶板冒落事故的发生，保证了从业人员的安全。但是预控顶上向分段胶结充填采矿法对矿体的厚度和支护质量有较高的要求，矿石贫化率较比进路胶结充填采矿法要高，增加了单位成本。2010年全面恢复下向进路胶结充填采矿， 2014年公司自行设计建成一套无动力深锥膏体浓缩系统，解决了料浆制备的技术难题，实现了高浓度尾矿远程输送，在谷家台铁矿和马庄铁矿新建了膏体制备和输送系统；持续深入研究探索膏体充填技术，攻破多项技术难关，充填料浆浓度达到53%-58%，28天充填体终凝强度达到了3.5Mpa以上，全部取消了人造混凝土假顶，充填体假顶的整体性好，强度高，为下分层回采作业提高安全保障。

2、全覆盖无缝隙立体注浆堵水，彻底解决大水矿山采矿难题

业庄铁矿、谷家台铁矿为大水矿山，水文地质类型复杂，莱芜矿业有限公司成立专门的防治水机构，注浆堵水作业队伍配备阿特拉斯U6钻机等先进设备，坚持召开水文会商会议，严格落实注浆质量评价制度，确保注浆堵水效果。公司每年投入1500万元左右用于钻探注浆，采用全覆盖无缝隙立体注浆堵水方案，彻底解决大水矿山的难题，筑造坚不可摧的防线，杜绝涌水事故的发生。

2018年~2020年莱芜矿业有限公司钻探注浆工程量统计表

表2-1

自1997年起，与长沙矿山研究员合作，开展地质CT探索和治水采矿技术研究工作，采用了“近矿体顶板灰岩预注浆堵水”方案，充分利用灰岩含水层张开裂隙的富水性、透水性呈各向异性，矿体顶板灰岩的导水通道具有可注性，驱水注浆效果好的特点，利用水泥材料货源广、性能好、颗粒细微、价格低廉，水泥浆液流动性好、凝胶时间长，扩散距离远等特点，通过设备动力将水泥浆液驱动压入灰岩地下水的迳流运行空间，对岩溶裂隙充塞、密实，将灰岩连接与加固成隔水体，使之形成平行于矿体的倾斜帷幕，即人工造成的不透水隔墙，将地下水屏蔽于采场之外。在井下帷幕注浆实施后，在近矿体顶板灰岩形成帷幕隔水层实际上是指矿体顶部的人工注浆层，如图2-1。

图2-1：近矿体顶板灰岩注浆帷幕构成示意图

自1997～2020年共注入水泥量3.3万t，基本完成了矿床的帷幕注浆堵水、检查补漏的注浆工作，矿坑涌水量由1.8万m³/d减至0.1万m³/d左右，效果非常显著。注浆封堵了近矿体顶板灰岩的导水断层、岩溶裂隙等灰岩地下水向矿体补给的通道，改变了近矿体顶板灰岩含水层的岩溶裂隙的导水、富水条件，近矿体顶板灰岩帷幕注浆极大地降低了矿坑涌水量，解放了矿体，为回采、充填等工序提供了坚实的屏障，确保了作业人员的安全。

2014～2020年业庄铁矿-65m中段平均排水量统计表

表2-2

九十年代末谷家台铁矿建设时，莱芜矿业有限公司为确保矿区生态环境保护和采矿安全，在全面总结以往防治水经验成果的基础上，采用上盘扇形帷幕预注浆堵水形成矿体上部灰岩人工隔水加固层和同时采用“全尾砂胶结充填法”采矿，实施及时充填采空区消除空顶地压力，以其保持开采后地质岩层处于原始稳定状态。1998年山东省科委对《谷家台大水矿床坑下近顶板封闭系统注浆堵水采矿研究》进行了鉴定；2003年，与北京科技大学、长沙矿冶研究院、马鞍山矿山研究院等科研单位合作，进行井下帷幕注浆堵水试验，优化“近矿体顶板灰岩倾斜钻孔帷幕注浆堵水”技术治理方案，位列自然资源部公布的《第三批矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录》。全覆盖无缝隙立体注浆堵水技术在谷家台铁矿应用后，治水效果显著，未发生突发涌水现象，井下排水量由全面疏干的6.3万m³/d降至10000 m³/d左右，目前公司与长沙冶金设计院签订矿山的安全、环保从本质上得到保障。

