摘 要：矿业是国民经济高速发展的重要基础，然而，矿业发展中安全生产保障条件差、工程地质灾害隐患多、重特大恶性事故不断的严峻形势，严重制约着我国矿业向深部和高强度、大规模开发方向发展。针对矿山深部开采和工程地质灾害的重点危险因素和隐患，指出采用高新技术手段对矿山深部开采和工程地质灾害事故隐患实施监控预警，提高矿山的本质安全程度和保障能力，是矿山控制和消除安全隐患并减轻灾害损失，提高企业市场竞争力的关键。
关键词：安全生产；地质灾害；监控预警；安全科技
我国非煤矿山采选业生产总值约占全国GDP总值的1%，是国民经济高速发展的重要基础。然而，目前我国非煤矿山生产深受重大事故灾害的困扰，矿山各类事故每年死亡约3000 人，是矿山生产安全事故高发的国家，矿石百万吨死亡率是美国、南非等矿业发达国家的30 倍以上。根据大致统计，工亡事故造成的直接和间接经济损失为GDP 的1% ～2. 5%，照此计算，我国非煤矿山每年的事故损失为11 ～ 26 亿元。矿业发展中安全生产保障条件差、工程地质灾害隐患多、重特大恶性事故不断的严峻形势，严重制约着我国矿业向深部和高强度、大规模开发方向发展。
1 非煤矿山安全生产的主要危险源
目前，我国非煤矿山安全生产面临的重大威胁主要有。
（1）深部开采高应力、高地温、高井深的安全保障问题。随着地壳浅部资源的逐步枯竭，矿业开发正向地壳深处发展，开采深度、强度的增大，将给矿山安全生产带来一系列难题：岩爆威胁随开采深度增加加大；深部开采诱发突水的概率增大，突水事故趋于严重；地温增高，通风困难，深部开采环境恶劣。
（2）冒顶片帮和坍塌。冒顶片帮和坍塌由于其发生的偶然性和普遍性，一直是最受关注的矿山安全生产问题。据统计，2001 年矿山冒顶片帮事故1780 起，死亡2208 人，分别占工矿企业事故起数和死亡人数15. 6% 和17. 6%；1987 ～ 1999 年间，非煤矿山的冒顶片帮和坍塌事故死亡人数占其死亡人数的44%，其百万吨矿石死亡人数大大高于西方发达国家。
（3）地下水灾害。地下水灾害主要表现为突水淹井、海水入侵、破坏水资源、产生井下泥石流、引起地面塌陷等，给采矿安全带来危害，甚至危及矿山生存。如顾家台铁矿，由于顶板突水，造成29 人死亡，矿山至今不能恢复开采，又如南丹拉甲坡锡矿，由于老窿突水，造成80 余人死亡。
（4）尾矿坝废石场崩塌、滑坡、泥石流。我国矿山历年废石的堆存量已达127 亿t，金属矿尾矿累计存量已达50 余亿t，许多废石、尾矿堆场因处置不当或受地形、气候条件及人为因素的影响，易于发生崩塌、滑坡、泥石流等事故，给人民生命财产和环境带来重大损失。据国家经贸委2000 年的尾矿库安全检测及评价，我国有1 / 3 的尾矿库存在一定的问题，还有1 / 3 的尾矿库属险库，大量的尾矿库带病运行，又得不到有效的治理，一旦发生事故，其后果不堪设想。如2000 年10 月18 日，广西南丹县鸿图选矿厂尾砂库突然塌坝，共造成下游28 人死亡，沿途民房、土地被冲毁或淹埋。
（5）采空区失稳和塌陷。我国地下矿山的空场采矿法非常普遍，最少应用空场法的金属矿山比重也高达30% ～ 40%，空场采矿不断扩大和累积的地下采空区及其引发的塌陷等，给我国地下矿山的安全生产带来了重大损失。据不完全统计，广西大厂矿区在不到5 km2 的范围内，已有450 万m3 未充填空区；安徽铜陵狮子山铜矿也已形成了特大的采空区；甘肃白银厂坝铅锌矿民采空区是该矿今后开采中面临的最大技术难题和严重的地质灾害隐患；湖南柿竹园多非煤矿富矿段采空区体积已达170 万m3。我国因采矿引起的塌陷面积已达1150 km2，发生采矿塌陷灾害的矿业城市有30 多个，每年因地面塌陷造成的损失达4 亿元以上。仅武安市团城铁矿，自1989 年7 月日至1998 年元月，就发生过8 次采空区塌陷事件，共造成20 多间房屋被毁、6 人死亡和至少3044. 7 万元的直接经济损失。
