矿山事故隐患识别与防控
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二、重大危险源辨识依据及辨识

(一)重大危险源辨识依据

根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB 18218—2009),为加强管理、统一标准、规范运行,国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局提出了《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》(国家安监管协调字[2004]56号)。依据该指导意见,重大危险源增申报登记的范围为:

(1)储罐区(储罐)。

(2)库区(库)。

(3)生产场所。

(4)压力管道。

(5)锅炉。

(6)压力容器。

(7)煤矿(井工开采)。

(8)金属非金属地下矿山。

(9)尾矿库。

(二)矿山重大危险源辨识

重大危险源分为生产场所重大危险源和储存区重大危险源两种。生产场所是指危险物质的生产、加工机使用等的场所。包括生产、加工及使用等过程中的中间储罐存放区及半成品、成品的周转库房。储存区是专门用于储存危险物质的储罐或仓库组成的相对独立的区域。

1.储罐区(储罐)

储罐区(储罐)重大危险源是指存储表2-1中所列类别的危险物品,且存储量达到或超过其临界的储罐区或单个储罐。

表2-1 储罐区(储罐)临界量表

①毒性物质分级见表2-2。

表2-2 毒性物质分级(GB 15258—2009《化学品安全标签编写规定》)

储存量超过其临界量包括以下两种情况:

(1)储罐区(储罐)内有一种危险物品的储存量到达或超过其对应的临界量。

(2)储罐区内储存多种危险物品且每一种物品的储存量均未达到或超过其对应临界量,但满足式(2-1):

   (2-1)   

式中 q1q2,…,qn——每一种危险物品的实际储存量;

Q1Q2,…,Qn——对应危险物品的临界量。

2.库区(库)

库区(库)重点危险源是指储存表2-3中所列类别的危险物品,且储存量达到或超过其临界量的库区或单个库房。

表2-3 库区(库)临界量表

储存量超过其临界量包括以下两种情况:

①起爆器材的药量,应按其产品中各类装填药的总量计算。

(1)库区(库)内有一种危险物品的储存量到达或超过其对应的临界量。

(2)库区(库)内储存多种危险物品且每一种物品的储存量均未达到或超过其对应临界量,但满足式(2-2):

   (2-2)   

式中 q1q2,…,qn——每一种危险物品的实际储存量;

Q1Q2,…,Qn——对应危险物品的临界量。

3.生产场所

生产场所重大危险源是指生产、使用表2-4中所列类别的危险物质量达到或超过临界量的设施或场所。

表2-4 生产场所临界量表

①起爆器材的药量,应按其产品中各类装填药的总量计算。

包括以下两种情况:

(1)单元内现有的任一种危险物品的量到达或超过其对应的临界量。

(2)单元内有多种危险物品且每一种物品的储存量均未达到或超过其对应临界量,但满足式(2-3):

   (2-3)   

式中 q1q2,…,qn——每一种危险物品的实际储存量;

Q1Q2,…,Qn——对应危险物品的临界量。

4.压力管道重大危险源辨识

(1)压力管道重大危险源的定义 输送易燃、易爆或有毒介质,且管道公称直径、最高工作温度(或设计温度)和最高工作压力(或设计压力)超过临界值的单元。

(2)压力管道重大危险源特征

①压力管道重大危险源的安全状况不仅关系到企业的安全生产和经济效益,更重要的是关系到管道周围居民区、商业区以及工业、交通等设施的安全,关系到管道周围人民群众生命财产的安全。

②压力管道主要的事故类型有超压破裂事故、外力作用破裂事故、疲劳断裂事故、腐蚀泄漏事故、蠕变失效事故等,其中最严重的事故形式是超压破裂和外力作用破裂事故。

③压力管道的事故后果,主要由管道的直径、温度、压力、介质特性等情况来决定。

(3)压力管道分类 压力管道是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道。

压力管道按其用途可分为工业管道、公用管道和长输管道等三种类型,三种类型的压力管道定义如下:

①工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。

②公用管道是指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。

③长输管道是指产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道。

以下4种情况的管道不属于压力管道:

①设备本体所属管道。

②军事装备、交通工具上和核装置中的管道。

③输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体,其管道公称直径小于150mm且其最高工作压力小于1.6MPa的管道。

④入户(居民楼、庭院)前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点(不含热力点)之后的热力管道。

