矿山安全基础知识
一、露天边坡灾害及防治技术
露天矿边坡滑坡是指边坡体在较大的范围内沿某一特定的剪切面滑动，一般的滑坡是滑落前在滑体的后缘先出现裂隙，而后缓慢滑动或周期地快慢更迭，最后骤然滑落，从而引起滑坡灾害。
(一)边坡的破坏类型
岩质边坡的破坏方式可分为滑坡、崩塌和滑塌等几种类型。
1滑坡
滑坡是指岩土体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至延伸到坡脚以下。当滑动面通过塑性较强的土体时，滑速一般比较缓慢；当滑动面通过脆性较强的岩石或者滑面本身具有一定的抗剪强度时，可以积聚较大的下滑势能，滑动具有突发性。根据滑面的形状，其滑坡形式可分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动。
2崩塌
崩塌是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下。在崩塌过程中，岩体无明显滑移面，同时下落的岩块或未经阻挡而落于坡脚处，或于斜坡上滚落、滑移、碰撞最后堆积于坡脚处。
3滑塌
松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时，表层蠕动使它沿着剪切带表现为顺坡滑移、滚动与坐塌，从而重新达到稳定坡角的破坏过程，称为滑塌或称为崩滑。
(二)边坡滑坡的影响因素
露天矿山边坡的变形、失稳，从根本上说是边坡自身求得稳定状态的自然调整过程．而边坡趋于稳定的作用因素在大的方面与自然因素和人类活动因素有关。
1自然因素
(1)岩层岩性。岩石的物理力学性质及矿物成分，结构与构造，对整体岩层而言，是确定边坡的主要因索之一。相间成层的岩层，其厚度、产状及在边坡内所处的部位不同，稳定状态亦不一样。
(2)岩体结构。岩体结构面是在地质发展过程中，在岩体内形成具有一定方向、一定规模、一定形态和不同特性的地质分割面，统称为软弱结构面，它具有一定的厚度，常由松散、松软或软弱的物质组成，这些组成物质的密度、强度等物理力学属性较之相邻岩块则差得多。在地下水作用下往往出现崩解、软化、泥化甚至液化的现象，有的还具有溶解和膨胀的特性，具有这样软弱泥化的结构面的存在．就给边坡岩体失稳创造了有利的条件。
(3)风化程度。岩层的风化程度愈深，则岩层的稳定性愈低，要求的边坡坡度愈缓。
例如花岗岩在风化极严重时．其矿物颗粒问失去连接，成为松散的砂粒。则边坡的稳定值近似于砂土所要求的数值。
(4)水文地质。地下水对边坡稳定的主要影响有：使岩石发生溶蚀、软化，降低岩体特别是滑面岩体的力学强度；地下水的静水压力降低了滑面上的有效法向应力，从而降低了滑面上的抗滑力；产生渗透压力(动水压力)作用于边坡，使岩层裂隙间的摩擦力减小，其稳定性大为降低；在边坡岩体的孔隙和裂隙内运动着的地下水使土体容重增加．增加了坡体的下滑力，使边坡稳定条件恶化。地表水对边坡的影响主要是冲刷、夹带作用对边坡造成侵蚀形成陡峭山崖或冲洪积层，引发牵引式滑坡。
(5)气候与气象。在渗水性的岩土层中，雨水可下渗浸润岩土体内．加大土、石容重，降低其凝聚力及内摩擦角，使边坡变形。我国大多数滑坡都是以地面大量降雨下渗引起地下水状态的变化为直接诱导因素的。此外，气温、湿度的交替变化．风的吹蚀，雨雪的侵袭、冻融等，可以使边坡岩体发生膨胀、崩解、收缩，改变边坡岩体性质，影响边坡的稳定。
(6)地震。水平地震力与垂直地震力的叠加，形成一种复杂的地震力，这种地震力可以使边坡作水平、垂直和扭转运动，引发滑坡灾害¨地震触发滑坡与地震烈度有关。
2人为因素
影响边坡稳定性的人为因素，主要是在自然边坡上进行露天开挖、地下开采、爆破作业、坡顶堆载、疏干排水、地表灌溉、破坏植被等行为。
