鈣芒硝礦開采爆破作業(yè)安全管理模式

張春太

洪雅青衣江元明粉有限公司，中國·四川 眉山 620360

1 引言

礦山開采是人類的重要生產(chǎn)方式之一，爆破是多數(shù)礦山生產(chǎn)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。爆破是利用炸藥瞬間釋放的爆炸能量對介質作功，以達到預定工程目標的作業(yè)方式。炸藥具有的特殊能量，如果意外釋放炸藥爆炸后的有害效應未得到有效預防或控制，將造成了嚴重的傷亡事故、設備損毀或環(huán)境破壞，甚至是毀滅性的破壞；如果爆破器材丟失，可能危及社會公眾利益和公共安全。

鈣芒硝礦開采爆破是比較特殊的地下中深孔擠壓爆破，具有單次爆破藥量大，通常為上百噸炸藥；單次使用雷管數(shù)量多，通常為上萬發(fā)雷管。就該公司礦山來說，規(guī)模最大的一次爆破炸藥量為210t，雷管3 萬發(fā)左右，屬于炸藥總量大、炮孔數(shù)目多、作業(yè)區(qū)域廣的特點。爆破作業(yè)的每一個環(huán)節(jié)都充滿了危險性，爆破作業(yè)的每一個環(huán)節(jié)的安全控制都是重中之重。不僅要控制爆破器材儲存、運輸環(huán)節(jié)的安全，還要控制裝藥、聯(lián)網(wǎng)和起爆環(huán)節(jié)的安全，還要控制爆破振動對地表建構筑物及設施的破壞，還要控制爆破有害氣體對井上下員的危害及排放的安全，還要控制爆破沖擊波及飛石對井下設備設施的損壞。該公司礦山在20 多年近300 多次的鈣芒硝礦開采爆破中，有一套行之有效的安全管理模式。

2 礦山概況

2.1 礦山基本情況

白塔鈣芒硝礦礦山地面屬低山丘陵，位于洪雅縣余坪鎮(zhèn)，地面標高+530m 左右，礦層為灰綠色中－粗晶鈣芒硝礦，由2 個單層組成，平均品為31.6%，密度為2.7t/m。

白塔鈣芒硝礦礦山為地下開采礦井，主要開采礦種為芒硝礦，采用斜井開拓方式。主要使用鑿眼爆破的方式進行巷道掘進，有軌加無軌組合的運輸方式運送掘進產(chǎn)生的礦渣，礦石的回采方法為：硐室水溶法進行溶礦、抽鹵進行回采，硐室水溶法采礦方法為：在各水平中段劃分為若干個溶區(qū)，采用中深孔擠壓爆破落礦后對每個溶區(qū)一次性爆破落礦，落礦后對溶區(qū)封閉注水、抽水進行回采作業(yè)。

2.2 3310 溶區(qū)爆破參數(shù)

3310 溶區(qū)位于井田西南部，溶區(qū)走向平均長度140m，傾向全長286.4m，爆破高度8.95m；其中落礦走向平均長度126m，落礦傾向長度252m，爆落巖石69.3 萬t。溶區(qū)巷道與巷道中心線距離18m，布置切巷7 根，平巷15 根，使用扇形布孔，孔徑55 mm，平巷每排布置3 孔，眼孔深度4.9～9.7m。切巷每排13 孔、14 孔交叉布置，孔深6.6～9.7m?？傃b藥量Q總＝210729kg，最大單段藥量Qmax=1640kg，塑料導爆管雷管29790 發(fā)，爆破網(wǎng)絡設計上首段管選用MS-8 段雷管t=250ms。

地面屬低山丘陵，溶區(qū)平均標高+326.2m；地面標高+530m，相距203.8m，地表有少量住戶。

3 爆破設計安全控制

中深孔擠壓爆破作為四川地下芒硝礦開采的一個主要環(huán)節(jié)，安全在這一環(huán)節(jié)占據(jù)最重要的地位，如何保證爆破器材的安全正確使用，達到預定的爆破工程目標是決定爆破成功與否的關鍵。爆破設計中如何控制爆破有害效應，是實現(xiàn)安全爆破的本質目標。

3.1 爆破振動速度的控制

3.1.1 對地面建筑物的安全控制

對地表建構筑物進行勘查，若在爆破中心對應地表有一般民用建筑物存在，GB6722—2014《爆破安全規(guī)程》爆破安全振動允許標準規(guī)定，經(jīng)我公司長期對爆破振動監(jiān)測統(tǒng)計，主頻在11.2～57.6Hz，對應地表振動速度應該控制在2.0～3.0cm/s 之間，因此地表振動速度按小于2.0cm/s 進行最大單段裝藥量設計。根據(jù)公式：

Q=R3（V/K）3/ɑ

其中，V 為保護對象所在地面質點振動速度，V=2.0 cm/s；

R 為爆心至觀測點的距離，m；R=203.8m；

K、ɑ 為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)；K ＝250，ɑ 取1.8；

Q 為最大單段裝藥量，kg；Q≤2704kg，而在實際設計中最大單段裝藥量Q=1640kg,低于標準值，符合規(guī)程要求，也確保地表建構筑物的安全。

3.1.2 對井下巷道的安全距離

根據(jù)GB6722—2014《爆破安全規(guī)程》礦山巷道安全振動允許振速V=18～30cm/s，因此巷道振速取V=18 cm/s 計算振動安全控制范圍。