（6）露天矿边坡滑坡。随着露天矿山开采深度的增加，其边坡高度也在加大，滑坡等失稳现象逐年增多。根据我国大中型露天矿山的不完全统计，不稳定边坡或具有潜在滑坡危险的边坡占矿山边坡总量的15% ～ 20%左右，个别矿山高达30%。不难看出，以上6 个方面的难题如不能很好解决，不仅增大矿山发生伤亡事故的危险性，而且将使矿山正常的生产无法顺利进行。因此，必须开展矿山安全保障科技攻关，采用高新技术手段实施各种监控预警措施，对矿山深部开采和重大工程地质灾害进行监测、监控、预警，及时发现隐患，及时采取合理的防治措施，变事故处理为事故预防，从而把矿山深部开采安全保障和地质灾害防治技术水平提高到一个新层次，以贯彻落实“ 安全第一，预防为主”的安全生产方针，提高我国矿山的本质安全程度和保障能力。
2 当前急待解决的安全科技问题
影响矿山生产安全的因素是多方面的，主要有自然因素、安全技术装备投入因素以及人的安全行为因素的影响，从这3 方面来讲，自然因素是客观存在的，是不以人意志为转移，它要求我们只能按照客观规律、采用目前掌握的科学技术来控制。实践证明，只要我们根据实际情况，投入适当的人力、物力、财力并实实在在地应用那些被实践证明行之有效的适用技术，并辅以与其相适应的法律法规，控制自然因素的影响是完全可以做到的。因此，加大安全科技投入，为安全生产提供科技保证是其关键之一。
（1）深部开采岩石力学基础科学，重大灾害机理、预测和控制科学研究。岩体被开挖后，产生的次生应力场会使边坡、巷道或采场周围的岩石发生变形、移动和破坏，尽管前人已就地压的形成机理、预测和防治等课题开展了大量的研究工作，并取得了显著成果，但仍有很多问题尚未获得根本解决。随着开采深度的增加，地质作用特征和矿压显现规律与浅部开采相比会发生极大变化，在岩矿体支护、采矿方法、安全防范等方面可能会出现新的难题，为保证安全生产，必须深入研究和总结深部矿压活动规律、地压管理的方法与原则和地压突变的监测技术，以采取有效的减少或避免地压危害的措施，或者积极利用地压进行开采。影响采场地压的因素很多，概括起来主要为两大类：一是自然因素。主要包括矿山地质结构、岩体岩石的物理力学性质、原岩应力状态、开挖深度、地质构造发育程度、地下水活动等，其中，地质构造的发育程度起主导作用，因地质弱面- 结构面切割岩体，破坏了岩体的连续性，降低了岩体强度。二是人为因素。主要包括采矿的合理结构参数、开采顺序、开采强度、支护方法、爆破规模等等。不同矿山，因地质条件、开采工艺的不同，地压活动也有不同特点，因而有些研究工作必须结合矿山生产实践进行。
（2）研究建立GPS 与GIS 结合的非煤矿山安全监测信息系统。矿山安全涉及到隐患的监测、诱因分析、预报、评估、防灾、救灾等各个方面，其每个过程和环节都与空间的地理要素密切相关，如灾害发生的时空分布、强度与频度、灾情评估等。GPS 技术由于其高精度、全天候及连续观测能力已经广泛应用于全球板块运动和地壳运动的监测、火山活动的监测及大型工程建筑物（如大坝、特大型桥梁、超高层建筑物）的动态监测。利用GIS 提供的强大空间分析能力，可建立各种层次和范围的灾害监测平台，如近景摄影测量、常规大地测点监测等。如果与工程地质、工程结构信息一起分析，则可建立灾害监测的预警预报系统，为灾害的防治提供决策支持，为突发灾害的抢险提供快速反应能力。
（3）开展安全监测与预测预警技术装备的研究。由于采矿活动破坏地质体而导致灾害和环境恶化，矿山灾害隐患不断积聚。如地表塌陷、山体崩塌、矿山边坡滑坡、废石场泥石流、尾矿库垮塌、采场冒顶、巷道坍塌、矿山地震、矿山岩爆、采空区大面积地压、井下突水、深井高温等灾害，均是严重的矿山灾害问题。尤其是我国金属矿床的地质条件复杂，大水矿床多，岩溶类矿床分布广、涌水量大，发生矿山塌陷事故和突水事故的频率高。因此，必须尽快开展岩层稳固性探测雷达、地震层析X 射线摄影机、携带式热应力监测计、微震监测系统等安全监测与预测预警技术装备的研究。