(1)坡体开挖形态。露天边坡角设计偏大，或台阶没按设计施工，会显著增加边坡滑坡的风险。发生采动滑坡的坡体几何形态大多有如下特点：从平面形状来看．采动滑坡大多发生在凸形或突出的粱峁坡体上；在竖直剖面上看，采动滑坡或崩塌主滑轴线方向的剖面大多在总体上呈凸形状态，即坡顶比较平缓，坡面外鼓．坡角为睦坎；或坡体的上、下部均成陡坎状．中间有起伏的不规则斜坡或直线斜坡。
(2)坡体内部或下部开挖扰动。施工对边坡的最大扰动是工程开挖使得岩土体内部应力发生变化，从而导致岩体以位移的形式将积聚的弹性能量释放出来．由此带来了边坡结构的变形破坏现象。尤其是在坡体内部或下部施工．由于地应力的复杂变化，造成的滑坡风险更加难以预测。
(3)工程爆破。大范围的工程爆破对山体有很大的破坏作用，瞬时激发的强大地震加速度和冲击能量会导致岩层或土层裂隙的增加．使边坡整体稳定性减弱。
(4)坡顶堆载。在边坡上进行工业活动，将固体废弃物堆放在坡顶，可能导致下滑力增加，当下滑力大于坡体的抗滑力时，会引起边坡失稳。
(5)降水或排水。由于人为的向边坡灌溉、排放废水、堵塞边坡地下水排泄通道，或破坏防排水设施，使边坡地下水位平衡遭到破坏，进而破坏边坡岩土体的应力平衡，增加岩层容重，增加滑动带孔隙水压力，增大动水压力和下滑力，减小抗滑力，引发滑坡。
(6)破坏植被。植被可以固定边坡表土，避免水土流失。对边坡上覆植被的破坏．会增大地表水下渗速度．导致下滑力增大，抗滑力减小．诱发滑坡o
(三)露走边坡事故的原因
露天边坡的主要事故类型是滑坡事故．即露天边坡岩体在较大范围内沿某一特定的剪切面滑动的现象。露天边坡滑坡事故发生的原因主要有：
l露天边坡角设计偏大．或台阶没按设计施工；
2．边坡有大的结构弱面；
3自然灾害，如地震．山体滑移等；
4滥采乱挖等。
(四)滑坡事故防治技术
1．合理确定边坡参数
合理确定台阶高度和平台宽度。合理的台阶高度对露天开采的技术经济指标和作业安全都具有重要意义。平台的宽度不但影响边坡角的大小，也影响边坡的稳定；
正确选择台阶坡面角和最终边坡角。
2选择适当的开采技术
选择合理的开采顺序和推进方向。在生产过程中必须采用从上到下的开采顺序，应选用从上盘到下盘的采剥推进方向。
合理进行爆破作业。减少爆被震动对边坡的影响。
3．制定严格的边坡安全管理制度
合理进行爆破作业必须建立健全边坡管理和检查制度。有变形和滑动迹象的矿山，必须设立专门观测点，定期观测记录变化情况，并采取长锚杆、锚索、抗滑桩等加固措施。露天边坡滑坡事故可以采用位移监测和声发射技术等手段进行监测。
二、排土场灾害及防治技术
排土场又称废石场，是指露天矿山采矿排弃物集中排放的场所。排土场作为矿山接纳废石的场所．是露天矿开采的基本工序之一，是矿山组织生产不可缺少的一项永久性工程建设。当排土场受大气降雨或地表水的浸润作用，排土场内堆积体的稳定状态会迅速恶化，引发滑坡和泥石流等灾害。
(一)排土场事故厦原因
排土场事故类型主要有排土场滑坡和泥石流等。排土场变形破坏，产生滑坡和泥石流的影响因素主要是基底的软弱地层、排弃物料中含有大量表土和风化岩石．以及地表汇水和雨水的作用。
1排土场滑坡
排土场滑坡类型分为3种：排土场内部滑坡、沿排土场与基底接触面的滑坡和沿基底软弱面的滑坡。
(1)排土场内部滑坡。基底岩层稳固，由于岩土物料的性质、排土工艺及其他外界条件(如外载荷和雨水等)所导致的排土场滑坡．其滑动面露出堆积体。
(2)沿排土场与基底接触面的滑坡。当山坡形排土场的基底倾角较陡，排土场与基底接触面之间的抗剪强度小于排土场的物料本身的抗剪强度时，易产生沿基底接触面的滑坡。
(3)沿基底软弱面的滑坡。当排土场坐落在软弱基底上时，由于基底承载能力低而产生滑移，并牵动排土场的滑坡。
2．排土场泥石流
排土场泥石流是指排土场大量松散岩土物料充水饱和后，在重力作用下沿陡坡和沟谷快速流动，形成一股能量巨大的特殊洪流。矿山泥石流多数以滑坡和坡面冲刷的形式出现，即滑坡和泥石流相伴而生，迅速转化难于区分，所以又可分为滑坡型泥石流和冲刷型泥石流。
形成泥石流有三个基本条件：第一，泥石流区含有丰富的松散岩土；第二，地形陡峻和较大的沟床纵坡；第三．泥石流区的上中游有较大的汇水面积和充足的水源。
