由中国有色金属工业总公司组织，经国家经委批准，作者等一行6人于1987年9月13日至10月16日，先后对加拿大和美国的6个金属矿山，以及矿山安全卫生管理部门、研究单位，进行了为期35天的访问和技术考察，颇觉很有收益。现将所见所闻和所想到的介绍如下，供同行们参考。不妥之处，请指正。

我们所考察的6个矿山中有地下矿和露天矿；有铜钼矿、铅锌矿、镍矿和银矿。其中有年采剥总量9000万吨的高地谷(Highland Vralley)铜矿；地下矿中有已开采80年、规模仅25万吨/年的加林纳(Galena)银矿到440万吨/年的基德·克里克(kidd·Creek)铅锌矿；矿体产状有急倾斜的鹰桥(Falconbridge)镍矿、不伦斯威克(Brtmswick)铅锌矿以及水平产出的麦克蒙特(MagmonT)铅锌矿；矿井有深有浅，有深达1600米以上的鹰桥矿和加林纳矿。采矿方法大部分采用充填法、分层深孔崩落法和房柱法。井下大多数采用柴油无轨设备，个別矿如加林纳矿由于矿脉较窄，岩爆较剧，依然采用蓄电池机车、装岩机、风动凿岩机等常规设备。

这些矿山给我们总的印象是：技术较先进，讲求实效，布局合理，经济节约；管理严格，工作效率高。地面绿树成荫，空气新鲜，汽车成行；矿区没有民用建筑等生活辅助设施，办公设施不是高楼大厦的永久结构，两是简易的平房建筑；井口设施简单实用，布置紧凑；作业人员不多，但效率甚高；管理人员精悍，信息传递反馈迅速，资料完整；井下柴油车辆往来频繁，液压凿岩台车、潜孔钻机和牙轮钻代替了笨重的气腿风钻；尽管使用了大量的柴油设备，但柴油烟气味甚微，通风良好；井口及各作业场所都有明显的安全标志和岗位责任条例，无论在采场或巷道，都给人以安全感。两国金属矿山在安全技术方面有很多值得我们研究和借鉴之处。

一、 重视矿山安全技术研究

两国政府对矿山安全卫生的科研工作十分重视。为采矿工业提供应用工艺技术设备、器材，并创造安全、舒适的工作条件和保护环境，是两国矿山安全技术研究的宗旨。美国内务部矿业局有四个矿山安全技术研究中心，研究费由政府拨给，近几年每年约拨款3500万美元。加拿大政府为解决岩爆问题，在五年内准备拨款420万加元从事矿山岩爆研究工作。他们在科研工作中有如下特点：

1.重点突出。两国政府虽然都给矿山安全技术研究工作以相当数量的拨款，但在科研计划的安排上仍是集中人力、物力和财力抓重点项目。如美国矿业局近年共有七个大的矿山安全卫生项目：

(1) 可吸入性粉尘的研究：主要是对人体有害的游离二氧化硅的控制。

(2) 有毒有害化学物质的控制：主要是柴油机尾气、爆破等产生的有毒物质。

(3) 地压控制：主要是利用计算机设计的数学计算模型；用物理探矿硏究地质构造；利用遥感卫星线性地质特征，比较和推测地下有害构造；研究爆破对岩石稳定的影响及冒顶警报系统等。

(4) 工业灾害：研究员工的性僻行为与安全的关系，传导电力的安全；矿山机械的防撞击等。

(5) 火灾预防:：侦测火情的仪器，灭火自动化；无线电通讯方法；自救器等。

(6) 炸药：配方、引爆及安全爆破作业方法。

(7) 系统工程。在经费的分配上，(1)、(2)项共占25%，(3)项占25%，(4)项占25%，(5)、(6)、(7)项共占25%。整个拨款中，煤矿占75%，金属、非金属矿共占25%。

关于研究项目，全美四个研究中心，又各有侧重，匹兹堡(Pittsburgh)研究中心以炸药、可吸入性粉尘、工业灾害为主；丹佛(Denver)研究中心以顶板管理、岩爆为主；斯波坎(Spokane)研究中心以地压控制、岩石力学、充填支护、监测仪器为主。另外，劳工部矿山安全卫生局MSHA在全美六个区还设置了安全卫生技术中心。检查、监测和为矿山提供技术援助。

