2024年4月1日发(作者：)
第二章 地下矿山开采安全
第一节 矿床开采基本知识
一、基本概念
矿物是由一种或多种化学元素在地质作用中形成的天然产物，具有一定的形态和物理化学性质。矿物的绝大多数是固态(铜矿、铁矿、石英)， 也有液态(石油)和气态(天然气)。目前自然界中已知的矿物有3000多种，能被利用的约200多种，其中最常见的金属非金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、铅锌矿、磁铁矿、石英、云母、石灰石等。
矿产指埋藏在地壳内能为人类所利用的有用矿物资源或矿物集合体。《中华人民共和国矿产资源法实施细则》将矿产资源分为以下四类：
（一）能源矿产：包括煤、煤层气、石煤、油页岩、石油、天然气、油砂、天然沥青、铀、钍、地热等。
（二）金属矿产：包括铁、锰、铬、钛、铜、铅、锌等黑色金属、有色金属、稀有金属和贵金属。
（三）非金属矿产：包括金刚石、石墨、磷、自然硫、硫铁矿、钾盐等。
（四）水气矿产：包括地下水、二氧化碳气、硫化氢气、氦气、氡气等。限于篇幅，本书对水气矿产的开采不作专门介绍。
地壳内部或表面富集的，在目前的技术经济条件下符合开采和利用要求的、有用矿物的聚积体称为矿床。一个矿床可由一个或几个矿体组成，矿体具有一定的大小、形状和产状(走向、倾向和倾角)，是开采的直接对象。
矿体周围无经济价值的岩石(废石)称为围岩。矿体上部的围岩叫上盘围岩或顶板，矿体下部的围岩叫下盘围岩或底板。
二、矿床的分类
（一）按矿体的形状，可以把矿床分为：层状矿床、脉状矿床和块状矿床。
（二）按矿体的倾斜角度分为：
1. 水平矿体：矿体倾角小于5˚；
2. 缓倾斜矿体：矿体倾角为5˚～30˚；
3. 倾斜矿体：矿体倾角为30˚～55˚；
4. 急倾斜矿体：矿体倾角大于55˚。
（三）按矿体厚度分：
1. 极薄矿体：厚度在0.8ｍ以下；
2. 薄矿体：厚度为0.8～5m；
3. 中厚矿体：厚度为5～15m；
4. 厚矿体：厚度为15～50m；
5. 极厚矿体：厚度在50m以上。
三、地下矿山生产系统
各种矿物，都或深或浅地埋藏于地下。由于它的埋藏深浅不同，开采方法也不相同，对于埋藏较浅或地表有露头的矿床，一般是采用露天的方法开采；而对于埋藏较深的矿床，通常是采用地下开采的方法进行开采。采用地下开采方法时，需从地表掘进一系列通达矿体的各种通道，用以提升、运输、通风、排水和行人等。并且，为了采出矿石，还需要开凿一些必要的准备工程。这些通达矿体的各种通道，通常称为矿山井巷，如图2-1所示。
图2-1地下矿山井巷工程
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按井巷在矿床开采中所起的作用，分为开拓巷道、采准巷道、回采巷道和探矿巷道等。
（一）开拓巷道
开拓巷道又分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。竖井、斜井、斜坡道和主平硐等均有直通地表的出口，用以提升和运输矿石，属主要开拓巷道；盲竖井、盲斜井等，虽无直通地表的出口，但和竖井的作用相同，它将上、下两水平巷道连通，用以提升、运输矿石等，故亦称为主要开拓巷道。
副井、通风井、溜矿井和充填井等，称为辅助开拓巷道。副井的作用是专门用来运送人员、设备、材料和提升废石；通风井是将新鲜空气送至井下作业面，将污浊空气排至地表，以使井下有一个良好的工作环境；溜矿井没有直通地表的出口，它是用以溜放矿石的垂直或倾斜天井；充填井则是专门用来下放充填材料，充填采空区或采场，以防采空区发生冒顶。
（二）采准巷道
采准巷道是将开拓完毕的阶段分为矿块（采区）而开掘的巷道，主要包括阶段运输平巷、穿脉巷道、通风人行天井、电耙道。
（三）回采巷道
回采巷道是为直接采出矿石而开凿的巷道，采矿天井、凿岩巷道等。
（四）探矿井巷
探矿井巷是为了探明矿体而开凿的勘探竖井、斜井、天井、沿脉巷道和穿脉巷道等。
四、矿床开采单元及开采顺序
在开采矿体时，一般要将整个矿床划分为小的开采单元，依次回采每个单元。
（一）矿床开采单元
在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，每隔一定的垂直距离，掘进与矿体走向一致的主要运输平巷，将矿体沿垂直或倾向方向划分为一个个的条带矿段，叫做阶段。在一个阶段，沿矿体走向每隔一定的距离掘进天井，左右两个天井和上下两个运输平巷包围的矿体部分称做矿块，也叫采区。
在开采近水平的矿体时，一般不将矿床划分为阶段，而用沿矿体走向的平巷和沿倾斜的斜巷将矿床划分为长方形的矿段，称做盘区。在盘区中，每隔一定的距离，掘垂直于走向的运输巷道，把盘区划分为独立的回采单元，称为采区。
（二）矿床开采顺序
1．矿床中阶段的开采顺序有上行式和下行式开采两种。
下行式开采是由上而下逐个阶段开采，在生产中一般采用这种开采顺序。因为下行式开采投资少、基建时间短、便于探矿、安全条件好、适用的采矿方法范围广。
上行式开采是由下向上逐个阶段开采，一般在开采缓倾斜矿体及某些特殊情况下时采用。
2．阶段中矿块的开采顺序：有前进式、后退式和混合式三种。
前进式开采是从靠近主井的矿块向矿床边界依次回采。
后退式开采与前进式相反，阶段平巷掘进到矿床边界后，从矿床边界的矿块向主井方向依次回采。
混合式开采先用前进式回采，待阶段平巷掘至矿床边界后，再从矿床边界的矿块向主井方向依次回采。
五、矿床开采的步骤
矿床地下开采分为开拓、采准和切割、回采三个步骤。
（一）矿床开拓
从地表掘进一系列的井巷通达矿体，以形成提升、运输、通风、排水、供水、供电等系统，称为矿床开拓。为了达到这些目的而掘进的井巷和硐室，称为开拓井巷，如井筒(竖井、
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斜井、斜坡道)、平硐、石门、阶段平巷、主溜井、井底车场和硐室等。这些开拓巷道在平面和空间的布置就构成了矿床开拓系统。
（二）矿块采准和切割
在完成开拓工程的矿体中，掘进一系列巷道将阶段分为矿块，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿和通风等条件，称为采准。为此目的掘进的巷道称为采准巷道。
在已完成采准工程的矿块中，为开辟回采工作面，增加补偿空间，给回采工作创造良好的爆破和放矿条件，称为切割。切割工作通常包括掘进天井、拉底或切割槽、辟漏(把漏斗颈扩大成漏斗)等。
（三）回采
在完成采准、切割工程的矿块中，进行大量的采矿工作，称为回采。它包括崩矿、矿石运搬和地压管理三项主要的作业。
第二节 井巷掘进
一、井巷掘进
为了勘探和开采矿床，在矿体或围岩中开掘坑道的过程，称为井巷掘进。矿山井巷包括竖井、斜井、平硐、天井、盲井、平巷和硐室等，井巷工程是矿山基本建设的主要项目，也是生产矿山进行采矿准备和生产勘探的主要工程，是矿山稳定、持续、均衡生产的保证，因此，矿山生产中，必须贯彻“采掘并举、掘进先行”的方针。
矿山井巷工程施工的主要特点是：作业空间狭小，通风照明条件差；温度、湿度、噪声大，劳动条件恶劣，同时，井巷通常要通过各种不同的岩层，地质条件复杂，潜在的不安全因素多，危险性大，屡屡发生冒顶、片帮、透水、爆炸、机械伤害、尘毒危害等各种事故，造成人员伤亡，财产损失，因此，必须十分重视井巷掘进安全问题。在施工时，必须制定周密细致的组织计划，完善施工管理和安全管理，提高机械化水平，采用先进的技术、设备和施工方法，确保井巷掘进工程质量，保证作业人员的人身安全。
二、井巷工程施工工艺
井巷掘进施工的主要工序可概括为：凿岩→爆破→通风→装运→支护。此外，还有排水、撬浮石、接管线、铺轨等工序。
（一）凿岩爆破
目前常用风动气腿式凿岩机打眼(炮孔)，采用铵梯炸药和铵油炸药，充填炮孔，用电雷管或火雷管或导爆管起爆，这是目前普遍采用的“打眼放炮”破碎岩石的方法，其它如水力破岩、火焰切割破岩和掘进机等方法在少数矿山使用。
（二）掘进通风
通风的作用一是排除有毒有害气体(炮烟)和粉尘，二是供给工作面人员足够的新鲜空气。掘进通风一般是利用局部扇风机(局扇)和风筒进行通风。
（三）岩石装运
井巷掘进工作面装载运输岩石是一项繁重的作业。平巷掘进一般采用装岩机，如铲斗后卸式、耙斗式、抓爪式连续装岩机。斜井(或倾斜巷道)常用耙斗式装岩机。竖井掘进主要用悬吊式抓岩机和靠壁式抓岩机。运输岩石主要用矿车。立井掘进提升岩石主要用吊桶和吊篮。
（四）井巷支护
为了保持井巷的稳定，防止井巷周壁垮落和变形，一般都要进行井巷支护。根据支护使用的材料，主要的梯形巷道常采用木支架、金属支架和钢筋混凝土支架。拱形巷道采用钢支架和混凝土或石材砌旋。近年来，喷锚支护获得广泛使用，主要有喷射混凝土(喷射砂浆)支护、锚杆支护、喷射混凝土锚杆支护、喷射混凝土与金属联合支护以及喷射混凝土锚杆、金
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属联合支护。
三、井巷掘进中常见事故及其预防措施
（一）凿岩事故及预防措施
凿岩机打眼时，常常会发生风、水管飞出伤人；打眼前“敲帮问顶”不仔细，浮石松动震落击伤作业人员；钢钎打入盲炮孔、残药，引起爆炸伤人等事故。为了防止上述事故发生，应当采取下列预防措施：
1. 凿岩作业前应准备好照明、长短撬棍及凿岩设备和工具。
2. 必须仔细检查工作面有无松动浮石及盲炮、残药，支架有无破损和异常现象，一经发现，应立即处理。
3. 炮眼开门时，应减少进气量，让钎头钻进3～5厘米后再增加进气量。打眼时钎子、风钻和钻架应保持在同一垂直面上，钎子应保持在炮眼中心位置旋转，保证炮眼平直，减少钎子与眼壁摩擦。打眼时，持风钻的人要站在风钻的侧后方，紧贴风钻，不让风钻左右摇晃，尽量避免断钎。万一断钎，要迅速抱住钻机，以免钎杆蹦出伤人。
4. 严禁打干眼和残药。开钻时要先开水后开风，停钻时要先停风后停水，给水要适量，减少粉尘发生。
（二）冒顶片帮事故及预防
冒顶片帮在井巷掘进过程中经常发生，极易造成作业人员伤亡。防止井巷工程施工中冒顶片帮的措施有：
1. 作业面放炮以后，必须立即通风，待炮烟吹散后，才能派有经验的工人进入工作面进行“敲帮问顶”，检查清理顶板和两帮浮石，然后进行下一道工序的作业。
2. 在不稳固岩层中掘进井巷，最大控顶距要保持在作业规程规定的范围内，一般不超过1m。采用棚式支架的背板要背严填实，不能有空顶空帮现象，要经常检查巷道支护情况，如有损坏，应立即修理维护。
3. 天井支架必须保证质量，井盘与帮壁背严刹紧，防止“脱裤”发生。主井施工临时支护不宜过长，要经常检查，防止松动片帮。
（三）高处坠落事故及预防措施
在天井、竖井、大断面硐室施工中，容易发生高处坠落事故，预防措施是：
1. 在竖井、天井、溜井和漏斗口上方作业和距坠落基准面2m以上的地点下方设防坠保护平台或安全网。作业人员必须佩戴安全带，吊桶升降人员也要佩安全带和保险绳。
2. 天井、溜井和漏斗口必须设有标志、照明、护栏或格筛、盖板。
3. 上、下人员梯子或扒钉的支持点位于井框横梁上，梯子的倾角不大于80˚，平台出口要保证0.6×0.7m2以上。
第三节 地下采矿作业
一、地下采矿方法