(二)排土场灾害的影响因素
排土场形成滑坡和泥石流灾害主要取决于以下因素：基底承载能力、排土工艺、岩土物理力学性质、地表水和地下水的影响等。
l基底承载能力
排土场稳定性首先要分析基底岩层构造、地形坡度及其承载能力。一般矿山排土场滑坡中．基底不稳引起滑坡的占32％一40％。当基底坡度较陡。接近或大于排土场物料的内摩擦角时，易产生沿基底接触面的滑坡。如果基底为软弱岩层而且力学性质低于排土场物料的力学性质时，则软弱基底在排土场荷载作用下必产生底鼓或滑动，然后导致排土场滑坡。
2排土工艺
不同的排土工艺形成不同的排土场台阶，其堆置高度、速度、压力大小对于基底土层孔隙压力的消散和固结都密切相关，对上部各台阶的稳定性起重要作用，是发生排土场滑坡的重要因素。
3岩土力学性质
当基底稳定时，坚硬岩石的排土场高度等于其自然安息角条件下可以达到的任意高度，但往往受排土场内物料构成的不均匀性和外部荷载的影响．使得排土高度受到限制。
排土场堆置的岩土力学属性受容重、块度组成、黏结力、内摩擦角、含水量及垂直荷载等影响。
4地下水与地表水．
排土场物料的力学性质与含水量密切相关。我国露天矿山排土场滑坡及泥石流有50％是由于雨水和地表水作用引起的。
(三)排土场事故防治技术
防治排土场滑坡和泥石流的主要技术措施有：．
1．选择最合适的场址建设排土场
要从优选、水文和工程地质条件、植被及周边环境等因素人手，进行合理设计。避开塌方、滑坡、泥石流、地下河，断层、破碎带、软弱基底等不良地质区，避免跨越流水量大的沟谷等不利因素，适当改造环境工程地质条件，使之适应实际需要。
2．改进排土工艺
铁路运输时采用轻便高效的排土设备进行排土，可以增大移道步距，提高排土场的稳定性；合理控制排土顺序，避免形成软弱夹层；将坚硬大块岩石堆置在底层以稳固基底，或大块岩石堆置在最低一个台阶反压坡脚。
3．处理软弱基底
若基底表土或软岩较薄，可在排土之前开挖掉；若基底表土或软岩较厚，开挖掉不经济时，可控制排土强度和-一次堆置高度，使基底得到压实和逐步分散基底的承载压力；也可以用爆破法将基底软岩破碎，以增大抗滑能力。
4疏干排水
在排土场上方山坡没有截洪沟，将水截排至外围的低洼处；将排土场平台修成2％-5％的反坡。使平台水流向坡跟处的排水沟而排出界外；在排土场下有沟谷的收口部位修筑不同形式的拦挡坝，起到拦挡排土场泥石流等作用。
5修筑护坡挡墙和泥石流消能设施
为了稳固坡脚．防止排土场滑坡，可采用不同形式的护坡挡墙。开挖截水沟、消力池．导流渠，建立废石坝、拦泥坝等配套设施，防止水土流失造成滑坡和泥土流失等灾害的发生，增强排弃场的稳定性。
6．排土场复垦
在已结束施工的排土场平台和斜坡上进行复垦(植树和种草)，可以起到固坡和防止雨水对排土场表面侵蚀和冲刷作用。
10. 在生产过程中，除切屑颗粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。常见的强光或有害光是（）等。
A．紫外线、红外线、激光、太阳光、眩光
B．紫外线、红外线、X光、极地光、眩光
C．紫外线、红外线、X射线、电焊电弧光、眩光
D．紫外线、X射线、激光、散光、眩光
答案：D
11. 诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4个基本步骤，以下顺序正确的是（）。A．特征提取→信号检测→状态识别→诊断决策
B．信号检测→特征提取→状态识别→诊断决策
C．特征提取→状态识别→信号检测→诊断决策
D．信号检测→状态识别→特征提取→诊断决策
答案：B
12. 为提高可靠性，宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。这是（）。
A．系统的整体可靠性原则
B．高可靠性组成单元要素原则
C．具有安全系数的设计原则
D．高可靠性方式原则
答案：D