3、控制爆破的全面推广，打响工程质量保安全的攻坚战

爆破质量受多方面因素的影响较大，主要包括不同的地质条件钻爆参数不同、钻孔精度准确度、方向的准确性、爆破器材的品种和装药量、装药结构与堵塞质量等。为持续推进控制爆破技术的应用，公司成立了控制爆破专业攻关技术委员会，一直探索、革新、优化控制爆破工艺。

攻关技术委员会采用了聚能管、水沙袋等新材料，对炮孔布置、炸药装填、炮泥堵塞等工艺进行改革创新，研发了水压聚能管光面爆破技术。在井下不同地质条件的分别进行爆破实验，累计实验爆破54次，共计完成巷道掘进132.4米，平均单次爆破进尺达到2.45米，炮眼利用率达到了90%以上，爆破后形成的巷道断面上残留着清晰可见的半边孔壁痕迹，见图2-2。

图2-2

良好的爆破效果，保证了巷道成型规整，断面轮廓清晰，减少了对围岩的破坏程度，岩石整体性保持稳定，爆破后不产生或很少产生爆震裂隙，原有的构造裂隙不因爆破而有所扩展，减少冒顶片帮安全现象的发生率，保证了现场作业人员的安全，减少了支护量，加快了工程进度。

三、创新安全管理模式，建立安全管理长效机制

创新是撬动发展的第一杠杆，是发展第一动力。公司推进“三新战略”实施能否取得新进展，关键还要抓好管理创新。

2012年公司全面实施人才培养战略，招聘大专以上学历的毕业生，经过一年的实习期，经过严格的四次专业考核，择优录取，充实到井下大型设备操作队伍中，截止2020年，已招聘400余名，高素质、专业化一线队伍的成立，充分提高了职工适应工作和岗位需要的安全素养、综合素质，增强了职工的竞争能力，提升了企业的竞争力。在2016年推行了“班组机台承包制”管理模式和矿直管生产班组的生产组织模式变革，进一步完善班组管理制度，加强班组安全管理，充分发挥班组在安全生产工作中主体作用。健全安全管理考核体系，制定《安全生产管理责任追究制度》、《生产操作人员安全责任追究、积分考核制度》，在理清权责边界的基础上，通过强化考核实现责任落实到位，提升全体人员的安全意识。完善作业队长、值班作业队长培养和选拔机制，强化直接安全主体责任，实施月度安全责任津贴考核；实施全员安全奖，建立“生产现场无隐患”和 “反三违”等安全管理长效运行机制，形成良好的安全生产秩序，抓好职工安全素质教育与安全技能培训，开展技术比武、劳动模范评比等活动，营造浓厚的安全学习氛围，发挥职工在安全教育、安全管理方面的主观能动性和积极性，推进公司安全生产。2018年对照山东省地下开采非煤矿山企业“双重预防体系”建设评估标准，建立并持续有效运行“双重预防体系”，切实达到了关口前移和纵深防御的效果，将事故的爆发消灭在发生前，用管控的措施，加强“人、物、环、管”的管控，降低事故的发生频率，从而减少事故的危害，实现安全生产。

“保安全”是企业稳定健康发展的基石，没有好的安全就不会有好的发展。莱芜矿业有限公司将牢固抓好安全管理工作，坚决守牢矿山生命线，持续推进设备更新、工艺革新，管理创新，从人才、设备、工艺技术、作业环境等各方面持续加大安全投入，切实提升安全本质化水平，为实现公司平稳发展提供坚强保障。

参考文献：

[1]马继业，朱恒水，韩英武 阶段留矿嗣后充填法在马庄的应用，金属矿山,2003(07)

[2]马继业，肖旭光，王怀佳 预拉切上向分段胶结充填采矿法的研究与实践，莱钢科技，2008（06），41-44

作者简介：王凤波，男（1981-），汉族，山东科技大学，安全工程，工程师，从事矿山安全管理。