(4)压力管道重大危险源辨识指标 符合下列条件之一的压力管道,即为压力管道重大危险源。

①长输管道中,符合以下条件之一的:

a.输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力>1.6MPa的管道。

b.输送有毒、可燃、易爆液体介质,输送距离>200km且管道公称直径≥300mm的管道。

②公用管道中,输送压力(表压)高于0.1MPa的燃气管道(包括GB 50028《城镇燃气设计规范》中高压、次高压和部分中压管道),且该管道公称直径≥200mm。

③工业管道中,符合下列条件之一的:

a.输送GB 5044《职业性接触毒物危害程度分级》中,毒性程度为极度、高度危害介质,且公称直径≥100mm的管道。

b.输送GB 50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质,且公称直径≥100mm、设计压力≥4.0MPa的管道。

c.输送其他可燃流体介质、有毒流体介质,且公称直径≥100mm、设计压力≥4.0MPa且设计温度≥400℃的管道。

5.锅炉重大危险源辨识

根据国际劳工组织174号《预防重大工业事故公约》,为了预防重大事故,尽量减少发生重大事故的风险和尽量减轻重大事故影响,对于锅炉等承压设备,在一定条件下可以列为“重大危险源”。锅炉可分为蒸汽锅炉和热水锅炉。

(1)蒸汽锅炉重大危险源的定义 对于蒸汽锅炉,以《重大危险源申报登记与管理》对锅炉申报时给定的条件作为重大危险源辨识指标:额定蒸气压力大于等于2.5MPa,且额定蒸发量大于等于10t/h。

(2)蒸汽锅炉重大危险源辨识 该类锅炉中,以装锅筒的自然循环蒸汽锅炉居多。其升压、受压过程与日常生活中使用的压力锅相似,即介质压力不是来源于加压机械(水泵),而是来源于热力过程,其受压与受热不可分割地联系在一起。锅炉生火前,通常在锅筒中加入大约半锅筒水,水面上的锅内空间充满湿空气,其压力为大气压力。锅炉生火受热到一定程度时,会在大气压力下沸腾产汽,此时水和蒸汽的温度均为100℃。如果锅筒是敞口的,则锅内产生的蒸汽将全部进入大气中,锅内维持大气压力,不会升压。如果水面之上的锅内空间是完全封闭的,则锅内产生的蒸汽会全部聚集起来。由于水变成蒸汽时体积大大增加,而锅内可容纳气体的空间有限,锅内水面上的蒸汽分压将急剧升高。与此相应,水的饱和温度也随之升高,水在更高的温度下汽化。随着燃烧、传热和产汽过程继续进行,压力和温度升高的过程也将继续下去。实际上,锅炉生火升压过程介于上述两种情况之间:锅内存汽空间接有排气管,排气管上有控制阀门。生火升压时,将阀门开度适当调整,使排气量小于锅内产汽量,使锅内存汽空间的存汽量有控制地增加,则锅内压力逐步上升,直至达到所要求的蒸汽压力。此时,调整锅炉燃烧状态及排汽阀门开度,使排气量等于锅内产汽量,锅内的压力即大体维持不变,锅炉即进入正常的运行状态。因此简单地说,蒸汽锅炉升压需要两个条件:第一,通过燃烧传热产生蒸汽;第二,在锅内积存蒸汽。

(3)热水锅炉重大危险源的定义 根据GB 3166—88《热水锅炉参数系列》及国家安全生产监督管理总局在重大危险源申报登记试点工作中对锅炉申报时给定的条件,对热水锅炉,其重大危险源的辨识指标可以设定为:额定出口水温度大于等于120℃,且额定热功率大于等于14MW。

(4)热水锅炉重大危险源辨识 在热水锅炉供热系统内,水通常是强制流动的。在热水锅炉生火启动之前,已经开动水泵使水在包括锅炉在内的系统中受压流动,所以热水锅炉是先受压后受热,属机械(水泵)加压。但在锅炉生火启动,锅水受热后,水的体积膨胀就会导致压力变化;特别是水受热汽化且蒸汽不能充分排放时,水的受热过程同样是引起压力升高的主要因素。

6.压力容器重大危险源辨识

(1)压力容器重大危险源的定义 盛装易燃、易爆或有毒介质,且最高工作压力(或设计压力)、容器体积乘以最高工作压力(或设计压力)均超过临界值的单元。

(2)压力容器危险源特征 压力容器的破坏主要有爆炸和泄漏。压力容器爆炸按其爆炸的原因和性质可分为以下4种:

①正常压力下爆炸 正常压力下爆炸是指容器在工作压力下发生的爆炸。

爆炸的原因有:因介质腐蚀造成容器壁减薄或设计壁厚过薄;因缺陷造成低应力脆性破坏;发生了疲劳破坏、应力腐蚀破坏或蠕变破坏等。

②超压爆炸 超压爆炸是指容器在超过工作压力(一般超过耐压试验的压力)下发生的爆炸。

爆炸原因主要有:操作失误,高压串入低压;液化气体储罐过量充装或意外受热等。

③器内化学爆炸 器内化学爆炸是指容器内由于发生不正常的化学反应,使容器内压力急剧升高导致的容器爆炸,也是一种化学因素引起的超压爆炸。

爆炸原因主要有:器内化学反应失控;器内混合气体爆炸;器内发生燃烧反应等。

④二次爆炸 二次爆炸是指容器爆炸以后逸出容器外的气体与空气混合达到爆炸极限后发生的空间爆炸,是一种化学爆炸。

(3)爆炸和泄漏造成破坏的主要形式

①震动 在遍及破坏作用的区域内,有一种能使物体震动,使之松散的力量。

②冲击波 当压力容器发生爆炸破裂时,高压气体大量冲击,周围空气受到冲击而发生扰动,使其压力、密度、温度等发生突跃变化,形成冲击波。在爆炸中心附近,空气冲击波波阵面上的超压可以达到几个甚至十几个大气压力,从而造成设备的破坏,甚至人员的伤亡。

③碎片的冲击 压力容器爆炸时,壳体可能裂成较高速度的碎片,具有较大的动能,会在100~500m的范围内造成伤亡。

④火灾 当盛装可燃液化气体的大型储罐等压力容器发生破裂时,容器内液化气体大量蒸发,并与周围空气混合,遇到适当条件常在容器外发生燃烧爆炸,酿成重大火灾事故。

⑤毒害 如果压力容器内是有毒介质,如液氮、液氯、二氧化氮等,爆炸后会造成大面积的毒害区域。

(4)压力容器分类 压力容器是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积(pV)大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;盛装工程工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶、氧舱等。

《压力容器安全技术监察规程》根据容器压力的高低、介质的危害程度及在使用中的重要性,将压力容器分为三类。

①三类容器 符合下列情况之一为三类容器:

a.高压容器。

b.中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危险介质)。

c.中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且设计压力与容积之积pV≥10MPa·m3)。

d.中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且pV≥0.5MPa·m3)。

e.低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质,且pV≥0.2MPa·m3)。

f.高压、中压管壳式余热锅炉。

g.中压搪玻璃压力容器。

h.使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限≥540MPa)的材料制造的压力容器。

i.移动式压力容器,包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车[液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车或永久气体运输(半挂)车]和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等。

j.球形储罐(容积V≥50m3)。

k.低温液体储存容器(V≥5m3)。

②二类容器 符合下列情况之一且不在第①项之内者为二类容器:

a.中压容器。

b.低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)。

c.低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质)。

d.低压管壳式余热锅炉。

e.低压搪玻璃压力容器。

③一类容器 低压容器且不在第①、第②项之内者。

(5)压力容器重大危险源辨识指标 符合以下两个条件之一的为压力容器重大危险源:

①介质毒性程度为极度、高度或中度危害的三类压力容器。

②易燃介质,最高工作压力大于等于0.1MPa,且pV(压力×体积)大于等于100MPa·m3的压力容器(群)。

7.煤矿(井工开采)重大危险源辨识

煤炭采掘业是高风险行业,煤矿井下属于可能发生重大群死群伤事故的生产场所,在煤炭开采过程中有发生瓦斯煤尘爆炸、透水、火灾、冒顶与坍塌等重大事故的风险。

(1)煤矿(井工开采)重大危险源的定义 煤矿重大危险源是指可能发生瓦斯爆炸、火灾、透水等群死群伤重大事故、且符合规定条件的矿井。

(2)煤矿重大危险源特征

①煤矿重大事故波及范围一般局限于矿井内部,对地面的人员、建筑物、环境等一般不会造成危害。

②煤矿重大事故的类别主要有瓦斯(煤尘)爆炸、煤(岩)与瓦斯突出、透水、火灾、大面积坍塌冒顶、有毒有害气体中毒和窒息、爆破事故、坠罐和跑车事故、岩爆(也称冲击地压)事故等。