地下采矿是在采区(或矿块)中进行回采作业，通常将采区再划分为矿房和矿柱，一般是先采矿房，再回收矿柱。采矿方法就是开采采区(矿块)的矿石的方法，它包括采准、切割及回采三项工作，在矿块中所进行的采准、切割和回采工作的总和称为地下采矿方法。
由于矿床埋藏条件复杂，矿岩性质变化大以及其它原因，现在应用的采矿方法种类繁多，根据回采时地压管理方法，地下采矿方法归纳为三大类：空场采矿法、崩落采矿法和充填采矿法。
（一）空场采矿法。通常将矿块划分为矿房和矿柱，逐步回采。在回采过程中，采空区主要依靠暂留或永久保留的矿柱支撑，采空区始终空着，不做处理。该方法一般在矿石围岩
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稳固、地表允许陷落的条件下采用。
（二）崩落采矿法。其特点是随着矿石采出，有计划地由崩落围岩来充填采空区，地表可以随之陷落。因此，该方法在矿石和围岩不太稳固，而且地表允许的条件下采用。
（三）充填采矿法。随着采区矿石的采出，采空区依靠充填料(如采掘的废石、尾矿、混凝土等)、支柱、充填料与支柱相配合形成的人工支撑体支撑采空区。这种采矿方法能有效地维护采空区，对围岩的稳固性要求不高。它主要适用于开采贵重、稀有矿床和地表不允许陷落的水下、建筑物下和构筑物下的矿床。
二、采矿作业事故的预防
（一）预防采场冒顶片帮事故
在采矿作业中，最常见的事故是冒顶片帮，约占采矿作业事故的40%以上。分析该类事故的原因主要是采矿方法选择不合理，顶板管理方法不当等；作业人员疏忽大意，检查不周，处理方法不当。
预防冒顶片帮，避免伤亡事故的措施主要有：
1. 根据矿床地质条件，选择合理的采矿方法和采场布置。严格按采掘顺序，自上而下，有计划的回采，尽量减少顶板暴露时间，加快采矿速度，缩短回采周期。
2. 按照安全技术操作规程作业，建立正常的生产秩序和作业制度，加强职工安全技术教育、培训，提高职工安全防患意识和技术素质。
3. 加强采场顶板观察、检查和处理。生产期间，对采场顶帮岩石要经常检查观察，发现岩石松软时，应及时支护，尽量避免在空顶下作业。采场和附近作业点放炮后，应仔细地检查采场顶帮的岩石。检查时，人要站在安全的地方，由外向里用尖头长钎子或带矛头的竹杆撬下松动的岩石。检查处理完毕，再通知其他人员进入采场作业。
4. 注意观测顶板冒落预兆，防止发生大面积冒顶事故。大多数情况，顶板冒落之前都会有些预兆，如支架发出爆裂声开始折断(如果坑木是干燥的)；顶板岩石发出破裂和撞击声；顶板有岩石碎块掉落，以及涌水、淋水量增大等现象，一旦发现采场有大面积冒顶的征兆，应立即停止采场作业，马上撤离作业区内的人员。
观测的方法有：用小金属楔(或木楔)楔入顶板裂缝中，如自动落下或松动，说明顶板裂缝扩大，有冒落危险。将黄泥、油漆、水泥砂浆抹在顶板裂隙上，观察其变化，也能反应出顶板变形情况。如某矿用7～10m长的毛竹支撑在顶底板之间，发现毛竹压裂，发出响声，立即将人员撤离采场，避免了一起重大冒顶伤亡事故。
（二）防止留矿堆中形成空洞，造成采场塌陷事故
留矿法采矿中，经常发生这种事故。如某萤石矿矿石粘结性较强，放矿漏斗上部结拱形成空洞，未及时处理，凿岩爆破时震动使采场突然塌陷，造成两名作业人员一死一伤。
留矿堆中形成空洞的原因，主要是由于矿体上盘围岩节理发育，断层较多，回采易产生大块矿岩；矿石湿度大，粉矿和夹杂粘土多，易粘结成块；回采进度太慢，或采场搁置停采，长期没有放矿，以及落矿后，平场时二次破碎不充分，以致大块矿石潜埋于矿堆内， 矿房局部发生堵塞，形成空洞。
防止留矿堆中形成空洞的措施有：
1.选择合理的爆破参数，减少爆破产生大块或粉矿，尽可能保持上盘围岩不遭破坏。
2．局部不稳固的矿体可留不规则矿柱，防止大块片帮。粉矿较多、含有粘土夹层、矿石湿度大时，应预先确定采用较小的漏斗间距，并做到经常且均匀地放矿。
（1）放矿过程中，仔细观察各漏斗矿石堆表面下降程度是否与放矿量相适应，以便及时发现并防止矿堆中形成空洞。
（2）放矿时，采场内不得有人作业，观察人员应站在天井两侧的联络道中。一旦发现矿堆中有空洞，必须及时处理。
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（三）防止坠井(天井、溜井)事故
采矿作业过程中，人员经常进出采场，途经天井和溜井，如果天井支架不牢，梯子没有固定好，梯子井间没有防护栏杆，或是溜井口未设标志、护栏和格筛等，往往造成坠井事故。
为了防止此类事故发生，应当做到：
1. 根据岩石稳定性架设牢固的支架。岩石稳固时，可以用横撑支柱。岩石不稳固时，必须用方框支架。有片帮危险时须留矿柱。
2. 天井的梯子、扶手要牢靠，并经常检查。每隔3～4m搭一层平台。梯子间与提升间之间应有隔板。天井高度不大，单纯用扒钉作把手时，须另设一根牢靠的保险绳以防不测。
3. 为防止人员坠入天井、溜井，天井、溜井上部应设有明显的标志和照明，井口边应留有1ｍ宽的人行道和围栏、链条等，作业时取下防坠装置，不作业时立即恢复，并注意检查和更换，保持其良好的状态。
4. 不使用的天井和溜井应及时封闭，防止行人不慎坠井。
5. 井下作业人员要严格遵守安全管理规定，不得跨越溜井。
6. 应装设明显的标志和防坠装置、光信号、围栏、链条等，
（四）溜矿井、放矿漏斗卡矿的处理
由于溜矿井或放矿漏斗卡矿、堵塞处理不当，造成人身严重伤亡的事故在矿山时有发生。预防和处理溜井卡矿、堵塞，应采取以下措施：
1. 一定要确保溜井的坡道，不要拐死弯。
2. 溜井使用前，必须将井中的杂物清理干净。使用过程中，严禁将废旧木材、钢管、钢钎、钢丝绳等杂物及大块矿石进入溜井，以免阻塞溜井。
3. 禁止放空溜矿井的矿石。
4. 主溜井不允许有水流入。雨季应尽量减少溜井储矿量。溜井有储水时，应停止放矿，以防发生跑矿事故。
5. 禁止人员进入溜井和漏斗内处理堵塞，正确的处理方法是：一是卡在溜井上部10m以内时，可以打入钢管，通过钢管装药爆破；二是采用火箭弹处理；三是向卡矿部位打深孔，孔底装药爆破。采用特殊方法处理时，须经过矿总工程师批准。
6. 当放矿漏斗卡矿时，可用撬棍从漏斗中向上撬，若撬不下来，可用爆破震动，这时，装药量要少，爆破前人员要撤离到安全地点，并放好警戒。
7. 对暂停放矿的溜井要定期松动放矿，一旦发生堵塞，上中段应立即停止放矿。
（五）采矿作业中爆破事故的预防见“矿山爆破安全”一章。
第四节 矿井提升运输
一、竖井提升安全
井筒(竖井或斜井)是矿井的咽喉。矿石与废石的提升，材料、设备的运送，以及人员升降都要通过井筒，都需要提升设备。提升设备是否安全正常工作，直接影响矿山作业人员的安全和生产的顺利进行。
矿井提升设备主要有提升容器、提升钢丝绳、提升机(包括深度指示器、制动装置等)、天轮和井架以及装卸载等附属装置。竖井提升主要有罐笼提升和箕斗提升两种设备，如图2-2 和2-3所示。斜井提升主要有罐笼提升、箕斗提升和串车提升三种设备，与竖井提升的区别在于斜井提升容器有轮子在轨道上运行，如图2-4所示。
图2-2 竖井罐笼提升系统
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图2-3 斜井串车提升系统
图2-4 竖井多绳箕斗提升系统
（一）提升机的安全操作
矿井提升机能否安全运行，除了有良好的性能外，其安全操作非常重要。 提升机司机操作应注意的事项：
1. 每班在提升前，应对提升设备进行认真检查、试车，了解紧急闸与工作闸是否灵敏可靠，各个部件是否正常，确认无误后，方可开车。
2. 操作过程中，必须精力集中，谨慎细心，随时注意仪表读数，深度指示器的指示位置，钢丝绳的排列，机器运转的声音等情况，发现异常，立即停车查找原因，并及时汇报和处理。
3. 提升信号不清楚、不确切不准开车，必须询问查清原因再执行操作。
4. 当发生下列紧急情况：有紧急停车信号；提升容器接近井口尚未减速；有卡罐等意外故障；工作闸或控制器等主要部件失灵时，应使用紧急制动。
（二）提升信号设置的要求
为了统一指挥提升作业，保障人员、设施的安全和生产正常进行，必须安装提升信号，如声光信号、辅助信号、电话等。设置提升信号的要求是：
1. 信号系统必须完善、可靠，信号要清晰明了，准确无误，容易识别。
2. 井底和各中段发出的信号须经井口信号工转发给提升机房，不准越过井口信号工直接向提升机房发开车信号，但可以发紧急停车信号。
3. 井口信号应与提升机的控制回路闭锁，只有信号发出后，提升机才能起动。
（三）人员提升安全
罐笼井是人员进出的必由之路，为了避免提升人员时发生事故，必须经常对入井人员进行安全教育，建立健全严格的信号管理和乘罐等规章制度，加强对井口(中段、井底)的安全管理。
信号工不仅是提升信号的操作者，也是井口安全的管理者。信号工发出信号之前，必须看清楚罐笼内和井筒附近人员的情况，关好罐笼门和井口安全门，防止有人进入危险位置。
拥罐工或专职安全员关上罐门和井口安全栅门后，才能发出升降信号。
乘罐人员要严格遵守乘罐制度：
1. 听从信号工或专职安全员的指挥。升降信号发出后，任何人不得进出罐笼。
2. 进出罐笼应依次序而行，禁止奔跑、拥挤、打闹、抢上抢下。
3. 罐笼乘罐人数应符合规定，不许超载，不许强行搭乘。
4. 禁止在井口进出车平台和马头门处乱窜、打闹嘻戏，未经允许，不得在这些地点进行任何作业。
5. 罐笼运行时，乘罐人员应抓住把手站稳，不得将头、手、脚伸出罐外。应保持罐内安静。罐未停稳，严禁上下。
6. 罐笼升降人员，不准同时运送爆炸物品或材料设备。乘罐人员携带的锋刃工具、器具等应放在专用的工具袋内，以防碰撞伤人。携带的工具、材料不得伸出罐外。禁止携带超长、超重的器具、物品。
二、斜井串车提升安全
（一）防止斜井跑车的措施
斜井串车提升是小型矿山常用的提升方式。它具有设备简单、投资少、见效快等优点。
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如果操作、管理不当，容易发生斜井跑车事故，其后果严重，不仅造成设备损毁，而且导致人员伤亡，生产停顿。
防止斜井跑车事故的主要措施有：
1. 斜井上部和中间车场应装设阻车器或挡车栏，当车辆通过时打开，通过后关闭。在下部及中间车场设躲避硐室。
2. 执行斜井行车不行人，行人不行车的制度，禁止人员在运输道上行走，严禁蹬钩。
3. 装设常闭式防跑车装置，并注意日常维护，保持完好，使用灵活。加强钢丝绳的检查维护，防止钢丝绳破断。
4. 钢丝绳与矿车的连接、矿车之间的连接都要使用不能自行脱落的连接装置。斜井倾角不大于12˚时，还应装保险绳。
5. 拥罐工要经过安全技术培训才能上岗，严格按操作规程作业。每次开车前，必须认真检查牵引矿车数，钩头及各车的连接和装载情况，确认无误，才能发出开车信号。
（二）斜井运送人员的安全事项
1. 斜井距离较长，垂高较大时，应采用专用人车运送人员。人车应有顶棚，车上应装有断绳保险器，当发生断绳、脱钩事故时，能自动(也能手动)地平稳停车。
2. 采用人车运送人员的斜井，必须装设符合规定的声光信号装置；每节车箱都能在行车途中向提升司机发出紧急停车信号；多水平提升时，各水平发送的信号应有所区别，以便提升司机辨认；所有收发信号的地点，都应挂明显的信号牌。
