摘 要：礦業是國民經濟高速發展的重要基礎，然而，礦業發展中安全生產保障條件差、工程地質災害隱患多、重特大惡性事故不斷的嚴峻形勢，嚴重制約著我國礦業向深部和高強度、大規模開發方向發展。針對礦山深部開采和工程地質災害的重點危險因素和隱患，指出采用高新技術手段對礦山深部開采和工程地質災害事故隱患實施監控預警，提高礦山的本質安全程度和保障能力，是礦山控制和消除安全隱患并減輕災害損失，提高企業市場競爭力的關鍵。

　　關鍵詞：安全生產；地質災害；監控預警；安全科技

　　我國非煤礦山采選業生產總值約占全國GDP總值的1%，是國民經濟高速發展的重要基礎。然而，目前我國非煤礦山生產深受重大事故災害的困擾，礦山各類事故每年死亡約3000 人，是礦山生產安全事故高發的國家，礦石百萬噸死亡率是美國、南非等礦業發達國家的30 倍以上。根據大致統計，工亡事故造成的直接和間接經濟損失為GDP 的1% ～2. 5%，照此計算，我國非煤礦山每年的事故損失為11 ～ 26 億元。礦業發展中安全生產保障條件差、工程地質災害隱患多、重特大惡性事故不斷的嚴峻形勢，嚴重制約著我國礦業向深部和高強度、大規模開發方向發展。

　　1 非煤礦山安全生產的主要危險源

　　目前，我國非煤礦山安全生產面臨的重大威脅主要有。

　　（1）深部開采高應力、高地溫、高井深的安全保障問題。隨著地殼淺部資源的逐步枯竭，礦業開發正向地殼深處發展，開采深度、強度的增大，將給礦山安全生產帶來一系列難題：巖爆威脅隨開采深度增加加大；深部開采誘發突水的概率增大，突水事故趨于嚴重；地溫增高，通風困難，深部開采環境惡劣。

　　（2）冒頂片幫和坍塌。冒頂片幫和坍塌由于其發生的偶然性和普遍性，一直是最受關注的礦山安全生產問題。據統計，2001 年礦山冒頂片幫事故1780 起，死亡2208 人，分別占工礦企業事故起數和死亡人數15. 6% 和17. 6%；1987 ～ 1999 年間，非煤礦山的冒頂片幫和坍塌事故死亡人數占其死亡人數的44%，其百萬噸礦石死亡人數大大高于西方發達國家。

　　（3）地下水災害。地下水災害主要表現為突水淹井、海水入侵、破壞水資源、產生井下泥石流、引起地面塌陷等，給采礦安全帶來危害，甚至危及礦山生存。如顧家臺鐵礦，由于頂板突水，造成29 人死亡，礦山至今不能恢復開采，又如南丹拉甲坡錫礦，由于老窿突水，造成80 余人死亡。

　　（4）尾礦壩廢石場崩塌、滑坡、泥石流。我國礦山歷年廢石的堆存量已達127 億t，金屬礦尾礦累計存量已達50 余億t，許多廢石、尾礦堆場因處置不當或受地形、氣候條件及人為因素的影響，易于發生崩塌、滑坡、泥石流等事故，給人民生命財產和環境帶來重大損失。據國家經貿委2000 年的尾礦庫安全檢測及評價，我國有1 / 3 的尾礦庫存在一定的問題，還有1 / 3 的尾礦庫屬險庫，大量的尾礦庫帶病運行，又得不到有效的治理，一旦發生事故，其后果不堪設想。如2000 年10 月18 日，廣西南丹縣鴻圖選礦廠尾砂庫突然塌壩，共造成下游28 人死亡，沿途民房、土地被沖毀或淹埋。

　　（5）采空區失穩和塌陷。我國地下礦山的空場采礦法非常普遍，最少應用空場法的金屬礦山比重也高達30% ～ 40%，空場采礦不斷擴大和累積的地下采空區及其引發的塌陷等，給我國地下礦山的安全生產帶來了重大損失。據不完全統計，廣西大廠礦區在不到5 km² 的范圍內，已有450 萬m³ 未充填空區；安徽銅陵獅子山銅礦也已形成了特大的采空區；甘肅白銀廠壩鉛鋅礦民采空區是該礦今后開采中面臨的最大技術難題和嚴重的地質災害隱患；湖南柿竹園多非煤礦富礦段采空區體積已達170 萬m³。我國因采礦引起的塌陷面積已達1150 km²，發生采礦塌陷災害的礦業城市有30 多個，每年因地面塌陷造成的損失達4 億元以上。僅武安市團城鐵礦，自1989 年7 月日至1998 年元月，就發生過8 次采空區塌陷事件，共造成20 多間房屋被毀、6 人死亡和至少3044. 7 萬元的直接經濟損失。