③几乎所有煤矿都有可能发生瓦斯煤尘爆炸、火灾、透水等重大事故。不同的是,事故发生概率会因煤矿地质条件、开采工艺、技术装备、安全管理水平、各岗位人员素质等不同而有较大差别。

④煤矿井下一旦发生重大事故,后果往往极其惨重。由于煤矿井下空间的限制,一旦发生爆炸、火灾、透水、煤与瓦斯突出等重大事故,能量的破坏力很大,导致人员伤亡的因素和方式也更为复杂和多样,更加不利的因素是井下人员的救援和逃生比地面要困难得多,特别是发生瓦斯煤尘爆炸事故时,井下所有当班人员可能无一人能幸免于难。

⑤煤矿井下的火灾、爆炸事故后果,不像危险化学品生产储存装置发生火灾、爆炸事故,可以用可能参与事故的危险物质的量来估算。例如,煤矿瓦斯爆炸事故中参与爆炸的物质主要为甲烷(CH4),其次为煤尘(有时煤尘对爆炸能量的贡献远大于甲烷),还有其他可燃气体(如CO、SO2、其他烷烃等)和爆炸性粉尘。除此之外,由于井下在发生爆炸事故后通风系统会遭到破坏,井下相当于封闭的空间,爆炸过程中产生的可燃气体和爆炸性粉尘可能会参与到下一次爆炸中。所有以上提到的参与爆炸的物质的量,都是无法在事前和事后计算的。

⑥在煤矿重大事故中,导致人员和财产损失的能量较一般地面事故要复杂得多,既有井下采掘系统内危险物质与能量,如瓦斯、自燃的煤、爆炸性的煤尘、生产工具中的可燃物;也有系统外失控的能量和物质,如大面积冒顶事故中具有很大势能的岩石、透水事故中有很大压力的地下水或地表水、瓦斯突出事故中在地应力与瓦斯压力作用下突出的煤、瓦斯及岩石等。

⑦煤矿井下的危险物质和能量在很多情况下是逐渐地积聚或叠加的。比如在通风不良的情况下,瓦斯浓度可以由0积聚到爆炸下限5%,甚至到燃烧浓度16%以上。再如老空区、废旧巷道的积水,回采工作面的矿山压力的逐步增大等。在煤矿生产过程中,如果不能及时、准确地把握危险物质和能量的变化情况,有效地控制危险物质和能量的增加,则事故发生的可能性将大大增加。

⑧根据以上分析,由于煤矿井下的危险物质和能量复杂多变而且无法计算,因此,煤矿重大危险源的辨识不宜采用危险物质或能量的临界量的判定方法。例如,辨识一个煤矿是否可能发生重大瓦斯爆炸事故,不能根据煤矿井下瓦斯的某一临界量指标判定;再如,对煤矿火灾事故,不能以井下某一种可燃物的量来确定火灾事故的后果;对煤矿水灾事故,不能以可进入井下的水量或水压来确定水灾事故的后果等。

⑨煤矿开采条件的动态变化,增加了事故发生的可能性。煤矿开采与其他一般的工业生产不同,随着工作面的推进、采区的接替、水平的延深,不仅井下工作地点发生变化,而且地质条件、通风状况、工作环境等都可能发生变化。这些变化给生产带来了许多未知的不利因素,导致许多事故是在出乎意料的情况下发生的。

(3)煤矿重大危险源辨识指标 根据煤矿重大危险源的特性,研究确定煤矿重大危险源的辨识标准是进行煤矿重大危险源辨识、评估和分级管理的前提。确定煤矿重大危险源的辨识标准,重点考虑的是煤矿可能发生的重大事故类别和发生事故的可能性大小。

煤矿可能发生的重大事故类别主要有:

①瓦斯(煤尘)爆炸事故。

②煤(岩)与瓦斯突出事故。

③火灾事故。

④透水事故。

⑤冒顶与坍塌事故。

⑥冲击地压事故。

⑦坠罐与跑车事故。

⑧爆破事故。

⑨中毒和窒息事故。

⑩其他事故。

煤矿重大危险源的辨识指标应该从导致上述重大事故的危险性指标中选取。辨识指标应该选取固有危险性指标,应能明确表征煤矿开采条件的好坏,突出重点,具有代表性。考虑在进行重大危险源辨识时,企业数量多,范围广,工作量大,因此要求指标的选取应具普遍性,数据容易获取,不需额外的测量、鉴定或现场调研工作。