3. 乘车人员要遵守人车管理制度，服从人车司机和随车安全员的指挥，不得拥挤，不准超员乘坐；井口和车场要设候车室，依次序下车、上车；上车后必须关好车门，挂好车链，才能发出开车信号。乘车人员不得将身体探出车外，以防意外事故发生。
三、矿山运输安全
地下采掘的全部生产过程，几乎都包括了运输。运输是采矿生产中非常关键和不可缺少的环节，运输线路是矿井的动脉，搞好矿井运输安全工作非常重要。
（一）矿山的主要运输方式
井下采掘的矿石和废石和采掘所需的材料、设备以及作业人员都必须通过运输这一环节，才能送达目的地。地下矿山运输方式主要有：人力运输和机械运输。机械运输又可分为：轨道运输和无轨运输。无轨运输包括：轮胎式运输(如地下矿用汽车、铲运机、拖拉机、三轮车等)、带式输送机运输。
1．轨道运输
轨道运输是我国矿山使用最广泛的一种运输方式，其主要设备有轨道、矿车、牵引设备和辅助设备等。
井下巷道中铺设的轨道通常是窄轨。我国矿山常用的轨道为600mm轨距和11～18kg/m的钢轨，以及720mm和900mm轨距24～38kg/m钢轨。
地下矿用的矿车有以下几种：固定车箱式，只能在固定地点借助翻车机卸载，矿车容积为0.5～4m3；翻斗车，容积0.5～1.2m3，卸载方便，在中小矿山使用广泛；侧卸式、前倾式、底卸式和梭式等几种。
矿用电机车是轨道运输的牵引设备，常见的有架线式和蓄电池式两种，非煤矿山主要用架线式电机车。一般都用直流电源，需在井下设变流站，将交流电变为直流电。电机车的电源和架线及轨道形成回路，因电源常冒火花，不能在有瓦斯爆炸危险的矿井使用。目前架线式电机车有3t、7t、10 t、14 t和20 t等几种。蓄电池式电机车由本身所带的蓄电池供电,它不需要架线，也不产生电火花，主要用于有瓦斯爆炸危险的矿井，或在运距短的临时巷道中作辅助运输。
轨道运输的辅助设备有翻车机、推车器、阻车器等。
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2．无轨运输
无轨运输设备主要有地下矿用汽车、铲运机、拖拉机、三轮车等。地下矿用汽车是一种柴油无轨运输设备，国外矿山已广泛使用，目前，我国仅在少数矿井使用。拖拉机、三轮车在小型矿山应用较广。
井下无轨运输使用的自卸式汽车有翻转式和推卸式两种。这种运输方式须开掘供汽车及其它柴油无轨设备行驶的斜坡道(斜坡道开拓的矿山)。斜坡道的坡度一般为10%～20%，最大坡度为30%。
目前，由于井下使用的无轨运输设备大都是用柴油发动机驱动，柴油机工作时会排出大量有毒有害气体，严重污染井下空气，即使安装了废气净化装置，仍不能彻底解决。因此，必须加强通风，尽量减轻井下空气污染。
3、胶带输送机运输：矿用胶带输送机按结构可分为普通胶带输送机、钢绳芯胶带输送机和钢绳牵引胶带输送机。
无论哪种胶带输送机，均由机头、机尾和机身三部分组成。机头包括电动机、减速箱和主动滚筒；机尾即拉紧装置；机身包括胶带、托辊和托架。
目前，井下采用的胶带输送机每台长度为100～300m，胶带宽为300～1500mm。
（二）井下运输安全
1．井下运输巷道行人的安全事项
运输巷道是车辆和人员行走的通道，为了保障车辆行驶和人员通行安全，应遵守下列规定：
（1） 运输巷道应有人行道，人行道应布置在巷道的一侧。人行道的宽度如表2-1所示。巷道中的轨道铺设应平直、稳固，轨距、轨面高低、轨道接头以及弯道的曲率半径均应符合规定的质量标准。
表2-1 巷道人行道宽度(mm)
人力推车巷道
≥700
电机车运输巷道
<14t
800
≥14t
≥800 ≥1200 ≥1000 ≥1000 ≥1000
无轨运输巷道
调车场及人员乘车场两侧
井底车场矿车摘挂钩处两侧
带式输送机运输巷道
注：人行道宽度是从运输设备侧面突出部分到巷道或支柱间的距离
（2） 巷道内不应堆积杂物，水沟要畅通，没有积水，应有良好的照明。人员在巷道中行进时，必须沿人行道行走，禁止在两轨道之间停留。禁止横跨列车。
（3） 人员行走时，要小心谨慎，随时注意前后方向来车，发现有车辆通过，要及时避让，暂停行进。要防止碰头、跌跤，特别是经过溜井小眼，要防止失足坠落。
（4） 在有架空线或电缆的巷道内，行人携带的较长的金属工具不应扛在肩上，以免触及电机车架线和电缆。
2．电机车的安全运行
（1） 电机车司机的安全操作是电机车安全运行的关键，电机车司机必须经培训考核，取得特种作业操作资格证，持证上岗。
（2） 电机车开动前，必须发出开车信号。
（3） 开车时，必须精力集中，谨慎操作。
（4） 行车时必须随时注视前方有无障碍物、行人或其它危险情况。
（5） 列车接近风门、巷道口、弯道、道岔、坡度大和噪声大的区域，以及前方有车辆、障碍物时，必须减速，发出警告信号，或及时停止行进。
（6） 电机车司机不得擅离岗位。司机在需要离开座位时，必须切断电源，将控制把手取下，扳紧车闸，但不要关闭车灯。
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（7） 要加强行车管理，安排好列车行驶路线，防止机车碰头和追尾事故，两车在同轨道同方向运行时，必须保持不少于40m的距离。
（8） 除了跟车工之外，运输物料的机车不准带人。
3．专用人车运送人员应遵守下列规定：
（1） 每班发车前，应有专人检查车辆结构、连接装置、轮轴和车闸，确认合格方可运送人员。
（2） 人员上下车的地点，应有良好的照明和电铃。如有两个以上的开往地点，应设列车去向灯光指示牌。
（3） 架线式电机车的滑触线须设分段开关，人员上下车时，必须切断电源。
（4） 双轨巷道的调车场应设区间闭锁装置，人员上下车时，禁止其他车辆进入乘车线。
（5） 列车行驶速度不得超过3m/s。
（6） 禁止同时运送爆炸性、易燃性和腐蚀性物品或附挂料车。
4．乘车人员应遵守下列规定：
（1） 服从司机指挥。
（2） 携带的工具和零件，不得露出车外。
（3） 列车行驶时和停稳前，禁止将头部和身体探出车外，或上下车。
（4） 禁止超员乘车，列车行驶时必须挂好安全门链。
（5） 禁止扒车、跳车和坐在车辆连接处或机车头部平台上。
（6） 除人车、抢救伤员和处理事故的车辆外，禁止搭乘其他车辆。
5．人力推车安全
人力推矿车应注意的事项包括：
（1） 每人只允许推一辆矿车，车速不得太快。同方向推车时，两车的间距不应小于10m。
（2） 在单轨巷道要确认对面没有来车时才能向前推车。在下坡道推无制动装置的车辆时，推车人员不准站在矿车的碰头上，更不准放飞车。在能自动滑行的线路上运行时，应有可靠的制动装置，但车速不得超过3m/s。停车时，要用木楔或木板塞牢，不致自动下滑。
（3） 矿车驶近道岔、巷道口、风门，通过弯道、坡度较大的区域以及两车相遇、前面有人或障碍物、掉道、停车等情况时，应及时发出警告信号。
（4） 在无良好照明的巷道或区段，推车人应备有矿灯，并将矿灯挂在矿车的前端，而且行车速度不宜太快。
6．自重运输安全
自重运输是利用矿石本身的重量从溜井或采场底板自行向下滑落的一种运输方式。通常，这种运输不需要动力、机械，也很简单省事，但有时也会出现溜井卡塞和漏斗或闸门卡死等情况，以致造成人员伤亡事故。
溜井卡塞和人员坠落事故的预防处理见有关“采矿作业事故的预防”的内容。
第五节 矿井通风与防尘
矿床地下开采是在地下有限空间中进行的，只有少数通达地表的井巷出口。采矿作业环境恶劣，空气质量和气候条件都很差，因此，必须进行矿井通风和防尘。矿井通风的任务就是供给各工作地点足够的新鲜空气；排除、稀释有毒有害气体和矿尘；改善和调节井下气候条件，以保护职工的身体健康和人身安全，提高劳动生产率，在一定条件下控制灾害事故扩大。
一、矿内空气质量和气候条件
（一）矿内空气
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地面空气主要是由氧（20.96%）、氮（79%）和二氧化碳（0.04%）三种气体组成。此外，还有少量的惰性气体和水蒸汽。
地面空气进入矿井后，由于采矿作业、矿岩表面氧化及坑木腐烂、人员呼吸、机动车的消耗等原因，使空气中氧的含量减少，二氧化碳增加，并混入了各种有毒有害气体和矿尘，同时，空气的温度、湿度和压力也发生了变化。当地面空气进入矿井后，其组成成分变化不大时，称为矿内新鲜空气（或新风），如井底车场、运输大巷中的空气；反之，称为污浊空气（或污风），如回风巷中的空气。
井下采掘工作面进风流中的空气成分（按体积计算），氧气不得低于20%，二氧化碳不得超过0.5%。
（二）矿内空气的主要有毒气体
井下爆破、矿岩氧化与自燃、坑木腐烂、井下火灾等都会产生有毒气体，主要有：一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等。这些气体都是剧毒的，能引起中毒事故。井下职工一旦发生中毒事故，应立即将中毒人员抬到新鲜风流的巷道或地面，并根据情况，迅速采取急救措施。主要有毒气体中毒症状及急救措施如表2-2所示。
表2-2 各种主要气体中毒症状与急救措施
气体名称 主要来源 主要物理性质 主要中毒症状
头痛、呕吐、四肢无力、失去知觉、两颊有红斑点、嘴唇呈桃红色
安全浓度 急救措施
保暖，人工呼吸或苏生器输氧。
爆破、柴一氧化碳 无色、无味、无油机、火（CO） 臭、难溶于水
灾等
棕红色、有刺激性臭味、极易溶于水
0.0024%
二氧化氮 爆破、柴( NO2)
油机工作
有机物腐烂、硫化矿岩中放出、爆破等
切忌施行人工呼咳嗽、胸痛、呕吐、吸，可用拉舌头呼吸困难，手指、0.00025%
刺激呼吸或苏生头发变黄
器输纯氧气。
头痛、呕吐、流鼻涕、四肢无力、呼吸困难
人工呼吸或苏生器输氧、将浸过0.00066%
氯水的棉花或毛巾放在嘴鼻旁或口内。
0.0005%
拉舌头或活动上肢刺激神经引起呼吸。
硫化氢
(H2S)
无色、微甜、臭鸡蛋味、易溶于水
含硫矿氧二氧化硫
化自燃或(SO2)
爆破
硫磺味、易溶于水
眼红肿、流泪、咳嗽、喉痛
井下作业地点的空气中，粉尘和有害物质的最高允许浓度不得超过表2-3的规定。
表2-3 井下作业地点有害物质最高允许浓度
物质名称
1
有害物质
一氧化碳CO
氮氧化物（换算为二氧化氮）NOX
二氧化硫SO2
硫化氢H2S
放射性物质
氡
86222Rn
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最高容许浓度
30mg/m3
5mg/ m3
15mg/ m3
10mg/ m3
3.7kBq/ m3
2
氡子体α潜能
3
生产性粉尘
含游历二氧化硅10%以上的粉尘（石英、石英岩等）
石棉粉尘及含石棉10%以上的粉尘
含游历二氧化硅10%以下的滑石粉尘
6.4μJ/ m3
2mg/ m3
2mg/ m3
4mg/ m3
（三）矿内气候条件
井下工作面的气候条件的好坏，直接影响职工的安全健康和工作效率。井下气候条件是指井下空气的温度、湿度和风流速度三个主要参数的综合作用。单独用某一个因素不能完全说明气候条件的好坏。
矿内空气温度过高，人体散热困难，感到闷热难当；过低，则散热太快，畏寒、易感冒。井下最佳气温为15～20℃。
矿内空气的湿度是指空气中所含水蒸汽的量，一般用相对湿度表示，井下空气湿度以40%～60%为宜。矿井中的湿度一般比较大，可达80%～90%，回风巷可达100%。