加拿大政府在采矿安全研究中，重点抓岩爆。1985年6月，加拿大政府与安大略省政府及安大略省采矿工业的成员共同制订了岩爆研究计划，包括确定岩爆原因及机理，岩爆的监测，岩爆的防止和岩石力学原理等课题，现已取得进展。

2.长远与近期相结合。两国政府着眼于1990～2000年长远科研规划，以巨资进行长期性的项目研究。这些项目的研制周期长，譬如采矿机械的改造，无人操作的遥控设备；对工作环境中的热、震动、体力劳动强度的模拟，进行人机工程研究；用计算机控制的长壁采煤机和液压(行走)支护等采掘设备。曾费时八年研制出能够维持1小时的自救呼吸器等。政府为研究部门配置大型试验设备和试验装置车间，使他们在安全技术方面处于领先的地位。

在安全科研中，也十分重视解决在生产过程中出现的不安全问题。这些问题除敦促矿山给予解决外，劳工部下属的安全卫生技术中心几乎是无偿地提供技术援助。匹兹堡矿山安全技术中心为了解决近十年来由于捲扬机制动系统失灵，平衡锤与空罐笼之间无法平衡而造成的过捲事故，对捲扬机的电力制动进行了研究，将过载负荷转化为制动能，以保证制动效果，实现捲扬机的安全运转。该中心的电气试验车和气体测试车，随时整装待发，一旦矿山需要，可以立即驶往现场，路远的则通过空运。丹佛研究中心研制出一种超声波锚杆锚索无损检测仪，检查锚固拉力，代替原手动机械式检测器，避免锚杆锚索的损伤和人身伤害。这些技术中心和研究中心，为修改矿山的通风网络、校正仪器设备、取样化验乃至计算机辅助设计，同时利用电子计算机和设备对航空摄影及卫星遥感测试的资料，对照现场情况进行分析，为矿山提供关于岩层节理、断层发育地段、地下水等多种信息和数据，再加上各类岩石力学的测试仪器提供的岩石物理机械性质和原岩应力场分布等资料，从而保证矿山设计能充分地考虑这些因素，实现安全作业。

3.人员精悍，密切配合。美国矿业局下属16个研究中心，仅有3500人。在访问的匹兹堡研究中心有340人，丹佛研究中心120人，斯波坎研究中心115人，后勤、管理人员各占的比例很小。在接触中感到，几乎每位工程技术人员都能独立地承担一方面的工作，无论问到谁，都能对所进行的工作讲得清清楚楚；研究人员在每项研究工作结束或在每个工作阶段后都有工作总结。研究中心内部的各种专业配套，有采矿、通风、机械、电气、计算机、化验、土建等多种专业人员。因此研究内容不受局限，既有采矿方法、岩石力学方面的研究，也有钢丝绳的检验、电气系统安全的研究；既有爆破方面的研究，也有粉尘、噪音，有毒有害气体的研究等。这些专业既发挥了各自的专业特长，又围绕某个课题互相配合，故研究领域较宽广。我们注意到，由于这些国家的标准、规范都比较健全，法律和安全管理也相当严格，科研单位基本上不搞评价课题，因为这些评价的内容，按规定每月上报给劳工部的报表中已体现出来了。劳工部及其监测部门，可以通过数据分析，对整体或某个企业作出评价，不需要另找科研部门搞这类重复劳动。他们科研单位的任务是去解决存在的问题，而不是提出存在的问题。

在矿山安全技术研究中不搞技术封锁。加拿大的岩爆研究，集中了萨特伯里(Sudburg)、依里奥特(Euiot)、红湖(Red lake)和柯克兰得湖(Kickland lake)四个地区的矿山，加拿大工程技术中心、安大略省劳工部及其研究中心，以及高等院校的各方面技术力量来实施的。它既发挥了研究机关的技术力量和设备集中的优势，又发挥了高等院校理论基础扎实的特长，也充分发挥了矿山工程师既有理论知识又有丰富的实际工作经验的特点，各尽所能，各展其长。在美国，他们认为安全技术研究旨在解决社会公益问，应该是服务性质的，到生产现场服务一般是无偿，费用由政府拨给，研究成果为社会所有。由于这种观点，科研工作中的重复劳动少。