根据以上原则,对于符合下列条件之一的矿井,分别进行煤矿重大危险源的辨识:

①高瓦斯矿井 只要是瓦斯矿井就有发生瓦斯爆炸事故的危险,而几乎所有煤矿都有瓦斯的涌出,都属于瓦斯矿井,只不过发生瓦斯事故的可能性有所不同。影响煤矿瓦斯爆炸固有危险性的最关键因素是煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出量。其他条件相同的情况下,高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸的危险性大于低瓦斯矿井。因此,矿井瓦斯涌出量或矿井瓦斯等级应该作为煤矿重大危险源的辨识指标之一。

②煤与瓦斯突出矿井 煤与瓦斯突出事故不但直接造成煤矿的重大人员伤亡和财产损失,而且由于瓦斯的异常突出,很可能进一步导致瓦斯爆炸事故。因此,是否为突出矿井应该作为煤矿重大危险源的辨识指标之一。

③有煤尘爆炸危险或煤层自燃发火期小于6个月的矿井 由于煤矿井下可燃物的大量存在,每一个矿井都有发生火灾事故的危险。但如果矿井开采的煤层是容易自燃的煤层,则发生火灾的可能性将大大增加。煤层的自燃倾向性是衡量煤层自然发火危险程度的主要标志之一。煤层的自燃倾向性可分为容易自燃、自燃、不易自燃三类。但是仅以煤的自燃倾向性判断矿井的自燃发火危险程度是不完备的,矿井的自燃发火危险性还与地质因素和开采技术因素密切相关,各种因素共同作用影响着矿井的自燃发火危险程度。因此,把矿井的自燃发火危险程度作为煤矿重大危险源的辨识指标之一。

④水文地质条件复杂的矿井 矿井的水灾事故包括井下的突水事故和地面的洪水淹井事故。洪水淹井事故发生较少,矿井水灾事故主要是井下的透水事故。矿井透水事故的固有危险性主要由矿井的水文地质条件复杂程度决定。矿井的水文地质条件可划分为简单、中等、复杂、极复杂四类。因此,矿井水文地质条件是否复杂或有无突水淹井危险应该作为煤矿重大危险源的辨识指标之一。

⑤煤层冲击倾向为中等及以上的矿井 冲击地压(岩爆、煤爆)也是威胁矿井安全生产的严重地质灾害之一。随着我国煤矿开采深度的增加,冲击地压的危害日趋严重。冲击地压的危害可分无冲击地压、弱冲击地压、强冲击地压三类。因此,煤层的冲击地压危险性应该作为煤矿重大危险源的辨识指标之一。

综合以上分析,各类矿井的煤矿(井工开采)重大危险源的辨识标准如下。

①高瓦斯矿井 根据矿井的瓦斯等级鉴定,矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min的为高瓦斯矿井(依据《煤矿安全规程》第133条)。

②煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井 矿井在采掘过程中,只要发生过一次煤(岩)与瓦斯突出,该矿井即为突出矿井。新建矿井的煤层突出危险性根据地质勘探部门提供的基础资料,由国家煤矿安全监察局授权单位鉴定,报省级煤炭管理部门审批(依据《煤矿安全规程》第176条)。

③水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井 包括水文地质条件复杂、极复杂或有突水淹井危险的矿井。每一个矿井必须调查水文地质条件,划分水文地质类型[依据《矿井水文地质规程》(试行)第4条]。

④开采容易自燃煤层的矿井或自燃发火严重的矿井 生产矿井必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。一个矿井只要有一个开采煤层属于容易自燃煤层,就符合辨识标准(依据《煤矿安全规程》第228条)。

自燃发火严重的矿井指近10年内百万吨自燃发火率(即每产100万吨煤发生自燃火灾的次数)在3次以上(包括3次)的矿井,或目前井下存在火区的矿井。

⑤有强冲击地压危险的矿井 开采冲击地压煤层时,应根据实际考察资料和积累的数据划分冲击危险程度等级。对未发生过冲击地压危害的矿井,可根据《煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法》(MT/T 174—2000)和《岩石冲击倾向性分类及指数的测定方法》(MT/T886—2000)测定冲击地压危险程度等级。对发生过冲击地压危害的矿井可依据实际危害划分冲击地压危险程度等级(依据《煤矿安全规程》第84条)。