矿内风流的速度过低，汗水不易蒸发，人体散热不畅，会感到闷热；风速过高，人体散热太快，则容易感冒。因此，应当控制和调节矿井风流速度。
为了保持井下适宜的气候条件，空气的温度、湿度和风速三者应相互匹配得当。要控制井下相对湿度比较困难，目前只能从调节温度和风速着手。不同空气温度所适应的风速如表2-4所示。
表2-4 井下温度与风速匹配关系
温度（℃） <15 15～22 22～24 24～25
>1.0 >1.5 >2.0
风速（米/秒）
>0.5
二、矿井通风系统
为了给井下输送新鲜空气，必须建立和完善矿井通风系统。矿井通风系统是向井下各作业地点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风动力、通风网络和通风控制设施的总称。它对全矿井的通风安全状况具有全局性的影响，是搞好井下通风防尘工作的基础。
（一）矿井通风动力
促使风流在井巷中流动的动力有两种：自然通风和机械通风。
1．自然通风是由于矿井的自然条件(如温度)使进出风井内的空气的温度不同，导致两空气柱重量不同造成的自然风压，促使风流流动。自然风压的大小及风流方向极不稳定，随季节而变化，对矿井生产安全不利。因此，只在我国一些小型无瓦斯的矿山采用自然通风。
2．机械通风是利用矿井通风机(扇风机)的作用，使进出风井井口产生压力差而促使空气流动的通风方法。矿用风机按用途分有三类：①用于全矿井或矿井某一翼的称主要扇风机，简称主扇 ；②用于矿井内某一区域通风，借以调节区域风量，帮助主扇工作的称为辅助扇风机(辅扇)；③用于矿井局部地点，如掘进工作面通风的称为局部扇风机(局扇)。
（二）主扇工作方式
矿井通风系统中的主扇有三种工作方式：压入式、抽出式和压抽混合式。
1．压入式：主扇安装在进风井井口附近，利用风硐将扇风机出口与进风井筒相连通，采用密闭将井口封闭。它是借助风机运转的机械力量，把地面空气压入井下，经各用风地点后，污风由出风井排出地表。
2．抽出式：主扇安装在出风井井口附近，并用风硐与出风井筒连通，同时将出风井口密闭。当风机运转后，新鲜空气由进风井进入井下，经各用风地点后，由风机抽出地表。
3．压抽混合式：两台或两台以上的主扇，一台为压入式，另一台为抽出式，同时在同一矿井工作。
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4．多级机站通风：近年来，国内一些矿山采用 “多级机站通风”，将多台功率较小的风机并串联，进行联合接力的通风。该方式具有降低通风电耗，节约能源，便于风量调节，减少漏风等优点。但设备较多，管理较复杂。
（三）通风构筑物
用来引导、控制、调节风量的装置，称为通风构筑物。根据用途不同，通风构筑物可分为两大类：
1．引导风流通过的构筑物：包括扇风机风硐、反风装置、风桥和风窗等。
风硐，是连接主扇和风井的一段巷道。
风桥，是当进风道与回风道平面交叉时，使新风与污风互相隔开形成立体交叉的一种通风构筑物，如图2-5所示。常见的风桥有混凝土风桥、砖风桥、铁风筒风桥等。
图2-5 风桥
A-绕道式风桥；B-混凝土风桥；C-铁风筒风桥
2．隔断风流的构筑物：包括风门、挡风墙(密闭)等。其基本要求是：结构严密，坚固耐久，漏风小。
风门，在不允许风流通过，但需行人、运输的巷道中，需设置风门，一般有普通风门和自动风门，如图2-6、图2-7所示。
图2-6 普通风门
图2-7 碰撞式自动风门
挡风墙(密闭)，在不允许风流通过，又不行人通车的井巷，应设置挡风墙(密闭)。永久性的密闭可用砖、石或混凝土砌筑。临时密闭则用木柱、木板、破旧风筒等材料构筑。
三、局部通风
在采矿和地质勘探等工程中，必须开掘大量的井巷。在掘进井巷过程中，只有一个出口的是独头巷道，独头巷道没有形成循环通风网路，必须进行局部通风(或掘进通风)，其作用就是将新鲜空气引到工作面，排出工作面的炮烟、粉尘等污浊空气。
（一）局部通风方法
1．利用主扇(或辅扇)风压或自然风压为动力的全矿总风压通风。
2．利用空气扩散作用的扩散通风。
3．利用引射器通风的引射器通风。
4．利用局部扇风机的局扇通风等局部通风方法。
（二）局扇通风
1．局扇通风方式：局扇通风是将局扇与风筒相连接，并将风筒末端引至工作面。局扇通风又分为压入式、抽出式和压抽混合式三种方式，如图2-8所示。
图2-8 局扇通风方式
2．风筒：有刚性风筒和柔性风筒两种。
柔性风筒有塑料人造革风筒、帆布风筒、胶皮风筒等多种。柔性风筒重量轻、可折叠、耐腐蚀、安装方便，普遍使用。
目前，刚性风筒普遍采用的是铁皮、铝皮制成的金属风筒。金属风筒笨重，搬运和修
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补不方便，安装麻烦，只在作业或通风时使用。另外，硬制塑料风筒和可伸缩风筒也有生产和使用。
为使局部通风有更好的效果，满足长巷道掘进通风需要，必须减少风筒的阻力和漏风。因此，应注意以下几点：
（1） 在巷道断面允许的条件下，应尽量采用直径较大的风筒。
（2） 减少接头漏风。接头要严紧，加长每节长度，减少接头数，并改进接头方法。
（3） 风筒悬挂应做到：吊挂平直，拉紧吊稳，逢环必挂，缺环必补，拐弯平缓，及时清理风筒内的积水。
四、矿井防尘
（一）通风除尘
井下各作业地点的排尘风速为：
1. 硐室型采场最低风速应不小于0.15m/s。
2. 巷道型采场和掘进巷道应不小于0.25m/s。
3. 电耙道和二次破碎巷道应不小于0.5m/s。
4. 箕斗硐室、破碎硐室等作业地点，可根据具体条件，在保证作业地点空气中有害物质的浓度符合TJ36的规定的前提下，分别采用计算风量的排尘风速。
5.有柴油机设备运行的矿井，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4 m3计算。
（二）凿岩时的防尘
井下采掘过程中，凿岩产生的矿尘占的比例较大，尤其是干式凿岩，产生的矿尘约占井下矿尘量的85%，因此，矿山必须采用湿式凿岩，即采用中心供水与旁侧供水的两种凿岩机。
（三）爆破时的防尘
爆破的瞬间，空气中的粉尘量高达数千毫克，甚至上万毫克，爆破30分钟后，粉尘浓度还高达十几毫克。爆破防尘的措施：一是采用水封爆破，即将装水的塑料袋代替炮泥充填炮孔；二是喷雾洒水，包括爆破自动水幕、风水喷雾器和人工洒水等。
（四）装卸矿时的防尘
装卸矿作业的防尘措施主要有：湿润矿岩，在矿岩堆上洒水；在巷道顶板或帮壁安装喷雾器；在装岩机铲斗上装自控式喷雾器；卸矿溜井密闭、抽尘净化。
第六节 矿山火灾及其预防
凡是发生在矿山企业内的火灾，统称矿山火灾。
矿山火灾可分为地面火灾，如矿山工业广场内的厂房、仓库、贮矿场及露天采场等处的火灾；井下火灾，如发生在井底车场、硐室、巷道、采场、采空区的火灾。
根据矿山火灾发生的原因，可分为内因火灾和外因火灾。内因火灾也称自燃火灾，是由于矿岩本身的物理和化学反应发热所引起的。外因火灾又称外源火灾，是由于外部各种原因引起的火灾。
一、井下外因火灾的原因和预防
（一）井下外因火灾发生的主要原因：
1．明火引起的火灾与爆炸。在井下使用的电石灯、吸烟、电焊火星及其它各种火焰与腊纸、棉纱、碎木屑、油毛毡等可燃物接触时，很容易引起火灾。香烟在燃烧时，表面温度可达350～400℃，香烟头不灭熄而随便乱扔，极易引起火灾。井下违章进行焊接、爆破作业等发生的明火是引起井下外因火灾的主要原因。某矿在一次大爆炸装药过程中，悬挂的电
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石灯掉落在炸药堆上，引燃炸药发生火灾，造成44人中毒死亡。焊接时产生的温度达1500～2000℃，焊花可飞溅10m左右，也是非常危险的火源之一。
2．电弧和电火花。井下电气线路、设备短路、绝缘击穿、电气开关熄弧不良等，会产生强烈的电弧和电火花，温度可达1500～2000℃，足可引燃可燃物质。灯泡打破后其乌丝温度达2500℃，也可点燃可燃物引发火灾。
3．过热物体。过热物体的高温表面是常见的井下火灾的火源。井下各种机械设备的转动部分在润滑不良、散热不好或其它故障状态下，会因摩擦发热而温度升高到足以引燃可燃物的程度。顶板冒落，岩石片帮都能引起较大的摩擦和冲击，在通风不良时，产生的热能积聚，可能引燃附近的可燃物。
此外，爆破时产生的高温有可能引燃硫化矿尘、可燃气体或木材。
（二）预防井下外因火灾的一般要求
1. 矿井的井筒、井架和井口建筑物、进风平巷，都应采用不燃性建筑材料建筑。已有的木支架进风井筒、平巷要逐步更换。
2. 用木支架支护的竖井、斜井井架，井口房，主要运输巷道、井底车场硐室均应设置消防水管。如果用生产供水管作消防水管，必须隔50～100m安设支管和供水接头。
3. 井口木料厂，有自燃危险的废矿石堆、炉渣场，应布置在距入风井口主导风向的下风侧80m以外，并采取必要的防火措施。
4. 主要扇风机房和压入式辅助扇风机房、风硐及空气预热风道、井下电机车库、机修及机电硐室、变电站、油库等都必须用不燃材料建筑，硐室中要有醒目的防火标志和防火注意事项，并配有相应的灭火器材。
5. 井下各种油类物质，应分别存放在专用的硐室中。装油的铁桶应有严密的封盖。储存动力用油的硐室应有独立风流将污风排入回风道，储油量一般不超过三昼夜的用量。
6. 井下柴油设备或液压设备严禁漏油，出现漏油时要及时修复，每台柴油设备均应配备灭火装置。
7. 禁止用火炉或明火直接加热井下空气，或用明火烘烤井口冻结的管道；井下禁止使用电炉和灯泡防潮、烘烤和采暖。
（三）井下外因火灾的预防
1. 井下使用过的废油、棉纱、布头、油毡、腊纸等易燃物应放入有盖的铁桶内，并及时运至地面集中处理。
2. 在大爆破过程中，要加强对电石灯、吸烟等明火的管制，防止明火与炸药及其包装材料接触引起燃烧、爆炸。
3. 不得在井下点燃蜡纸照明，更不准用木材生火取暖。
4. 在井口或井下进行焊接切割作业要制定相应的防火措施，并经有关部门批准，才能实施，事后要严格检查、清理现场。
5. 对有硫化矿尘燃烧、爆炸危险的矿山，要限制一次装药量，并填好炮泥，严禁用黄铁矿粉作炮泥。
6. 在井下作业时，应防止通电线路和电器设备过热、短路和产生电火花。应正确选择、安装和使用电线、电缆及电器设备，正确选用熔断器或过流保护装置，电缆或设备电源线接头要牢固可靠。电线、电缆要挂牢，防止受意外的机械损伤而发生短路、漏电。
7. 随着井下柴油设备应用得越来越广，要重视柴油设备的防火管理。
二、井下内因火灾的预防
矿山内因火灾是由于矿物氧化自燃引起的。对金属和非金属矿山来说，内因火灾主要发生在矿石、围岩中含硫化矿石、煤和黑色炭质页岩的矿山。据统计，我国目前开采的矿山中，约有40%的煤矿、20%～30%的硫铁矿、5%～10%的有色金属和非金属硫化矿具有内因火灾
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危险。
矿山内因火灾是在空气供给不足的情况下缓慢发生的，通常无明显的火焰，产生大量有毒有害气体，并且发火地点多在采空区或矿柱内，因此，给早期发现和扑灭带来许多困难。
（一）硫化矿内因火灾的外部征兆