（4）加强尾矿库隐患- 病害- 事故或灾害治理研究，改善尾矿库安全运行状态，建立新形势下尾矿库安全管理体系。我国非煤矿山每年产出尾矿约3亿t，基本上堆存在大约1500 座尾矿库中，其中80%属于黑色、有色冶金矿山，其它行业只占20%。这些库中最大设计坝高260 m，超过100 m 的有26座，库容大于1 × 108 m3 的有10 座。坝高小于30 m的小库占80%左右。但20%的大、中型库的库容占总设计库容的80%。在这些尾矿库中，正常运行的库不足70%。相当数量的库处于险、病、超期服务状态，这是一个巨大的潜在隐患，甚至是灾难。这其中，有许多尾矿库的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交设施上游，有的在密集的居民区上游。如马家田尾矿库，设计库容1. 86 × 108 m3，位于金沙江畔；包钢尾矿库，设计库容6. 9 × 107 m3，面临黄河、包兰铁路；广东大顶铁矿尾矿库，设计库容5. 5 × 106 m3，位于著名的新丰江水库上游；云锡牛坝荒尾矿库，库容3 ×107 m3，位于个旧市之上，高出个旧湖250 m；本钢的小庙儿沟尾矿库，设计库容1. 05 × 108 m3，大坝下游工业与民用建筑密集；承钢双塔山尾矿库，设计库7. 25 × 106 m3，下游南侧为白庙村，居民1300 余人，西侧是两个工厂的车间和住宅，北侧是中小学、工厂、居民点。
针对尾矿库安全运行的要求，对尾矿坝排渗、细粒尾矿筑坝和坝的隐患、病害、事故或溃坝灾害进行深入调查研究，摸清“隐患- 病害- 事故或灾害”的转化条件、机制，提出预防治理措施；组织修订《尾矿设施管理规程》，建立以企业为基础，以设计研究院所为技术依托的管理体系，组建尾矿库安全运行的技术咨询服务中心，技术培训中心，安全事故技术调查鉴定中心，有效促进病害坝的治理，保证尾矿库的安全运行。
（5）通风及个体防护技术的研究。改变以每人所需风量为依据的惯例，用呼吸性粉尘浓度标准和有毒气体浓度标准进行通风系统设计，研究确定适合我国国情的作业环境中的化学物质、物理因素、生物学相关指数标准，研制防护功能更强的新型个体防护用品（矿帽、矿灯、自救呼吸器、防护服、防护眼镜、皮靴、耳塞或耳罩），如可将CO 转达化为CO2的化学转换自救呼吸器、端部有钢丝或钢壳加固的套靴、可降噪音20 ～ 25 dB 特制海绵耳塞等，保证工人不受粉尘、高温、噪音等的伤害。
3 结论与建议
安全生产是事关人民群众生命的大事，理应与人口、环境等放在同等重要的位置，1 起重特大事故的发生，不仅可以使一个企业毁于一旦，而且会给国家、家庭带来无法挽救的损失。作为发展中的社会主义大国，我国的安全生产受到国际社会如世界人权大会、国际劳工组织大会等的广泛关注，更受到一些别有用心的人的指责和发难，在一定程度上，安全生产已是一个政治和政策问题；而且，WTO 对职业安全健康管理体系的重视，也要求政府从代表人民群众的根本利益出发，充分认识安全生产工作的重要性、紧迫性和艰巨性，把安全生产工作列入重要议事日程，指导和督促企业建立起符合国际标准的安全管理和运作体系，并坚持不懈地抓好安全生产工作。因此，政府应将安全生产工作列为我国的基本国策，以具体落实“ 安全第一”的生产方针，从根本上扭转国人尤其是某些领导和业主重生产、轻安全的思想，推动企业安全生产工作与国际社会接轨。安全是一个永恒的主题，安全生产是社会进步和人类发展的重要保证。历史证明，每当领导重视，积极推广应用安全技术，采取各种技术组织措施并加强管理时，安全技术就进步快，安全生产形势就大为好转，生产也会随之稳步发展；反之，安全技术便停滞不前，伤亡事故就增多，生产也终将受到影响。
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