8.金属非金属地下矿山重大危险源辨识

金属非金属矿井与煤矿在井巷工程、通风、供电、提升、运输、生产工艺流程、作业环境,以及所发生的事故类型等方面有许多相似之处。金属非金属矿井重大伤亡事故的类别如透水、火灾、大面积坍塌冒顶、有毒有害气体中毒和窒息、爆破事故、爆炸品爆炸、坠罐(跑车)、岩爆(冲击地压)等,基本与煤矿相似。

金属非金属矿井重大事故的特征与煤矿也非常相近,如在事故涉及范围、井下空间限制、救援和逃生、事故后果评估、事故中的物质与能量的积累、重大危险源的辨识方法、开采条件的动态变化等。

根据煤矿与金属非金属矿井的不同点和相似点的分析可以看出,金属非金属矿井重大危险源与煤矿重大危险源有些特性非常相似,只不过一般情况下,煤矿重大危险源的危险性远大于金属非金属矿井重大危险源。因此,金属非金属矿井重大危险源快速评估分级方法可以采用煤矿重大危险源快速评估分级的思路。

(1)金属非金属地下矿山重大危险源的定义 可能发生透水、火灾等群死群伤重大事故,且符合金属非金属地下矿山重大危险源申报条件的矿井单元。

(2)金属非金属地下矿山重大危险源辨识指标研究

①金属非金属地下矿山重大危险源的辨识依据 金属非金属地下矿山重大危险源的辨识以矿山的采矿生产单位矿井为辨识单元。辨识的依据是地下矿山可能发生的重大事故危险特性,主要包括矿井水灾危险性、火灾危险性、岩爆危险性等。

在金属非金属地下矿山生产中存在着多种事故风险,如透水事故、火灾事故、顶板事故、岩爆事故、坠罐事故、跑车事故、爆炸品爆炸事故、爆破事故、中毒和窒息事故及其他事故。煤系硫铁矿及其他开采与煤共生的矿藏的矿山,可能存在瓦斯危害;硫化矿尘可能具有爆炸性;硫化矿尘可能有自燃的危险。

在确定金属非金属地下矿山重大危险源辨识依据和指标时,着重考虑能够反映其固有危险性和特殊危险性的因素,以便于区分不同矿井的危险程度的高低。基于这种考虑,选择了上述三种重大事故风险的高低为辨识依据。而对于坠罐事故、跑车事故、爆炸品爆炸事故、爆破事故、中毒和窒息事故等事故风险指标,由于对不同矿山,风险大小不便于区分,因此不宜作为辨识依据。

②金属非金属地下矿山重大危险源的辨识指标 符合下列6个条件之一的矿井,即为金属非金属地下矿山重大危险源。

a.水文地质复杂,采掘工程和矿井安全受水害威胁的矿井。水文地质复杂的矿井主要包括以下4种情况:

·以岩溶含水层充水为主的矿井。

·矿井年平均涌水量达到800m3/h以上的矿井。

·附近或矿区内地表水与地下水有水力联系,对矿井充水有影响的矿井。

·主要矿床位于当地最低侵蚀基准面以下,地形有利于地下水聚集的矿井。

这4个判别依据主要参考了国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB 12719—91)、《铅、锌矿地质勘探规范》(试行)、《矿井水文地质规程》(试行)等。

《矿区水文地质工程地质勘探规范》中,根据主要矿体与当地侵蚀基准面的关系,地下水的补给条件,地表水和主要充水含水层的水力联系密切程度,主要充水含水层和构造破碎带的富水性、导水性,第四系覆盖程度以及水文地质边界的复杂程度,将各类充水矿床勘探的复杂程度划分为三型:第Ⅰ型(水文地质条件简单的矿床),第Ⅱ型(水文地质条件中等的矿床),第Ⅲ型(水文地质条件复杂的矿床)。

在《铅、锌矿地质勘探规范》中给出了我国铅锌矿床水文地质条件复杂程度的分类。

在《矿区水文地质工程地质勘探规范》中给出了煤矿矿井水文地质类型的分类。

b.瓦斯矿井。在煤系硫铁矿及其他与煤共生矿床的开采过程中,只要发现过瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。