早期识别内因火灾，对防止火灾发生和迅速扑灭火灾有很重要的意义。识别内因火灾的方法主要是观察内因火灾的外部征兆、化学分析可疑区域的空气和地下水成分，以及测定可疑区域的空气温度、湿度和岩石温度。
硫化矿石在自燃过程中，往往会在井巷内出现一些外部征兆，这些征兆有：巷道壁和木材上有凝结的水珠，即“出汗”现象；在冬季可以看到从地表的裂缝、钻孔口冒出蒸汽，或局部地段冰雪融化；矿内空气和岩石温度升高；由于自燃产生SO2和H2S气体，人们会嗅到臭鸡蛋的刺激性气味；在火区附近人会感到闷热、头痛，裸露的皮肤有微痛，精神过于兴奋或疲劳；地下水变红，粘度增大等等。
（二）矿井内因火灾的预防措施
矿井内因火灾是由于矿物氧化、自热自燃发展成为火灾的，因此，减少、限制矿石与空气的接触，防止或减缓矿石氧化过程中热量的聚积是防止内因火灾的关键，主要技术措施如下：
1．合理选用开拓和采矿方法，提高开采强度，减少矿石和坑木损失。如尽量在围岩中布置开拓、采准巷道和少留矿柱，减少对矿体的切割；遵循自上而下、自远而近的开采顺序，减少矿体过早破坏；选择合理的采矿方法，降低开采损失，减少采空区中残留的矿石和木材量；正常、均衡地进行回采，提高采矿强度，及时处理和严密封锁采空区。
2．建立合理的通风制度，有效地减少向采空区的漏风。如采用机械通风，保证矿井风流稳定，不受自然风压影响；尽量采用并联方式向工作面供新风，避免污风串联；采取有效措施调节和控制风流；加强对通风构筑物和通风状况的检查和管理，提高密闭和风门的质量，防止向采空区漏风；尽量将通风构筑物如风门、风窗或辅扇布置在岩石巷道中或地压小的地方，防止出现裂隙时可能造成向采空区的漏风。
3．密闭采空区和局部充填隔离。利用封闭或局部充填措施把可能发生自燃的地段与外界空气隔离，用泥浆堵塞矿柱裂隙，可以防止硫化矿石氧化。另外，还要在通往采空区的巷道口上建立临时防火墙，或永久防火墙，隔绝采空区。
4．预防灌浆。就是把泥浆（由黄土、砂子和水按一定的比例混合制成）用管道通过钻孔、专用的灌浆管道或地表陷落区裂隙向火区或采空区灌浆，使矿石与空气隔离，阻止氧化，达到预防和灭火的目的。
5．均压通风。采用矿井通风中的风压调节技术使火区或有自燃危险的区域的进、回风两侧的压差尽量小，从而减少或消除漏风，防止硫化矿石自燃。
6．阻化剂防火。用一定的钙盐、镁盐或其它的化合物的水溶液制成阻化剂可以抑制、延缓硫化矿石的氧化。
第七节 矿山水害防治
矿山建设和生产过程中，一般都会遇到渗水或涌水现象。如果渗入或涌入露天坑或矿井的水量超过矿山正常的排水能力，采场或巷道可能被淹，酿成矿山水灾。一旦矿山发生水灾，就会使生产中断，设备被淹，人员伤亡。据统计，矿山各类事故中，平均每起透水事故死亡人数最多，可见矿山水害的严重性。
矿山水灾的水源有两类：地表水和地下水。地表水包括：地面的江河、湖泊、池沼、水库、废弃露天坑和塌陷区的积水，以及雨水和冰雪融化水等。地下水包括含水层水、断层裂隙水和老空积水等。这些水都可能经过各种通道或岩层裂隙进入矿内。据统计，在矿山水灾
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事故中，约10%～15%的水源是地表水，85%～90%来自地下水。
一、地表水的治理
为了防止地表水对矿井造成威胁，矿井必须对地表水进行综合治理，也就是在地表修筑防排水工程，填堵塌陷区、洼地和隔水防渗等多种防水措施，防止，减少地表水大量进入矿井。具体措施有：
（一） 合理确定井口位置。矿井(竖井、斜井、平硐)井口标高，必须高于当地历史最高洪水位1m以上，或修筑坚实的高台或在井口附近修筑可靠的排水沟和栏洪坝，防止暴发地表水经井筒灌入井下。
（二） 填堵通道和消除积水，堵塞地表水进入井下的通道。
（三） 整治河流，减少或制止河水渗漏。
（四） 挖沟排(截)洪，将洪水排出矿区外。
（五） 留安全矿柱，隔断透水通道，防止地表水进入矿内。
（六） 做好雨季前的防汛工作。每年雨期前应进行防水检查，编制防水计划，防水工程应在雨季前峻工。在雨量集中量大的矿山，汛期前要加固和修整地面防水工程；调整采矿时间，尽量避开汛期回采；加强对防洪工程设施的检查，备足防洪抢险器材。
二、地下水的治理
为了防止矿山井下发生突然透水事故，应遵循“有疑必探，先探后掘”的原则，采取“查、探、堵、放”措施，即查明水源，调查老空；探水前进，超前钻孔；隔绝水路，堵挡水源；放水疏干，消除隐患的综合防水措施。
（一）查明水源
做好矿井水文地质观测，查明矿井水源与分布，如古井、旧巷、采空区的分布；老空积水情况；可能出水的断层、裂隙的分布位置以及含水层、透水层的性质等；收集地面气象、降水量和河流水文资料，查明地表水体分布范围和水量；观测探水钻孔和水文孔中的水压、水位、水量变化，分析水质，查明矿井水来源。
（二）超前探水
在水文地质条件复杂，有水害威胁的矿井进行采掘作业，必须坚持“有疑必探、先探后掘”的原则。
超前钻孔的位置、方向、数目、孔径，每次钻进深度和超前距离，应根据水头高低，岩石性质等条件来确定。
探水前要检查钻孔巷道的稳定性，并加固巷道支护；清理巷道，准备水沟或其它水路；工作地点或附近安装电话，巷道及其出口要有照明和便于行人的通道，有与外界联络的信号。
在探水作业中，如发现岩石松软(发松)，或沿钻杆向外流水超过正常打钻供水量，或有毒有害气体逸出等现象，必须停止打钻，并不得移动钻杆，撤退人员，立即向上级报告，采取安全措施。
（三）排水疏干
有计划地将可能威胁矿井安全的地下水全部或部分地排放，或降低矿区地下水位，称为排水疏干，这是最安全、最有效的防治水灾事故的措施。
疏干方法有：在地面打钻，用深井泵或潜水泵把地下水抽到地表，即地表疏干；在井下用各种过滤管配合水泵排水，即地下疏干；在井下用巷道及地表钻孔排水，即地表与地下联合疏干等方法。
（四）隔水与堵水
有的矿山受条件限制，无法疏放地下水，或者采用疏干方法不经济时，可采取隔离水源和堵截水流，即隔水、堵水措施。
隔离水源就是采取留隔离矿(岩)柱和建立隔水帷幕，防止水源入侵矿井或采区。隔水帷
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幕是在水源与矿井或采区之间的主要通道上，将预先制备的浆液经过钻孔压入岩层裂隙并沿裂隙扩散、凝固，形成防止地下水渗透的一道帷幕。
堵截水流是在井下适当的位置，如通往水害威胁地区的巷道总汇合处、井底车场和井下水泵房等处设置防水闸门，堵住水源，或者在积水老空及有透水危险的区域与采区之间设置防水墙，堵截来水，保护采区安全。
三、矿井透水事故的征兆及处理
（一）井下透水征兆
采掘工作面透水之前，往往会发生一些异常现象，出现明显的征兆，预示井下透水事故即将发生。主要预兆有：
1. 巷道或工作面顶底板压力增大，岩石变形，出现掉碴、冒顶、支柱变形或倾斜现象。
2. 采场或巷道壁“出汗”，这是因积水透过岩石裂隙凝聚在岩壁形成的。顶板淋水增大，底板突然涌水。
3. 采场或巷道“挂红”，水的酸度大，有涩味和臭鸡蛋气味。
4. 岩层里发出“吱吱”的水叫声，这是压力较大的积水经过岩层裂缝挤出时，水与缝壁摩擦的声音。
5. 出现压力水流。若出水清洁，说明距水源较远；若出水混浊，表明已临近水源。
6. 工作面空气温度降低，出现雾气。
（二）井下透水时的抢救措施，详见第九章。
第三章 露天矿山开采安全
第一节 露天矿山基本知识
一、露天矿山开采的基本概念
露天开采就是从地表直接采出有用矿物的开采方法。由露天开采形成的各种矿山坑道的总体称为露天矿场。
根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿。开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的称为山坡露天矿，位于露天开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿，如图3-1所示。
图3-1 山坡露天矿与凹陷露天矿示意图
根据开采方式的不同，露天开采有人工开采、机械开采、水力开采和挖掘船开采。
（一） 人工开采主要靠人力来打眼、装矿和推车。
（二） 水力开采是用水枪射出高压水流冲采矿石并用水力冲运。此法多用于开采松软的砂矿床。
（三） 机械开采是用一定的采掘运设备，在敞露的空间里从事采矿作业，并通过露天沟道或地下巷道把矿石和岩石运出。
（四） 挖掘船开采是利用挖掘船开采河道中的砂矿床。
目前，世界上露天开采的矿物占整个矿物产量的70%，我国铁矿石产量的85%由露天开采，建材矿山几乎全部采用露天开采。
二、露天采矿场构成要素
露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为采矿场。
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（一）台阶
露天开采时，通常是把矿岩划分成若干水平分层，自上而下逐层开采。在开采中各分层保持一定的超前关系，在空间上形成阶梯状，每个阶梯是一个台阶，或称阶段。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立采剥作业的单元。台阶的构成要素如图3-2所示。
图3-2 台阶构成要素
1－台阶的上部平盘；2－台阶的下部平盘；3－台阶坡面；4－台阶坡顶线；
5－台阶坡底线；α－台阶坡面角；h－台阶高度
台阶的上部水平面称为台阶的上部平盘，台阶的下部水平面称为台阶的下部平盘，上下两平盘之间的倾斜面称为台阶坡面，台阶的上部平盘与坡面的交线称为台阶坡顶线，下部平盘与坡面的交线称为台阶坡底线，台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离叫台阶高度，台阶坡面与下部平盘的夹角称为台阶坡面角。
台阶的上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的上部平盘同时又是上一个台阶的下部平盘。台阶的命名通常是以开采该台阶的下部平盘的标高来表示。开采时，将工作台阶划分为若干条带逐条顺次开采，每个条带叫做采掘带。
（二）露天采矿场
露天采矿场的构成要素如图3-3所示。露天矿坑中的矿石采出后，露天矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫露天矿边帮（如图3-3中的AC、BF）。位于矿体下盘一侧的边帮叫底帮，上盘一侧的边帮叫顶帮，位于矿体端部的边帮叫端帮。露天矿的下部水平CD叫露天矿的底盘。
图3-3 露天采矿场构成要素
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露天矿边帮与地表的交线AB称为露天矿场的上部最终境界线。最终边帮与露天采矿场底盘的交线GH称为下部最终境界线。
正在进行开采和将要进行开采的台阶组成的边帮叫露天矿场的工作帮（如图3-3中的DF）。工作帮的位置是不固定的，随着开采工作的推进而不断变化。
工作帮的水平部分叫工作平盘（如同3-3所示），它是用以安装设备进行穿孔爆破、采矿和运输工作的场所。通过工作帮最上一个台阶的坡底线与最下一个台阶的坡底线的假象斜面，叫露天矿场的工作边坡（如图3-3的DE）。工作边坡与水平面的夹角叫工作边坡角，一般为8°~12°，最多不超过15°~18°，人工开采可适当大一些。