二、 顶板管理科学

矿山事故中最大的隐患是冒顶，顶板管理是我国矿山安全工作中一项重大课题，也是国外矿山一个较大的问题。据加拿大统计：矿山各类事故中，冒顶事故占40～50%，其中29%是松石下落，24%是打钻时的震动，20%是撬松石时落下，15%是大面积塌方，12%是岩爆事故。尽管这项工作在这两个国家也是一项正在研究中的项目，但他们在顶板管理和技术上已经科学化、制度化和机械化，从而使控制顶板的可靠性逐渐增大了。

两国的岩石力学的研究，不仅在研究机构中进行，并已广泛用于矿山生产现场。计算机数学模型、有限元法都成为生产现场采矿工程师们熟知的工具。大矿山的安全部门或采矿设计部门，都配有岩石力学工程师，用企业的计算机或借助于研究中心的设备进行岩石力学的计算和矿块的设计；锚杆、锚索的施工不是凭经验设计，而是根据岩石力学分析布置；锚杆、锚索的强度和粘结力，按法规规定抽检25%的已紧固件，看是否符合使用标准。对于深部矿体开采中岩爆的观察、研究，微地震仪网的建立以及计算机的使用，为设计矿房矿柱的开采，进行充填以减少岩爆的影响提供了科学的依据。因此，对于矿体的设计、采矿方法的选择、支护形式的确定，建立在较为科学的基础上，为顶板管理提供了可靠的依据。

由于岩层中岩石的情况千变万化，可能出现预料外的问题，在顶板管理上制定了健全的制度，要求施工严格按程序进行。明确规定：凿岩—爆破—清理顶板—描杆—出碴，规定不许到未经支护的顶板下作业。在支护形式上，很少见到钢筋混凝土发䃠的巷道或硐室，采用锚杆、锚索加钢丝网，有时不用钢丝网而是加上钢带(板)支护。在运输巷道、溜井口上方、上向充填或VCR法采场顶板，都见到这种支护。例如鹰桥矿碰到的是在井深4000～6000呎时的岩石力学问题。据称:1984年曾在3325～1200呎充填法的断层附近发生3.4里氏震级的岩爆，死亡4人的事故。现在采用直径16毫米、预应力为27吨锚索锚固采场顶板，锚索也可以同时打在矿体内，钻孔直径105毫米，水泥浆的水与水泥之比为0.4: 1或0.3～0.5:1，用注浆机注入，待锚索锚固后分层向上采矿。如果爆破后锚索掉下即将它割掉，发现锚索受到破坏时，必须重新考虑锚索的设计。该矿每年使用约30公里长的锚索。斯波坎研究中心对采深已达5000呎的加林纳银矿进行岩爆预测，使用三级测量仪器，用于宏观的地区地震仪，置于井下某区域的井下地震仪及井下微型地震仪，将探头安装于可能发生岩爆的部位。据称，通过微震系统，可提前4小时预报。在斯波坎研究中心，我们看到4种柔性锚索。据该中心一位采矿工程师介绍：一种是直径16毫米的普通锚索，260千牛强度；一种是普通锚索外涂环氧树脂和硅砂，适用于地下水多的地方，可防腐蚀和防滑，比普通锚索拉力增加40%；一种是加上钢箍的锚索，箍力用500千牛；一种是鸟笼式锚索，即将钢索顺扭一下，逆扭一下，逆扭后钢丝就扩张了。据介绍，以鸟笼式最好，但在美国目前广泛应用的仍是预应力普通锚索。

在处理顶板松石中，小巷道顶板的清理采用轻合金撬棍，以减轻工人的劳动强度。在大采矿场，采用橇松石机，升降台处理局部松石及打锚杆。基德·克里克矿对采场顶板的控制是：采矿前安装地音仪、测压仪和报警器；锚索和金属锚杆锚固顶板或矿体：撬毛机或轻合金撬棍处理局部松石。既防止了大量冒落，又控制了小块浮石。斯波坎研究中心研制出便携式撬松石机以及在驾驶室、操作室的上面加上坚固的防护板，以保证操作人员一旦有浮石冒落时的安全。