在煤系硫铁矿及其他与煤共生矿床的开采过程中,煤层或其他岩层赋存的瓦斯可能会通过开采形成的裂隙或巷道涌入矿井,这类有瓦斯持续涌出的矿井有发生瓦斯爆炸的危险,因此其发生重大事故的危险性远大于一般金属非金属矿井。

c.井下采空区未经有效处理,有发生大面积冒顶危险的矿井。采空区未经处理或只进行了局部处理,连续采空区体积达到100万立方米以上的矿井。

d.开采自燃发火矿层的矿井。矿井开采的硫化矿石可能发生自燃,井下有发生自燃火灾的危险。这类存在内因火灾的矿井,发生火灾的危险性比一般金属非金属矿井大。

e.在开采过程中发生过岩爆(冲击地压)的矿井。岩爆(冲击地压)一般指井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象,常伴有岩体抛出、巨响及气浪等现象。在开采深埋硬岩矿床时,开采达到一定的深度后,可能出现岩爆现象。

f.开采深度达到800m以上的矿井。随着社会与经济发展需求的日益增长和矿山工程技术体系的进步和完善,资源开采不断地向深部发展。据不完全统计,国外开采超千米深的金属矿山有80多座,其中最多为南非。我国一批金属矿山近年也已进入深部开采,例如红透山铜矿日前开采已进入900~1100m深度。20世纪80年代以来,深井开采的事故越来越严重。以南非为例,在南非深部金矿的开采中,由于地震等事件诱发的岩爆、岩石冒落,使采矿工业成为南非最危险的工业之一。

关于深部开采的定义,我国大多数专家认为中国深部资源开采的深度可界定为:煤矿800~1500m,金矿与有色金属矿1000~2000m。

综合以上考虑,确定金属非金属地下矿山重大危险源对于开采深度指标的要求为800m。

9.尾矿库重大危险源辨识

尾矿库是金属非金属矿山重要的生产设施,是矿山的重要组成部分。同时,尾矿库也是危险性较大的设施,是可能发生严重次生灾害的建设工程。世界上许多工业发达国家都遭受过尾矿库事故的危害,因此,国际上都把尾矿库危害列为各种重大灾害中的第18位。

我国是矿业大国,每年选矿产生的尾矿约4亿吨,除一小部分作为矿山充填或综合利用外,绝大部分都要储存在尾矿库。我国现有尾矿库近3000余座。尾矿库数量、库容和坝高都位于世界前列,因此发生事故的频率和事故的破坏程度也比世界上大多数国家严重。我国政府对尾矿库的安全非常重视,制定了一系列标准和规章,对尾矿库的管理取得了一定的成绩。但是,尾矿库的安全还存在许多问题,据统计,各行业的危、病库占30%~50%,垮坝事故时有发生,形势相当严峻。

(1)尾矿库重大危险源的定义 坝高或全库容超过临界值,或一旦发生最大可能的溃坝事故,对下游的城镇、工矿企业、交通运输及其他重要设施造成严重危害的尾矿库。

(2)尾矿库重大危险源的特性

①尾矿库重大危险源的安全状况不仅关系到企业的安全生产和经济效益,更重要的是关系到库区下游村镇、农田以及工业、交通等设施的安全,关系到库区下游人民群众生命财产的安全。