非工作边帮是指已完成采剥工作的台阶组成的最终边帮。非工作边帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线的假象斜面，叫露天采矿场的非工作帮坡面或最终坡面（如图3-3的AG、BH）。该帮坡面代表露天矿场边帮的最终位置。最终帮坡面与水平面的夹角叫最终边坡角（如图3-3的βγ）。
大中型露天矿的非工作帮上的平台还应设安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台用作缓冲和阻截滑落的岩石，还可用作减缓最终帮坡角，以保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全。它设在露天矿场的四周边帮上。
运输平台是工作台阶与出入沟之间的运输通道。
清扫平台是用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理，它又起安全平台的作用，可与安全平台合并。
三、露天矿场构成的安全要求
（一）台阶高度的确定
台阶高度对露天开采的作业安全具有重要的意义。确定台阶高度应考虑下列因素：
1．矿岩的岩性和埋藏条件
矿床的埋藏条件主要是指矿体的厚度、产状及岩石的均质性。一般，稳固的矿岩的台阶高度可大一些，对于节理、裂隙较发育的不稳固的矿岩，台阶高度应低一些。
2．穿爆工作的要求
台阶高度的增加能提高一次爆破效率，但往往增加了不合格大块和根底，增加了二次爆破量，并降低了挖掘机的生产能力。另外，台阶高度还必须保证生产人员和设备的安全。
3．采掘工作的要求
采掘工作的要求是影响台阶高度的最主要的因素，机械化开采时台阶较高，人工开采时台阶较低。
《金属非金属露天矿山安全规程》规定的台阶高度如表3-1所示。
表3-1 露天矿场台阶的安全高度
矿岩性质
松软的岩石
坚硬稳固的岩石
砂状的岩石
松软的岩石
坚硬稳固的岩石
人工开采
采掘作业方式
机械铲装 不爆破
爆破
台阶高度
不大于机械的最大挖掘高度
不大于机械的最大挖掘高度的1.2倍
不大于1.8m
不大于3.0m
不大于6.0m
挖掘机或前装机铲装时，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍。
（二）工作台阶坡面角和最终边坡角
1．工作台阶坡面角：其大小直接影响安全生产。影响工作台阶坡面角的主要因素有矿岩的性质、穿孔爆破方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素。《金属非金属露天矿山安全规程》规定，人工开采时，工作台阶坡面角应符合表3-2的规定。
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表3-2 人工开采工作阶段坡面角
矿岩性质
松软的矿岩
较稳固的矿岩
坚硬稳固的矿岩
不大于50°
不大于80°
工作阶段坡面角
不大于所采矿岩的自然安息角
2．最终边坡角：合适的最终边坡角对于保证安全生产和提高露天开采的经济效果具有重要的意义。边坡稳定性被破坏，必将造成滑坡或岩石坍塌等严重事故，严重影响安全生产。影响边坡稳定的主要因素有岩石性质、地质构造、水文地质条件、开采深度、边坡存在期限等。中小矿山的边坡角可参考表3-3。
表3-3 中小露天矿边坡角参考值
开采深度
岩石硬 （m）
度系数（f）
15~20
8~14
3~7
1~2
最终边坡角（°）
90m以内
60~68
50~60
43~50
30~43
180m以内
57~65
48~57
41~48
28~41
240m以内
53~60
45~53
39~53
26~39
300m以内
48~54
42~48
36~42
24~36
工作台阶坡面角（°）
75~80
65~75
60~65
15~60
第二节 露天开采工艺
一、露天开采工艺
露天矿山的采剥工程是按一定的生产工艺，以一定的顺序进行的。确定开采顺序主要考虑矿床的埋藏条件、露天矿场的空间几何形状、生产工艺和开拓运输系统等。对山坡露天矿，当矿体倾向与山坡方向一致时，一般采用在矿场表层逐层开掘单壁沟，自上而下，由里而外的采掘顺序进行开采。
对凹馅露天矿，由上而下进行掘沟、剥离和采矿工作，上部水平顺次推到最终境界，下部水平顺次开拓和准备出来，旧的工作水平不断结束，新的水平陆续投产，这是露天矿在整个开采期间的程序。掘沟、剥离、采矿三者在时间和空间上必须保持一定的超前和滞后关系，必须遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，才能保证露天矿山生产持续、稳定、安全地进行。
每个台阶的开采顺序是，开掘出入沟→开段沟→扩帮，即首先开掘自地表到第一个台阶下部平台的出入沟，然后开掘段沟。开段沟形成以后，在沟旁建立剥岩或采矿工作线，按采掘带顺序逐条采掘，即为扩帮。按照工作线与矿体走向的关系，工作线的布置方式有纵向、横向、斜向和U型布置等。待工作线推进到一定宽度后，即可开掘下一个台阶的出入沟和开段沟。露天矿的各台阶自上而下逐层进行开拓、准备和扩帮，一般是多个台阶同时进行开采，由这些开采的台阶组成了露天矿场的工作帮。
掘沟、剥离和采矿工作都由穿孔、爆破、采装、运输等工艺来实现。
二、穿孔作业及安全要求
穿孔工作是露天开采的第一个工序，其目的是为爆破工作提供装炸药的孔穴。在整个开采过程中，穿孔质量的好坏，对后续的爆破、采装、破碎等工作有很大影响。露天矿穿孔设备按其穿孔深度分为浅孔凿岩设备和深孔凿岩设备。浅孔凿岩设备主要有凿岩机和凿岩台车。深孔凿岩设备主要有牙轮钻机、潜孔钻机、钢绳冲击式钻机。
（一）凿岩机。凿岩机按动力不同可分为风动、电动、内燃和液压四种类型；按重量不同有轻型、中型、重型三种；按工作方式不同可分为手持式、气腿式和柱架导轨式三种，一
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般凿岩深度在2~4m，最深不超过5m。风动凿岩机应用最为广泛，它是靠空气压缩机提供的压风作为动力进行工作的，所以要建立相应的压风机站和供风系统或使用移动式压风机供给压风。
（二）凿岩台车。凿岩台车是一种导轨式重型风动凿岩机。由于设备简单、灵活、孔径小，可以打任意角度的炮眼，对提高劳动生产率，改善劳动条件作用明显，所以在露天矿山和采石场得到了广泛的应用。
图3-4 CT400A型露天凿岩台车外型示意图
（三）潜孔钻机。潜孔钻机是一种回转冲击式钻机，具有结构比较简单、操作维护方便、价格低、机动灵活、穿孔角度范围大等优点，是中小型露天矿山的主要穿孔设备，适用于中硬矿岩穿孔。国产潜孔钻机主要有KQ—150、KQ—200、KQ—250等型号。
（四）牙轮钻机。牙轮钻机也属于回转式凿岩机，它通过回转机构和加压机构给钻杆上的牙轮钻头施加回转扭矩和轴向压力，借助钻头上的三个轮齿密布的牙轮进行连续切削、破碎岩石；同时压缩空气通过钻孔中心及钻头喷嘴吹至孔底，把岩渣排出而形成炮孔；能实现机械接卸钻杆。牙轮钻机具有穿孔效率高、作业成本低，机械化、自动化程度高，适应各种硬度的矿岩等优点。国产牙轮钻机主要有KY—150、KY—200、KY—250、KY—310等型号。
（五）凿岩安全技术
1．凿岩机作业时，要注意以下安全问题：
（1） 凿岩工要经过培训，熟悉凿岩机的性能和操作方法。
（2） 开孔口时要扶稳钻机，以防钻头伤脚或凿岩机倾倒伤人。严禁打干眼和残眼。
（3） 在坡度超过30°的台阶坡面上凿岩时，凿岩工要使用安全绳，凿岩时要站稳。
2．大型凿岩机穿孔时，要注意以下安全问题：
（1） 钻机司机应经过专门培训，了解钻机的性能，熟练掌握操作程序和操作技术。
（2） 钻机移动时，应有人指挥和监护；行走时，司机应先鸣笛，履带前后不得站人。不准转急弯。
（3） 钻机靠近台阶坡顶线行走时，应先检查行走路线是否稳固安全，凿岩台车外侧突出部分至台阶坡顶线的最小距离为2m，牙轮钻和潜孔钻为3m。
（4） 钻机不宜在坡度超过15°的坡面上行走；如果坡度超过15°，必须放下钻架，并采取防倾覆措施。不准长时间停留在斜坡道上。
（5） 在松软的地面行走时，应采取防沉陷措施。
（6） 通过高、低压线路时应采取安全措施。夜间行走应有照明。
（7） 为防止台阶坍塌而造成钻机倾翻事故，钻机稳车时，千斤顶至台阶坡顶线应有一定的安全距离：凿岩台车为1m，牙轮钻和潜孔钻为2.5m。千斤顶放置的位置应稳固，不得在千斤顶下垫块石。
（8） 穿凿第一排炮孔时，钻机的中轴线与台阶坡顶线的夹角不得小于45°，以便在台阶出现坍塌征兆时，钻机尽快撤离危险区。
（9） 钻机作业时平台上严禁站人，钻机长时间停机应切断电源。
（10） 挖掘每个水平的最后一个采掘带时，上阶段正对挖掘机作业范围内的第一排孔位地带，不得有钻机作业或停留。
（11） 起落钻架时，非操作人员不要在钻机移动范围内停留。
（12） 爆破时，应将钻机移至安全地带。
（13） 移动电缆和停送电时，应穿绝缘鞋，戴高压绝缘手套，使用符合要求的电缆钩。钻机发生接地故障时，应立即停机处理，严禁任何人上下钻机。
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（14） 雷雨天、大雪天和大风天不准上钻机顶部进行检修作业。严禁双层作业，高空作业时，应挂好安全带。
三、爆破工作及安全要求
爆破工作是利用炸药爆炸能来破碎矿岩，为采装、运输和破碎提供矿岩。露天矿山的爆破方法有：浅眼爆破法、深孔爆破法、硐室爆破法、药壶爆破法、裸露爆破法及其他爆破方法。
爆破安全将在第四章介绍。
四、采装作业安全要求
采装作业是用装载机械将矿岩直接从地下或爆堆中挖掘出来，并装入运输工具或直接卸到一定地点。它是露天开采过程的中心环节，其他生产过程如穿爆、运输等都是围绕采装而工作的。
坚硬的矿岩一般用凿岩爆破的方法破碎成松散状，然后用不同的装运手段将矿岩分别装车运至矿仓或排土场。松散矿岩一般不需要进行爆破，而是用挖掘机直接铲装，或用推土机配合铲运机对矿岩进行集堆和铲装运工作。
大型露天矿山采装工作所用的采装设备有单斗挖掘机、前装机、索斗铲、轮斗挖掘机、链斗挖掘机等，小型露天矿和采石场采用装岩机、电耙乃至人工装岩。
（一）单斗挖掘机
单斗挖掘机是露天矿山用于采矿、剥离、排土、掘沟和倒装等工作的主要设备。按动力可分为电铲、柴油铲和液压铲三种，铲斗的容积一般从0.5m3到12m3，斗容达20~30 m3 的挖掘机也已在一些矿山应用。单斗挖掘机生产能力大，一般应用于大中型露天矿山，并与铁路运输或汽车运输等方式相配合。
图3-5 单斗挖掘机
（二）前端式转载机
前端式装载机又叫前装机，是一种自装自运的多用设备，经常与汽车配合使用。有履带式和轮胎式两种，由于轮胎式前装机机动灵活、调动方便，行走速度快，可达30~40kg/h，因此轮胎式前装机在露天矿应用较广，既可以与运输设备配合装载矿岩，还可作为采、装、运三位一体的设备，同时还可作为牵引车及清理工作场地等辅助作业。
图3-6 前装机
（三）装岩机