13．站立或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压作用所引起的电击是（）。P67
A．单相电击
B．两相电击
C．跨步电压电击
D．对地电击
〖答案〗：C
14．刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时产生电火花是（）。P71
A．工作电火花
B．事故电火花
C．正常电火花
D．可控电火花
〖答案〗：A
15．雷电具有电性质、（）等三方面的破坏作用。P73
A．机械性质和光性质
B．热性质和光性质
C．化学性质和光性质
D．热性质和机械性质
〖答案〗：D
尾矿库灾害及防治技术
1.尾矿库及尾矿坝类型
尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以储存金属非金属矿山进行矿石选别后排除尾矿的场所。
尾矿坝是由尾矿堆积而成的坝，它是尾矿库中最主要的构筑物。按照尾矿堆积方式的不同，尾矿坝可分为上游法、中线法、下游法、高浓度尾矿堆积法和水库式尾矿堆积法5种主要形式。其中，上游式堆坝法由于工艺简单、便于管理、经济合理而被广泛采用，我国有85％以上的尾矿库是采用该法堆坝。
(1)尾矿库的等别
尾矿库各使用期的设计等别是根据该期的全库容和坝高分别确定的。当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。
(2)尾矿厍安全度的分类
尾矿库安全度主要根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库和正常库四级。
1）危库
危库是指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库。危库必须停止生产并采取应急措施。
尾矿库有下列工况之一的为危库：
a)尾矿库调洪库容严重不足，在设计洪水位时，安全超高和最小干滩长度都不满足设计要求，将可能出现洪水漫顶；
b)排洪系统严重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急剧降低；
c)排水井显著倾斜，有倒塌的迹象；
d)坝体出现贯穿性横向裂缝，且出现较大范围管涌、流土变形，坝体出现深层滑动迹象；
e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值的0 95；
f)其他严重危及尾矿库安全运行的情况。
2)险库
险库是指安全设施存在严重隐患，若不及时处理将会导致垮坝事故的尾矿库。险库必须立即停产，排除险情。
尾矿库有下列工况之一的为险库：
a)尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时安全超高和最小干滩长度均不能满足设计要求；
b)排洪系统部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，达不到设计要求；
c)排水井有所倾斜；
d)坝体出现浅层滑动迹象；
e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值的0 98；
f)坝体出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸，出现大面积沼泽化；
g)其他危及尾矿库安全运行的情况。
3）病库
病库是指安全设施不符合设计要求，但符合基本安全生产条件的尾矿库。病库应限期整改。
尾矿库有下列工况之一的为病库：
a) 尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和最小干滩长度的要求；
b)排洪设施出现不影响安全使用的裂缝、腐蚀或磨损；
c)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数满足规定值，但部分高程上堆积边坡过陡，