②尾矿库主要的事故类型有尾矿库溃坝事故、库岸滑塌事故、洪水(库水)漫坝事故、尾矿坍塌事故,其中最严重的事故形式是尾矿库溃坝事故。

③尾矿库的安全运行受外部影响非常大,主要有暴雨洪水、地下水、周围山体滑坡和泥石流、地震,以及人的违章爆破、采石、建筑等危及尾矿库安全的活动。

④尾矿库溃坝的事故后果,主要由尾矿库的全库容、坝高、周围地形地貌、下游居民密度、农田和工业设施等情况来决定,相对较容易估算。

⑤尾矿库溃坝事故的能量,主要是具有很大势能的尾矿、水等奔泻而下,与山洪、泥石流暴发相似。衡量尾矿库能量的两个重要指标即是全库容和坝高。

⑥尾矿库是不断堆坝的,随着尾矿库的坝高和库容逐渐增大,溃坝事故能量也逐渐增大。因而,尾矿库使用后期比初期或中期危险性大。

(3)尾矿库重大危险源辨识指标分析

尾矿库的等别 尾矿库的等别体现了尾矿库固有危险性的大小。它是根据全库容V和坝高H两个因素,由表2-5确定。

表2-5 尾矿库的等别

当用全库容和坝高确定的等别相差一等时,应按较高的确定;当等别相差大于一等时,则应按高的降一等来确定。

如果尾矿库失事会使下游重要城镇、工矿企业、或重要铁路干线遭受严重灾害者,或有害物质会大面积扩散者,尾矿库的等别要提高一等。一般情况下,尾矿库的库容越大,坝高越高,其失事后对下游造成的灾害就越重,因而其危险性也就越大。尾矿库等别越高,对其安全性要求越高,其建(构)筑物的设计安全系数越大,排洪标准也越高。

(4)尾矿库的危害严重程度分类 根据我国《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》(国家安监管协调指[2004]56号),把尾矿设施的危害严重程度分为3类。

①一类尾矿设施:一旦发生最大程度的溃坝事故,殃及居民区或重要建(构)筑物等,可能造成死亡50人以上或经济损失1000万元以上的。

②二类尾矿设施:一旦发生最大程度的溃坝事故,殃及居民区或重要建(构)筑物等,可能造成死亡10人以上至50人以下或经济损失100万元以上至1000万元以下的。

③三类尾矿设施:一旦发生最大程度的溃坝事故,殃及居民区或重要建(构)筑物等,可能造成死亡10人以下,或经济损失100万元以下的。

该分类方法隐含了那些一旦发生溃坝事故不可能造成人员伤亡的情况。比如,尾矿库下游荒无人烟,一旦发生溃坝,也不会殃及居民区或重要建(构)筑物等,就属于这种情况。所以尾矿设施危害严重程度实际上是分4类。

(5)尾矿库的分级管理 《尾矿库安全监督管理规定》(国家安监局2011年第38号令)第7条规定“尾矿库日常安全生产监督管理工作,实行分级负责、属地监管原则,由省级安全生产监督管理部门结合本行政区域实际制定具体规定,报国家安全生产监督管理总局备案”。

(6)尾矿库重大危险源的辨识依据 尾矿库重大危险源辨识以尾矿库为辨识单元。尾矿库重大危险源的辨识依据是尾矿库总库容、尾矿库总坝高以及尾矿库一旦失事对下游可能造成的危害后果。

(7)尾矿库重大危险源的辨识指标 符合下列条件之一者,即为尾矿库重大危险源。

①总库容达到100万立方米以上的尾矿库。

②总坝高达到30m以上的尾矿库。

(8)尾矿库重大险情辨识 尾矿库出现下列重大险情之一的,矿山企业应当按照安全监管权限和职责立即报告当地县级安全生产监督管理部门和人民政府,并启动应急预案,进行抢险:

①坝体出现严重的管涌、流土等现象的。

②坝体出现严重裂缝、坍塌和滑动迹象的。

③库内水位超过限制的最高洪水位的。

④在用排水井倒塌或者排水管(洞)坍塌堵塞的。

⑤其他危及尾矿库安全的重大险情。

(三)重大危险源辨识的程序

重大危险源辨识的程序如图2-1。

图2-1 重大危险源辨识的程序

(四)重大危险源登记建档与评估基本要求

①矿山应当按照《安全生产法》、《重大危险源辨识》(GB 18218—2009)和相关重大危险源监督管理规定的要求对本单位的重大危险源进行登记建档,并填写《重大危险源申报表》,报当地安全监管部门(或煤矿安全监察机构)。

②矿山应当定期对本单位的重大危险源进行安全评估,并出具安全评估报告。

安全评估工作应由注册安全评估人员或注册安全工程师主持进行,或者委托具备安全评估资格的评估机构进行。安全评估报告应包括重大危险源的基本情况,危险、有害因素辨识与分析,可能发生的事故类型、严重程度,重大危险源等级,安全对策措施,应急救援措施和评估结论等。安全评估报告应报当地安全监管部门(或煤矿安全监察机构)备案。

③重大危险源实施新建、改建、扩建工程的生产过程以及材料、工艺、设备、防护措施和环境等因素发生重大变化,或者国家有关法规、标准发生变化时,生产经营单位应当对重大危险源重新进行安全评估,并将有关情况报当地安全监管部门(或煤矿安全监察机构)。