装岩机有电动和风动两种，斗容一般在0.1~0.3m3，轮胎式装岩机机动灵活。轨道式装岩机与窄轨铁路运输配合时，其作业方式见图3-7所示。当两台装岩机同时作业时，线路中心线的距离为4~5m。工作面人工调车，干线用电机车或人工推车运输。装岩机平均效率可达80~120t/台班。
图3-7 装岩机采装工作面布置
（四）推土机
推土机结构简单、工作灵活可靠、效率高、维修工作量少，在国内砂矿开采以及在排土场等配合推排岩土，应用广泛。一般要求运距不超过100~150m，重载爬坡坡度不超过20°。
（五）电耙
电耙是一种小型采运设备，它借助耙斗自重耙运矿岩，在主钢绳的牵引下，沿爆堆向下移动而装满矿岩，并运至卸载点装车。卸载后，在尾绳的牵引下空斗被拉回工作面进行下一
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次作业。卸载点需做人工平台，矿车在人工平台的漏斗下装车。
（六）人工装车
采用人工装车的露天矿场一般都用人力推车，运距应小于300m，矿车载重小于1~2t。人工装车工作面采用多道头装车，线路布置成分枝状，垂直于工作面。一般在支岔上分出3~5个道头，伸向装车工作面。每个道头最小长度6~8m，两个道头间隔为5m左右。采用手推车或拖拉机人工装矿，应合理布置装车位置，车与车之间距离2~3m。
（七）采装作业安全
1．两台以上的挖掘机在同一平台上作业时，挖掘机之间应保持一定的间距，采用汽车运输时，其间距不得小于最大挖掘半径的3倍，且不得小于50m；采用机车运输时，不得小于二列列车的长度。
2．相邻两阶段同时作业的挖掘机必须沿阶段方向错开一定的距离，在上阶段边缘安全带进行辅助作业的挖掘机必须超前下阶段正常作业的挖掘机最大挖掘半径的3倍的距离，且不小于50m。
3．挖掘机行走时，应遵守下列规定：
（1） 必须在作业平台的稳定范围内行走；
（2） 铲斗应空载，并下放与地面保持适当距离，悬臂方向与行进方向一致；
（3） 上下坡时驱动轴应始终处于下坡方向，并采取防滑措施。
（4） 通过电缆、风水管、铁路道口时，应采取保护电缆、风水管、铁路道口的措施；
（5） 在松软或泥泞的道路上行走时，应采取防止沉陷的措施；
（6） 应有专人指挥。
（7） 严禁挖掘机在运转中调整悬臂架的位置。
4．挖掘机、前装机作业时，应遵守下列规定：
（1） 挖掘机工作时，其平衡装置外形的垂直投影到阶段坡底线的水平距离应不小于1m。操作室所处的位置应使操作人员危险性最小；
（2） 禁止铲斗从车辆驾驶室上方通过；
（3） 装第一铲时，铲斗门距车厢底板的卸载高度不应大于0.5m；卸载时应使车厢保持平衡；
（4） 与受装车辆驾驶员有信号联系；
（5） 装载时，车辆调车人员应下车指挥。
5．推土机应遵守下列规定：
（1） 在斜坡上作业时，最大允许坡度不得超过其技术性能的规定；
（2） 推土作业时，刮板不得超出平台边缘；
（3） 距离平台边缘小于5m时，必须低速运行；
（4） 禁止后退开向平台边缘。
（5） 推土机发动时，严禁人员在机体下面工作，机体近旁不准有人逗留。
（6） 推土机行走时，禁止人员站在推土机上或刮板架上。发动机运转且刮板抬起时，司机不得离开驾驶室。
（7） 检修、润滑和调整推土机应在平整的场所进行。检查刮板应将刮板放稳，并关闭发动机。禁止人员在提起的刮板上停留或进行检查。
6．爆破时，要将采装设备开到安全地点。
7．电耙装矿时，要定期检查钢丝绳，以防断绳回甩伤人。在耙斗作业范围内不得有人作业或行走。
8．人工装车时，人员不得搬动大块。大块应进行二次破碎。采用手推车或拖拉机人工装矿，禁止挤在一起，以防止相互干扰伤人。
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四、运输作业安全要求
露天矿山运输的基本任务是将采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或储矿场，把剥离的废石运送到排土场，并将人员、设备和材料运送到工作地点。
露天矿山的运输方式就动力而言可分为人力运输和机械运输；从道路设施看，可分为有轨运输和无轨运输。
（一）露天矿山的主要运输方式
1．铁路运输。是在矿区范围较大，坡度较缓的露天矿场内铺设铁路，用机车牵引列车运送矿石的运输方式。铁路运输的主要设备有轨道、矿车、机车和辅助设备。按机车的动力不同可分为电机车和内燃机车，按轨距不同可分为标准轨铁路运输（轨距为1435mm）和窄轨铁路运输(轨距为600mm、762mm和900mm)，矿车与地下矿山相同。电机车运输还必须架设供电线路。其特点是适合长距离运输，运量大，运输成本低；爬坡能力小，基建工程量大、投资多、基建时间长；移道工作量较大；随着露天开采深度的增加，运输效率显著下降。因此，适用于储量大、面积广、运距长的矿山。
大型露天矿山多采用准轨铁路运输；在中小露天矿以及采石场多采用窄轨铁路运输或人力推车，在斜坡段用卷扬机或无级绳提升联合运输。
2．道路运输。露天矿山道路运输的主要车辆是自卸汽车，小型矿山和采石场也常使用拖拉机、机动三轮车，甚至使用畜力车、人力车等。这种运输方式机动灵活，调运方便，适应性强；爬坡能力强；运输组织简单。缺点主要有：受气候条件影响大，特别是雨季，冰雪期间行车困难；运费高，维护费用高。自卸汽车在露天矿山使用越来越广泛，有取代铁路运输的趋势。国外大型露天矿山电动轮自卸汽车使用日益广泛。
3．斜坡卷扬运输。在斜坡轨道上用卷扬机提升或下放斜坡箕斗或矿车，在斜坡道的上下平面则借助其他运输方式联合运输。斜坡箕斗是专用在斜坡道上的运载容器，与串车相比，运输能力大，发生跑车事故的可能性较小，但需架设装卸载设施，不如串车提运灵活。
斜坡道上还可利用重力实现卷扬运输，依靠矿石的自重拖动重力卷扬机转动，并通过卷扬机的缠绕或摩擦使另一根（或另一端）钢丝绳提升空车，从而完成重车下放、空车上提。车辆运行的速度靠轨道坡度和制动闸来调节。该法适合小型山坡露天矿山。
4．斜坡牵引手推车运输。斜坡道上，用钢丝绳卷扬牵引或下放手推车。这种运输方式投资少，设备简单，使用方便，但运输能力低，仅适用于短距离、小坡度提升的小采石场。在一些小型地下矿山也采用这种方式提运矿石。
5．矿石自溜运输。利用矿区的高差、地形开凿溜井或地表溜槽，用机动车辆或其他运载设备将矿石运至溜井或溜槽，矿石借助自重下放，下部用机动车或其他运载设备来运输。这种运输方式简单，运营费用低，运输能力可大可小，但要有合适的地形条件，特别适合于山区矿山，可大大减少车辆运输事故。
6．人力运输。有轨道人力推矿车和推平板车等方式。
7．架空索道运输。架空索道运输是通过架设在空中的钢丝绳悬挂矿斗，随着牵引钢丝绳的运动矿斗也随着运动的一种运输方式。它可以直接跨越较大的河流、沟谷，翻山越岭，可以缩短运输距离，减少土石方量，无须架设桥梁涵洞。在我国一些山区、地形复杂的矿山，这是一种比较有效的地面运输方式。
（二）露天矿山运输作业安全
1．铁路运输
铁路运输中常见的事故有撞车、脱轨、道口肇事和由此引起的人身伤害。露天矿山铁路运输也应遵守第二章中地下矿山电机车运输的有关安全规定，还应遵守下列规定：
（1） 机车司机以及下面的机动车司机、绞车司机是特种作业人员，必须经过培训考核，持证上岗。
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（2） 在繁忙的道口和可能危及行车安全的塌方、落石地点宜安设遮断信号机。
（3） 电机车升起受电弓后，禁止登上车顶或进入侧走台工作。
（4） 列车运行速度必须保证在准轨铁路300m、窄轨铁路150m的制动距离内停车。
（5） 同一调车线上禁止两端同时进行调车作业。
（6） 采取溜放方式调车时，必须有相应的安全制动措施。
（7） 在运行区间内不准甩车，在站线坡度大于2.5‰的坡道上进行甩车作业时，必须采取防滑措施。
（8） 发生故障的线路，应在故障区域两端设停车信号，独头线路发生故障时，应在进车端设停车信号，故障排除和停车信号撤除前禁止列车在故障线路区域运行。
2．道路运输
（1） 山坡填方的弯道、坡度较大的填方地段以及高堤路基路段外侧应设置护栏、挡车墙等。夜间装卸矿地点应有良好的照明。
（2） 自卸汽车进入工作面装车，应停在挖掘机尾部回转范围0.5m以外，防止挖掘机回转撞坏车辆。
（3） 装车时，发动机不准熄火，关好驾驶室车门，不得将头和手臂伸出驾驶室外，禁止检查、维护车辆。
（4） 装车后挖掘机司机或指挥人员发出信号，汽车才能驶出装车地点。
（5） 禁止采用溜车方式发动车辆，下坡行驶严禁空档滑行。在坡道上停车时，司机不能离开，必须使用停车制动并采取安全措施。
（6） 机动车辆在矿区道路上宜中速行驶，急弯、陡坡和危险地段应限速行驶。
（7） 正常作业条件下同类车严禁超车，前后车保持适当距离。
（8） 雾天和烟尘弥漫影响能见度时，应开亮前黄灯与标志灯，并靠右侧减速行驶，前后车间距不得小于30m。
（9） 视距不足20m时，应靠右暂停行驶，并不得熄灭车前车后的警示灯。
（10） 冰雪和雨季道路较滑时，应有防滑措施并减速行驶；前后车距不得小于40m；禁止转急弯、急刹车、超车或拖挂其它车辆。
（11） 汽车在靠近边坡或危险路面行驶时，要谨慎通过，防止架头倒塌和崩落。生产干线、坡道上禁止无故停车。
（12） 机动车辆通过铁路道口前，司机应减速了望，确认安全方可通过。
（13） 卸矿地点必须设置牢固可靠的挡车设施，并设专人指挥。挡车设施的高度不得小于该卸矿点各种运输车辆最大轮胎直径的五分之二。
（14） 汽车进入排卸场地要听从指挥，卸完后应及时落下翻斗，务必确认翻斗已落后方可动车，严防翻斗竖立刮坏高空线路和管道等设施。
（15） 自卸汽车在翻斗升起与落下时不准人员靠近，卸载工作完毕后应将操纵器放置空档位置，防止行车时翻斗自动升起引起事故。
（16） 自卸汽车严禁运载易燃、易爆物品；驾驶室外平台、脚踏板及车斗不准载人。禁止在运行中升降车斗。
（17） 要加强对机动车辆进行检查、维护保养，保证机动车运行及前后车灯正常，刹车灵敏可靠。
3．斜坡卷扬运输
（1） 斜坡道与上部车场和中间车场的连接处，应设置灵敏可靠的阻车器；斜坡道上设防跑车装置；沿斜坡道设人行踏步；斜坡轨道中间设托辊并保持润滑良好，以减少钢丝绳的磨损。
（2） 卷扬司机、卷扬信号工和矿仓卸矿工之间应装设声光信号联络装置。联系信号必
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须清楚，信号不清或中断时，不得进行作业。
（3） 在斜坡道上或在箕斗（矿车）、料仓里工作，必须有安全措施。调整钢丝绳必须空载、断电进行，并用工作制动。
（4） 应对钢丝绳及其附件以及绞车定期进行检查、试验，保证钢丝绳完好，绞车制动可靠。发现钢丝绳及其附件有下列情况之一时，必须更换：
a) 专门运输物料的钢丝绳在一个捻距内断丝数目达到钢丝总数的10%；
b) 因紧急制动而被猛烈拉伸时，在拉伸区段有损坏或长度增加0.5%以上；
c) 外层钢丝直径磨损达30%；
d) 有断股或直径缩小达10%；
e) 箕斗钢丝绳连接套因紧急制动而拔出5mm以上，或出现其他异常危险现象时，应重新浇注连接。
4．斜坡牵引手推车运输
（1） 选择斜坡道的位置要合适，坡度不宜过大，道路要平整，没有过大的起伏、坑沟和障碍物。