三、 通风防尘良好

两国金属矿山通风防尘防毒工作的开展比我国要好。有严格的标准、科学的通风组织和产尘低的设备。井下粉尘及有毒有害气体的标准由美国政府工业卫生协会ACGIH发布，对作业区及环境中的化学物质、物理因素和生物学暴露指数都作了明确的强制性的规定，必须执行。两国对含硅粉尘是用可吸入性粉尘这一指标来检测的。对游离SiO₂可吸入性粉尘的标准是：10/%SiO₂+2=Standard，如果含量占48%，则标准为0.2亳克/米³，比我国现行的综合粉尘采样更科学，所以通风的标准也高。在通风设计中，是以使有毒有害气体浓度和粉尘浓度降到标准以下为依据，而不是以每人所需风量为依据。检测的标准是风质，而不是风量、风速。Cominco公司的副总裁(K.V.S.Meyer)梅也谈到安全卫生与技术时说：“矿井最重要的问题，一是尘，二是柴油废气。措施，一是净化，二是通风。而最主要的还是通风。”所访问的几座矿井都是采用混合式通风。其特点是“大功率”风机、“下风量”、“大断面”巷道，然后是局部通风的“大直径风筒”。日产11000吨铅锌矿石的布伦斯威克矿，井下407人，各种类型的柴油设备共300多台。新风5.4万立米/分钟由两个风井压入井下，经过工作面后，污风由回风系统(或充填天井)分别由两个排风井和一个提升井排至地面。冬季为防止结冰，新风经两级预热。井下柴油设备的广泛应用，虽已采取一些净化尾气的措施，但效果不理想。美国匹兹堡研究中心与加拿大诺达兰研究中心正在合作研制陶瓷过滤器。这种过滤器的采用可使柴油尾气再燃烧，达到提高效率、降低有害气体浓度的目的。在布伦斯威克矿柴油设备的改造试用中发现效果较理想。匹兹堡研究中心正在研制金属氢化物燃料代替柴油，试验效果较理想。

为使风路严格按设计要求进行，几乎都采用气压或液压自动风门。基德·克里克矿还采用双重风门，使两扇风门中有一扇始终处于关闭状态，随手关风门在矿山已成为制度。匹兹堡研究中心研制出一种降落伞式的风障，用编织塑料制成，可用锚杆或钉子固定在巷道的四周，随风流自动张开，形成风墙，重量轻，便于携带和安装，回收容易。为了降低深井中的空气温度，加林纳银矿正在进行用冷水水幕降温的设计，以求使该矿井下温度从36℃降到28℃。布伦斯威克矿、麦克蒙特矿和基德·克里克矿的采矿场和掘进平巷的局部通风风筒，直径为1米，从而改善了井下通风状况和作业环境。

两国采用天井钻机掘进天井，取代了用普通法或吊罐、爬罐法。既解决了粉尘问题，又解决了天井掘进中经常发生的冒顶片帮及坠落事故。在粉尘较高、通风不良或顶板不稳固的采矿场，正在试用遥控设备。据布伦斯威克矿介绍，遥控出矿量目前已占该矿出矿总量的40%。

为降低采掘、装载点和卸矿点的粉尘浓度，除加大风量依靠通风外，与我国一样，在井下广泛采用湿式作业和喷雾洒水。

四、 个体防护用品实用

两国对矿山员工的自我防护要求很严，除必须先经过严格训练，经考核可录用才能担负某项工作以外，法律规定：井下作业人员必须穿戴矿帽、矿灯、自救呼吸器、防护眼镜、套鞋、耳塞或耳罩和有明显夜光标志的工作服(或背心)。

自救呼吸器可将CO转换为CO₂，在发生火灾或瓦斯爆炸等紧急情况下使用，能保证人员在1小时内撤到安全地带，提高员工的自我救护能力。

由加拿大利维特(Levitt)安全器材研究所研制的北极光矿灯，以镍镉蓄电池为电源，可连继使用10.5小时，重量仅3磅，坚固防水，可重复充电使用1000次，明显优于传统的蓄电池矿灯。

套鞋的前端有钢丝网加固，以保证脚尖不会因踢到矿岩或受到一定重物打击而砸伤脚趾。

由高分子化合物的柔性材料制成的耳塞，使用和携带方便，可搓成小团塞入耳腔并逐渐恢复原状将耳腔堵塞，因而噪音减少20分贝左右，衰减率10～15%。

贴有醒目反光材料的背心及安全标志，当有光线照射其上时，即会反光，显示出人员设备或危险部位所在的位置；可避免因辨别失误或光线不足造成的事故。