可能出现局部失稳；
d)浸润线位置局部较高，有渗透水出逸，坝面局部出现沼泽化；
e)坝面局部出现纵向或横向裂缝；
f)坝面未按设计设置排水沟，冲蚀严重，形成较多或较大的冲沟；
g)坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；
h)堆积坝外坡未按设计覆土、植被；
i) 其他不影响尾矿库基本安全生产条件的非正常情况。
4)正常库
同时满足下列工况的为正常库：
a)尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度均符合设计要求；
b)排水系统各构筑物符合设计要求，工况正常；
c)尾矿坝的轮廓尺寸符合设计要求，稳定安全系数及坝体渗流控制满足要求，工况正常。
二、尾矿坝(库)事故的主要类型及防治技术
(1)尾矿坝溃坝事故
尾矿坝溃坝事故的主要原因是尾矿库建设前期对自然条件了解不够，勘察不明、设计不当或施工质量不符合规范要求，生产运行期间对尾矿库的安全管理不到位，缺乏必要的监测、检查、维修措施以及紧急预案等，一旦遇到事故隐患，不能采取正确的方法，导致危险源状态恶化并最终酿成灾难。
可以通过声发射，位移监测等技术手段监测尾矿坝溃坝事故。
(2)边坡失稳事故
尾矿库的稳定性包括坝体的稳定性和天然边坡的稳定性。由于坝体和岩土体的物质组成不同，它们有着不同的结构，工程地质、水文地质及力学特性差异显著，使得力学性能很不相同，它们的变形机理和破坏模式的差别也十分显著。自然边坡的破坏方式可分为崩塌、滑坡和滑塌等几种类型，尾矿坝坝坡除会发生滑坡和滑塌破坏外，还可能发生塌陷、渗漏及管涌溃堤、渗流冲刷造成尾矿堆石坝破坏等事故。
(3)洪水漫顶事故
造成洪水漫顶事故的原因包括：
1)设计、施工的防洪标准、设施不符合现行尾矿设施设计施工规范，导致的洪水漫顶、溃坝事故；
2)洪水超过尾矿库设计标准导致的漫顶、溃坝事故；
3)对气候、地质、地形等发生变化而引起的尾矿库最小安全超高和最小干滩长度等发生的不利变化，没有及时采取正确的应对方法所导致的事故。
4)疏于日常管理，对库区、坝体、排洪设施等出现的事故隐患未能采取及时处理措施，导致的洪水漫顶、溃坝；
5)缺乏抗洪准备和防汛应急措施，对洪水可能造成的破坏没有应急预案而造成的事故。
(4)排洪设施破坏
造成排洪构筑物损坏的事故原因包括：
1)构筑物的设计、施工不符合水工构筑物设计规范，在实际生产运营过程中，不能承担排洪作用；
2)疏忽构筑物的日常检查、维修工作，导致漏砂、漂浮杂物沉积并堵塞在进、出水管道；从而影响排洪的功能；
3)临近山坡的溢洪沟(道)、截洪沟等设施，由于气候、地质变化而毁坏，不能满足排洪要求；
4)废弃的排水构筑物未能处理或处理不符合规范，产生事故；
5)暴雨、洪水过后，未能对构筑物全面检查和清理，对已有隐患没有及时修复，在连续暴雨期内发生事故；
6)因负重、锈蚀等因素导致排水管道、隧洞破损、断裂、垮塌，地形、地质变化导致构筑物发生变形、沉降，而不能承担防汛功能。
(5)地震液化事故
根据遭受地震破坏的尾矿坝情况分析，地震对尾矿坝的破坏具有下列特点：1)尾矿坝的破坏是尾矿的液化引起的；2)尾矿坝的破坏形式表现为流滑；3)遭受地震破坏的尾矿坝，其坝坡大都在30。～40。。经验表明，影响砂土液化最主要的因素为：土颗粒粒径、砂土密度、上覆土层厚度、地震强度和持续时间、与震源之间的距离及地下水位等。砂土有效粒径愈小、不均匀系数愈小、透水性愈小、孔隙比愈大、受力体积愈大、受力愈猛，则砂土液化可能性愈大。
三、尾矿库安全检查和监测技术
(1)防洪安全检查和监测
防洪安全检查的主要内容包括：防洪标准检查、库水位监测、滩顶高程的测定、干滩长度及坡度测定、防洪能力复核和排洪设施安全检查等。
(2)尾矿坝安全检查和监测
尾矿坝安全检查内容：坝的轮廓尺寸，变形、裂缝、滑坡和渗漏，坝面保护等。