（2） 为防止跑车，斜坡道上部车场坡口设挡车设施，坡口后应有一段下坡道，斜坡道下部应迎坡设一挡墙。
（3） 卷扬机制动必须灵敏可靠。钢丝绳和挂钩的安全系数应不小于10。钢丝绳与挂钩的连接应用不少于3个绳卡与主绳卡紧，其间距为200~300mm。
（4） 应定期检查、试验卷扬机、钢丝绳和连接装置。发现钢丝绳有断股或严重损坏，挂钩环损坏时，必须更换，不得修复使用。
（5） 卷扬机操作工应思想集中，密切注意运转情况，发现异常情况立即停车。
（6） 钢丝绳牵引速度要与驾车人行走的速度相适应，一般不超过1m/s。驾车人要在手推车上坡的方向，不得在下坡方向，以防意外跑车事故。
（7） 手推车的挂钩环应牢固的固定在轮轴与车架上，要防止在工作时自行脱钩。
（8） 手推车不得装得过满，以防矿石滚落伤人。
（9） 在拉矿石时，驾车人要双手扶把，不得坐在把手上或车上任其自行。重车提到坡顶，要待车越过坡口的车挡，停稳后才能摘钩。
（10） 往井底运送空车，要用钢丝绳牵引下放，不得驾车下跑；要确认手推车挂牢靠了，才能发出下放信号。
（11） 钢丝绳牵引手推车上下时，不准带人。斜坡道有车运行时，不准人员行走（驾车人除外）。
（12） 斜坡道较长时，在卷扬机与坡底之间要设联络信号。
5．人力运输
露天窄轨人力推车与地下窄轨人力推车安全要求相同。露天人力推平板车的安全要求如下：
（1） 道路应有足够的宽度，路面应坚实、平坦，不得有障碍物和坑洞。
（2） 连接陡坡的弯道的外侧应适当超高。
（3） 卸矿场或排土场的边坡坡顶应适当超高。
（4） 夜间工作的道路应有良好的照明。
第三节 边坡管理
露天矿山的边坡直接影响到矿山的安全生产，边坡管理不好，将给作业人员和生产设备带来极大的危害。近年来乡镇露天采石场发展迅速，由于其开采工艺落后，很多都是利用人
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工，采用一面坡的开采方式，由于边坡过高、过陡，导致边坡坍塌和浮石下落，造成的伤亡相当严重，其死亡人数位于金属非金属矿山各类事故的首位。因此，露天矿山的边坡管理工作非常重要。
一、边坡破坏的类型
露天开采破坏了边坡岩体内的原始应力平衡，在次生应力场作用下，发生滑坡和坍塌的现象，称为边坡破坏。边坡破坏的类型有：
（一）坍塌：由于边坡过高、过陡，边坡脚的岩体受压破坏或因人工开采破坏，甚至形成伞岩，以至其根部折断或压碎而突然脱离基岩而造成坍塌。一般坍塌范围不大，塌方量较小，较容易处理。
（二）滑坡：边坡上的岩体沿着某一滑动面向下滑移。该滑动面经常是由各种地质构造形成的弱面，以及极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面形成的弱面。极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面还可能沿弱面产生大面积滑坡。当结构面的倾向、走向与边坡一致，倾角小于边坡的倾角，欲滑移体两侧有自由面或其他结构面，下部又被采空时，就会发生岩层面滑落现象。
图3-8 岩石结构面与边坡稳定的关系
松散的矿岩可沿着自然安息角方向向下滑移。
二、影响边坡稳定的主要因素
影响边坡稳定的主要因素有：
（一）岩石的物理力学性质：主要有岩石的硬度、凝聚力和内摩擦角等。一般岩石的硬度越大越稳定。通常见到的滑坡是在砂质岩、泥岩、灰岩及片理化的岩层中发生。
（二）地质构造：主要是由节理、裂隙、层理、断层和破碎带以及极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面等形成的弱面。大量滑坡实例表明，滑坡体的滑动面和边缘轮廓都是受结构面控制的。
（三）水文地质条件的影响：包括地表水的渗入和地下水。露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期。当地下水赋存于岩石弱面中时，水的作用显著增大岩体的滑动力和减小弱面间的摩擦力，从而使边坡的稳定性降低。
（四）开采技术条件的影响：包括边坡角、边坡形式、开采程序、推进方向以及穿爆工艺等的影响。边坡角越小，边坡越稳定；上部较缓、下部陡的边坡比上部陡、下部缓的边坡稳定而经济；边坡出露的时间越短越稳定；爆破震动作用也会影响边坡的稳定性。
（五）管理方面的影响：如超挖坡脚，在边坡上部堆置废石和设备，建筑房屋等，都会降低边坡的稳定性。
（六）地震对边坡的稳定也有影响。
三、边坡事故的预防
露天采场边坡滑坡、工作台阶和非工作台阶的坍塌以及浮石冒落统称为坍塌事故。预防边坡坍塌事故的主要措施有：
（一）技术措施
1. 贯彻“采剥并举、剥离先行”的方针，超前剥离表土和风化层。
2. 严格按照《金属非金属露天矿山安全规程》的要求设置台阶高度和台阶坡面角，确定合适的边坡形式。确定合理的开采顺序和推进方向，从上到下逐层开采，禁止一面坡的开采方式，严禁“掏采”。
3. 在临近边坡处采用控制爆破方法，如微差爆破、预裂爆破、缓冲爆破等，以减少爆破震动对边坡的影响。
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4. 在露天开采境界范围内，要预先疏干地下水，并在露天坑四周挖掘排水沟。
5. 边坡整治措施：在生产过程中，根据揭露的边帮的岩体情况和积累的经验对边坡及时平整和刷帮，改变边坡的轮廓和形状，以提高边坡的稳定性。
6. 对节理、裂隙等容易引起坍塌事故的地质构造发育的矿山，可采取人工加固措施来治理滑坡。人工加固措施主要有：用锚杆（锚索）加固，用抗滑桩加固，喷射混凝土加固，用挡土墙加固，用注浆法加固等。
（二）管理措施
1. 作业前，必须对工作面进行检查，清除危岩和其他危险物体。
2. 作业中，应加强观察边坡，当发现边坡上有裂隙可能坍塌或有大块浮石以及伞岩悬在上部时，必须及时上报，迅速处理。处理要有可靠的安全措施，受其威胁的人员和设备应撤至安全地点。如未处理，不得在浮石危险区进行其他任何作业和停留，并设置醒目的警示标志。
3. 当现场作业人员发现边帮有坍塌征兆时，应立即停止作业，通知受威胁的人员和设备立即撤出危险区域。
4. 应派有经验的专人负责边坡管理工作，定期对边帮进行检查、清扫，对危岩进行处理，及时消除事故隐患。
5. 对有潜在坍塌危险的边坡，应建立观测预报制度，设立专门的观测点，对边坡的变化情况进行定期观测。
第四节 排土安全
一、排土场
矿山为了排弃、堆置露天矿剥离的岩土和地下开采的废石，需在露天采场或地下矿山的井口附近的适当地点设置排土场。排土场可分为内部排土场和外部排土场。内部排土场是将岩土直接排弃在露天矿场的采空区内，适用于一次采掘有用矿物全厚的矿山。但大部分露天矿山采用外部排土场。
在选择排土场的位置时，应尽量利用山谷、洼地等场所；尽量避免选择在易被山洪、河水冲刷的地区，以免淤塞河道或产生泥石流；在不可避免时，应采取截洪、排水、防冲刷措施；排土场不应设置在将来可能扩大的露天开采境界范围内和露天边坡上；尽可能布置在工厂、居民区的下风向和水源的下游，防止粉尘污染居民区，防止岩土中的有害化学成份污染环境。
二、排土方法
根据露天矿采用的运输方式和排土机械的不同，排土方法可分为：汽车运输—推土机排土、铁路运输—挖掘机排土、前装机排土、卷扬（胶带机）排土、人工堆排。
（一）汽车运输—推土机排土：是用自卸汽车沿排土场边沿卸载，用推土机推排汽车卸载时留落在平台的残余量，以及克服排土场下沉陷落和平整场地的推排工作。该法工序简单，机动灵活，爬坡能力强，安全性好，适应在各种复杂地形的排土场作业，可实行高台阶排土，排土场内的运距短，可在采场外就近排土。
图3-9 推土机排土场挡车垛示意图
（二）铁路运输排土：是采用铁路运输废石，采用其他移动式设备进行转排工作，如排土犁、挖掘机、排土机、前装机、索斗铲等。
（三）卷扬（胶带机）排土：是将废石经卷扬（胶带机）提升沿斜坡道逐步向上堆置成
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一个人造山。适用于平原地区的地下矿山、手选废石等，堆置高度可达100m以上。
（四）人工排土：是以窄轨人力运输或手推车运输废石，辅之以小卷扬提运。该法一切工序均由人工完成，简单易行，劳动强度大，适用于小型矿山。
三、排土场的安全要求
排土场常见的事故主要有排土场大面积滑坡，形成泥石流，排土台阶沉降、坍塌，排弃岩石时的滚石等事故。
（一）预防排土场大面积滑坡，形成泥石流的措施
排土场的变形破坏，产生滑坡和泥石流的主要影响因素是基底的软弱岩层，排弃物中含大量表土和风化岩石，以及地表汇水和雨水的作用。其治理措施主要有：
1. 改进排土工艺，合理控制排土顺序，避免形成软弱夹层。同时将坚硬大块岩石堆置在底层以稳固基底，或将大块岩石堆置在最低一个台阶反压坡脚。
2. 软岩基底处理。若基底表土或软岩较薄，可在排土前开挖掉。并在排土场周围挖掘排水沟降低地下水位。
3. 疏干排水。对排土场上方山坡汇水截流，将水疏排至外围低洼处。为使排土场平台本身的汇水不致侵蚀和冲刷边坡，将平台修成3%左右的反坡，使水流向坡根处的排水沟排出界外。
4. 修建护坡挡墙。护坡挡墙应修在基岩上，并留排水孔。
5. 排土场植被。
（二）预防排土设备翻车、坠落的措施
1. 为了预防排土台阶沉降、变形、坍塌而导致排土设备翻车、坠落，应分区间歇式排土，让新排弃的岩土有充分的时间沉降和压实，避免局部排土工作面推进太快引起边坡失稳。
2. 铁路线要经常垫道。
3. 应随时观察和监测平台岩土的稳定状态，发现滑坡预兆，要立即将排土设备撤离现场。
4. 高台阶排土场应有专人负责观测和管理，发现危险征兆，必须采取有效处理措施。
5. 为了预防汽车排土时发生坠落事故，排土场应经常保持平整，并保持3%~5%的反坡。在卸载平台边缘设置安全车档以防汽车、前装机、铲运机以及手推车卸载时滑落到坡下。车档是由推土机就地堆置岩土而成，或在平台边缘设置金属车档。汽车卸载应有专人指挥，减速慢行，在同一地段不准同时进行卸排和推排作业。
6. 为了预防人员坠落事故以及人员影响排土作业，进行排弃作业时，必须圈定危险范围，设置警戒标志，危险范围内严禁人员进入。
7. 人工排土时，禁止人员站在车架上卸载或在卸载侧处理粘帮。
8. 列车在卸车线上运行和卸载时，其运行速度在移动线上不超过15km/h，在排土线上不超过8km/h。列车运行中不准卸载（曲轨侧卸式和底卸式矿车除外）。卸载顺序应从尾部向机车方向依次进行，机车应以推进方式进入独头线路。列车推送时，应有调车员在前引导。
9. 挖掘机挖排作业时，严禁超挖卸车线路基。
（三）为了防止滚石伤人事故，排土场与其下部的采矿场、工业场地、居民区、道路等之间应保持一定的安全距离，安全距离可参考表3-4确定，或者设置安全挡墙。
表3-4 大块石滚落距离
排土场堆置高度（m）
大块石滚落距离（m）
10
15
12
16
16
18
20
20
25
22
30
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40
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