大红山矿业公司探索深井矿山安全管理的奥秘 ——理风治压、填塌充空

在深井矿山开采中，中毒窒息、冒顶片帮等职业危害和塌陷区生态破坏、采空区顶板冒落等地质灾害就像悬在企业和作业人员头顶的利剑，随时威胁着人员、设备和自然环境的安全。大红山矿业公司作为全国知名的特大型地下矿山，井下巷道总里程长达400多公里，作业面多达200余个，开采深度达1300余米，安全管理的复杂程度和难度均属行业之最。在井下安全管理中，大红山矿业公司摸索出了一套行之有效的安全管理体系，使矿业公司的安全管理成为了业内安全管理的典范，其中，地下矿山冒顶片帮隐性危险源显像化与环境再造研究项目在业内引发了热议，吸引了国内外众多专家学者的目光。

一、理清进风路径，带来井下风清气爽

通风系统在井下生产中担负着极为重要的使命，它将新鲜空气输送到井下，为井下生产创造良好的环境，并能有效防治烟尘和火灾等危险因素，提高井下的抗灾救灾能力。目前，大红山矿业公司通风系统运行风机共有67台，平均运行功率达8358千瓦，井下通风参数综合指标总体能满足安全生产要求。

在对通风路径进行规范管理时，一是及时封堵影响通风安全的采空区和废旧巷道，减少内部漏风。二是根据巷道掘进等情况及时调整系统风量分配以提高风流有效利用率，使矿井通风指标符合相关规程要求。三是对回风通道内的杂物进行清除，确保通风网络畅通无阻。四是定期巡检、维保控制设施和风机系统，保证通风安全。为了确保井下通风质量，在井口风机附近栽种了绿植抑制扬尘，在主斜坡道等区域自主设计安装了自动喷淋系统进行雾化洒水降尘。通过对风量、风质的多措施管控，构建了井下风清气爽的工作环境。

二、监测地压活动，保障巷道顶牢帮固

地压，指的是岩体中存在的力，岩体开挖后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中应力重新分布，当围岩的次生应力超过围岩强度极限时，将会使围岩发生变形、移动和破坏，造成冒顶片帮等事故。大红山矿业公司在井下生产中，除了对巷道进行支护外，还对井下地压变化和地压活动进行监测，保障井下巷道顶牢帮固。

一是利用微震在线监测、声发射、钻孔应力计等多方式联合监测技术，收集分析数据，定位分析地压活动异常区域。二是定期组织现场踏勘，调查井巷工程围岩破环情况，总结地压活动规律。三是积极开展与外界的产学研合作，推进矿井岩石力学研究和采空区稳定性分析。四是积极推进采空区的隔离、密闭、崩落、充填治理等多方式处理技术的应用。五是通过探矿增储、巷道编录等工作的开展，详细记录区域内的矿体、构造、软弱围岩分布情况、水文地质情况，进行地质治安事前预防。

在对井下巷道进行地压检测时，大红山矿业公司还创新开展了地下矿山冒顶片帮隐性危险源显像化与环境再造综合研究。该工作主要是将相关配料按照一定配比搅拌混合，喷涂到巷道边帮和顶板之上。经喷涂过的巷道，光线条件大为改观，驱除了灰暗带来的压抑，在地压变化时，巷道壁上会出现一条极为显眼的黑色裂缝，对深井矿山的冒顶片帮有着良好的预防作用。随着工作推进，大红山矿业公司还将围绕岩石力学、采矿、安全、地灾、机器人研究运用和无人机遥感探测等学科对项目进行深度综合研究，提高其在支护升级、事故预判、地压监测、油烟吸附等方面的作用，增强井下矿山在安全管理上的薄弱环节。

三、开展废石回填，留住地表绿水青山

井下开采后，采空区上方难免不出现下限，破坏地表形态，同时破坏林地、耕地等农业用地。大红山矿业公司利用矿山露天、井下协同开采的优势，将矿山露采产生的废石、熟土进行塌陷区回填治理，有效控制无底柱分段崩落法采区对地表塌陷的影响。同时采用自动全站仪监测、无人机扫描、RTK地形测绘、inSar高分遥感等方式对地表塌陷情况进行数据收集，实现对露天边坡、塌陷区、废石场等区域最大沉降量的长期、全方位监测分析。目前，该公司露天边坡、硝水箐南部废石场处于稳定状态；塌陷区废石回填区域呈平稳、均衡蠕动下降的可控状态。

通过塌陷区回填治理项目的持续开展和对露天稳定区域的持续复垦，大约山矿业公司露天采矿区域和塌陷区生态环境得到了有效保护，实现了塌陷区的预治理和同步治理、矿区土地资源的可持续利用。

四、厘清井下采空区，实现“盲区”安全管理

采空区是在井下采矿生产采掘中形成的“中空”区域，具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点。因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。

在井下生产中，人员、测量设备无法进入的采空区，工程技术人员所掌握的资料仅限于图纸及理论的放矿空间，这部分区域为盲区。大红山矿业公司引入了澳大利亚Hovermap100地下机载三维激光扫描仪，对采空区进行无人机扫描测量工作。测量过程中，无人机搭载手持式扫描仪基于SLAM技术实现了自主避障功能，确保外业测量过程中人员、设备的安全。通过井下无人机三维扫描技术的应用，厘清了井下采空区形态和空间位置关系，并根据采矿方法的差异性和采空区的稳定状态，采用隔离、密闭、崩落、废石和尾砂充填治理等方式处理井下采空区，建立建全了采空区管理台账。

大红山矿业公司对“理风治压、填塌充空”的探索运用，不仅使井下安全管理实现了质的飞跃，还为矿山生产技术管理、资源综合利用、绿色数字化矿山建设提供根本条件和基础依据，为公司“绿色、深地、智能化”矿山建设提供有力的技术支撑。(朱辅坤 李明仁)