　　（6）露天礦邊坡滑坡。隨著露天礦山開采深度的增加，其邊坡高度也在加大，滑坡等失穩現象逐年增多。根據我國大中型露天礦山的不完全統計，不穩定邊坡或具有潛在滑坡危險的邊坡占礦山邊坡總量的15% ～ 20%左右，個別礦山高達30%。不難看出，以上6 個方面的難題如不能很好解決，不僅增大礦山發生傷亡事故的危險性，而且將使礦山正常的生產無法順利進行。因此，必須開展礦山安全保障科技攻關，采用高新技術手段實施各種監控預警措施，對礦山深部開采和重大工程地質災害進行監測、監控、預警，及時發現隱患，及時采取合理的防治措施，變事故處理為事故預防，從而把礦山深部開采安全保障和地質災害防治技術水平提高到一個新層次，以貫徹落實“ 安全第一，預防為主”的安全生產方針，提高我國礦山的本質安全程度和保障能力。

　　2 當前急待解決的安全科技問題

　　影響礦山生產安全的因素是多方面的，主要有自然因素、安全技術裝備投入因素以及人的安全行為因素的影響，從這3 方面來講，自然因素是客觀存在的，是不以人意志為轉移，它要求我們只能按照客觀規律、采用目前掌握的科學技術來控制。實踐證明，只要我們根據實際情況，投入適當的人力、物力、財力并實實在在地應用那些被實踐證明行之有效的適用技術，并輔以與其相適應的法律法規，控制自然因素的影響是完全可以做到的。因此，加大安全科技投入，為安全生產提供科技保證是其關鍵之一。

　　（1）深部開采巖石力學基礎科學，重大災害機理、預測和控制科學研究。巖體被開挖后，產生的次生應力場會使邊坡、巷道或采場周圍的巖石發生變形、移動和破壞，盡管前人已就地壓的形成機理、預測和防治等課題開展了大量的研究工作，并取得了顯著成果，但仍有很多問題尚未獲得根本解決。隨著開采深度的增加，地質作用特征和礦壓顯現規律與淺部開采相比會發生極大變化，在巖礦體支護、采礦方法、安全防范等方面可能會出現新的難題，為保證安全生產，必須深入研究和總結深部礦壓活動規律、地壓管理的方法與原則和地壓突變的監測技術，以采取有效的減少或避免地壓危害的措施，或者積極利用地壓進行開采。影響采場地壓的因素很多，概括起來主要為兩大類：一是自然因素。主要包括礦山地質結構、巖體巖石的物理力學性質、原巖應力狀態、開挖深度、地質構造發育程度、地下水活動等，其中，地質構造的發育程度起主導作用，因地質弱面- 結構面切割巖體，破壞了巖體的連續性，降低了巖體強度。二是人為因素。主要包括采礦的合理結構參數、開采順序、開采強度、支護方法、爆破規模等等。不同礦山，因地質條件、開采工藝的不同，地壓活動也有不同特點，因而有些研究工作必須結合礦山生產實踐進行。

　　（2）研究建立GPS 與GIS 結合的非煤礦山安全監測信息系統。礦山安全涉及到隱患的監測、誘因分析、預報、評估、防災、救災等各個方面，其每個過程和環節都與空間的地理要素密切相關，如災害發生的時空分布、強度與頻度、災情評估等。GPS 技術由于其高精度、全天候及連續觀測能力已經廣泛應用于全球板塊運動和地殼運動的監測、火山活動的監測及大型工程建筑物（如大壩、特大型橋梁、超高層建筑物）的動態監測。利用GIS 提供的強大空間分析能力，可建立各種層次和范圍的災害監測平臺，如近景攝影測量、常規大地測點監測等。如果與工程地質、工程結構信息一起分析，則可建立災害監測的預警預報系統，為災害的防治提供決策支持，為突發災害的搶險提供快速反應能力。

　　（3）開展安全監測與預測預警技術裝備的研究。由于采礦活動破壞地質體而導致災害和環境惡化，礦山災害隱患不斷積聚。如地表塌陷、山體崩塌、礦山邊坡滑坡、廢石場泥石流、尾礦庫垮塌、采場冒頂、巷道坍塌、礦山地震、礦山巖爆、采空區大面積地壓、井下突水、深井高溫等災害，均是嚴重的礦山災害問題。尤其是我國金屬礦床的地質條件復雜，大水礦床多，巖溶類礦床分布廣、涌水量大，發生礦山塌陷事故和突水事故的頻率高。因此，必須盡快開展巖層穩固性探測雷達、地震層析X 射線攝影機、攜帶式熱應力監測計、微震監測系統等安全監測與預測預警技術裝備的研究。

　　（4）加強尾礦庫隱患- 病害- 事故或災害治理研究，改善尾礦庫安全運行狀態，建立新形勢下尾礦庫安全管理體系。我國非煤礦山每年產出尾礦約3億t，基本上堆存在大約1500 座尾礦庫中，其中80%屬于黑色、有色冶金礦山，其它行業只占20%。這些庫中最大設計壩高260 m，超過100 m 的有26座，庫容大于1 × 108 m3 的有10 座。壩高小于30 m的小庫占80%左右。但20%的大、中型庫的庫容占總設計庫容的80%。在這些尾礦庫中，正常運行的庫不足70%。相當數量的庫處于險、病、超期服務狀態，這是一個巨大的潛在隱患，甚至是災難。這其中，有許多尾礦庫的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交設施上游，有的在密集的居民區上游。如馬家田尾礦庫，設計庫容1. 86 × 108 m³，位于金沙江畔；包鋼尾礦庫，設計庫容6. 9 × 107 m³，面臨黃河、包蘭鐵路；廣東大頂鐵礦尾礦庫，設計庫容5. 5 × 106 m³，位于著名的新豐江水庫上游；云錫牛壩荒尾礦庫，庫容3 ×107 m³，位于個舊市之上，高出個舊湖250 m；本鋼的小廟兒溝尾礦庫，設計庫容1. 05 × 108 m³，大壩下游工業與民用建筑密集；承鋼雙塔山尾礦庫，設計庫7. 25 × 106 m³，下游南側為白廟村，居民1300 余人，西側是兩個工廠的車間和住宅，北側是中小學、工廠、居民點。

　　針對尾礦庫安全運行的要求，對尾礦壩排滲、細粒尾礦筑壩和壩的隱患、病害、事故或潰壩災害進行深入調查研究，摸清“隱患- 病害- 事故或災害”的轉化條件、機制，提出預防治理措施；組織修訂《尾礦設施管理規程》，建立以企業為基礎，以設計研究院所為技術依托的管理體系，組建尾礦庫安全運行的技術咨詢服務中心，技術培訓中心，安全事故技術調查鑒定中心，有效促進病害壩的治理，保證尾礦庫的安全運行。

　　（5）通風及個體防護技術的研究。改變以每人所需風量為依據的慣例，用呼吸性粉塵濃度標準和有毒氣體濃度標準進行通風系統設計，研究確定適合我國國情的作業環境中的化學物質、物理因素、生物學相關指數標準，研制防護功能更強的新型個體防護用品（礦帽、礦燈、自救呼吸器、防護服、防護眼鏡、皮靴、耳塞或耳罩），如可將CO 轉達化為CO₂的化學轉換自救呼吸器、端部有鋼絲或鋼殼加固的套靴、可降噪音20 ～ 25 dB 特制海綿耳塞等，保證工人不受粉塵、高溫、噪音等的傷害。

　　3 結論與建議

　　安全生產是事關人民群眾生命的大事，理應與人口、環境等放在同等重要的位置，1 起重特大事故的發生，不僅可以使一個企業毀于一旦，而且會給國家、家庭帶來無法挽救的損失。作為發展中的社會主義大國，我國的安全生產受到國際社會如世界人權大會、國際勞工組織大會等的廣泛關注，更受到一些別有用心的人的指責和發難，在一定程度上，安全生產已是一個政治和政策問題；而且，WTO 對職業安全健康管理體系的重視，也要求政府從代表人民群眾的根本利益出發，充分認識安全生產工作的重要性、緊迫性和艱巨性，把安全生產工作列入重要議事日程，指導和督促企業建立起符合國際標準的安全管理和運作體系，并堅持不懈地抓好安全生產工作。因此，政府應將安全生產工作列為我國的基本國策，以具體落實“ 安全第一”的生產方針，從根本上扭轉國人尤其是某些領導和業主重生產、輕安全的思想，推動企業安全生產工作與國際社會接軌。安全是一個永恒的主題，安全生產是社會進步和人類發展的重要保證。歷史證明，每當領導重視，積極推廣應用安全技術，采取各種技術組織措施并加強管理時，安全技術就進步快，安全生產形勢就大為好轉，生產也會隨之穩步發展；反之，安全技術便停滯不前，傷亡事故就增多，生產也終將受到影響。