根據(jù)R=( k/v)1/aQmax1/3=256.7m 必須對爆區(qū)256.7m 內的巷道采取支護處理，設備進行固定加固處理。

3.2 爆破空氣沖擊波的控制

鈣芒硝礦采礦爆破是井下大規(guī)模爆破，強烈的爆炸空氣沖擊波在一定距離內會摧毀管道、設備、構筑物以及巷道支架等，還有可能對人員造成傷害，因此，爆破設計時必須確定其危害的距離[1]。

3.2.1 對井下設備的安全距離

對井下設備按公式：

R空.設=K空Q總1/2=459m

其中，K空＝1。

結合3.1.2 爆破振動對井下巷道內設備的影響范圍為256.7m，故要求井下設備在459m 范圍內必須加固處理[2]。

3.2.2 對人員的安全距離

根據(jù)公式：R空.人=8（0.6Q總）1/2[3]計算所得對人員的保護距為2844.6m。

井下人員應在直線距離2844.6m 范圍之外，因爆破點距地表203m，由于在起爆前，井下所有人員都已經(jīng)撤出地面，因此不會對人員造成影響，地面人員在起爆前全部撤離主井、副井口200m 范圍外，并由專業(yè)救護人員在主井、副井口200m 以外設立警戒。

3.2.3 對爆破網(wǎng)絡的影響

從先爆破的第一延時區(qū)域傳遞到第九平巷需用時：144/340×1000=423.5ms； 傳遞到十五平巷需用時252/340×1000=741ms，而網(wǎng)路總延時為417.5ms，所以沖擊波沖從首爆區(qū)域傳遞到最近的第九延時區(qū)或最遠的第十五延時區(qū)，爆破主網(wǎng)路早已傳爆完畢，由此類推第一延時區(qū)域爆破后對第九、第十……第十四、第十五平巷網(wǎng)絡都無影響[2]。

3.3 爆破有毒有害氣體控制

炸藥在爆炸后將產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，如CO、CO2、NH3、SO2、H2S 等，井下爆破后，空間狹窄，爆炸后有毒有害氣體會聚集在井下各巷道和爆區(qū)的礦石空隙間。爆破后CO 濃度有時達到50000ppm，超過相關規(guī)定的最高允許濃度2100 多倍，爆破有毒有害氣體排放（以下簡稱：排毒）不慎，就可能造成重大的人員傷亡。

爆破后產(chǎn)生大量的高濃度有毒有害氣體必須采用正確的排放方式，我公司采用“救護監(jiān)護，通風稀釋”的排毒方法：專業(yè)救護人員偵察井下巷道、硐室的有毒有害氣體濃度，按照制定的排毒預案，采用“主扇+局扇”的方式進行通風排毒；監(jiān)護通風排毒排放的毒氣量和濃度，也對溶區(qū)注水排毒進行監(jiān)護。

3.3.1 爆破后排毒

主、副井地面排毒：爆破后，救護人員首先對主、副井周圍進行有毒有害氣體濃度檢測，符合規(guī)程標準值后，副井留下監(jiān)護排毒救護人員，其余救護人員到主井集合待命。

井下排毒：根據(jù)經(jīng)驗，1h 后，主井及井底車場和主要進風巷道的有毒有害氣體基本達到規(guī)程標準值，救護人員按排毒預案分別對井下巷道及硐室進行排毒。達到《爆破安全規(guī)程》規(guī)定標準并穩(wěn)定12h 才能允許其他作業(yè)人員進入。

3.3.2 溶區(qū)注水排毒

爆破完成恢復生產(chǎn)后，首先對溶區(qū)下部擋水墻鋼制人孔進行封堵，然后對溶區(qū)上部注水擋水墻預留洞采用砼封堵，然后在救護人員監(jiān)護下向密封了的溶區(qū)緩慢注水，注水量的增加，溶區(qū)礦石間隙的有毒有害氣體被擠壓通過專用PE 管排入回風副井[4]。經(jīng)過多次對溶區(qū)注水后才能將有毒有害氣體排完。

3.4 個別飛散物及噪聲

礦山地下爆破，爆破時人員已經(jīng)全部撤離，產(chǎn)生的飛散物不會對人員、爆破網(wǎng)絡和周圍環(huán)境造成危害，故飛石安全距離設計從略。

同時，因地下爆破，噪聲影響甚微，在爆破安全設計也不考慮。

4 爆破施工作業(yè)安全控制

4.1 爆破組織機構及職責

為了使爆破工作安全有序進行，確保萬無一失，決定成立爆破指揮部負責全面組織爆破實施工作。由公司總經(jīng)理任指揮長，公司總工程師、生產(chǎn)安全副總經(jīng)理及礦長任副指揮長。指揮部下設技術、通風、安監(jiān)和保衛(wèi)、礦山救護隊、電鉗、絞車、供應回收、后勤、生產(chǎn)科、調度室和裝藥隊等11 個職能組。明確指揮部及各職能組的職責。

4.2 爆破準備

根據(jù)溶區(qū)的基本情況進行爆破初步設計，然后進行溶區(qū)中深孔施工，并實測中深孔再修正爆破設計。按審查批準的設計進行混裝乳化炸藥、塑料導爆管雷管、導爆索等材料計劃，編制各職能組人員和爆破工作日程。

4.3 爆破過程安全控制

由工程技術人員負責，對參加中深孔擠壓爆破的人員進行三交培訓（“交勞動組織”“交技術要求”“交安全技術措施和注意事項”）。未參加培訓的人員嚴禁參加爆破作業(yè)。

對爆破器材進行檢測：非電雷管的驗收、分裝及試爆?；煅b乳化炸藥基質檢驗密度及試爆。

現(xiàn)場混裝乳化炸藥基質的運輸：由工廠生產(chǎn)經(jīng)專用爆破器材運輸車運達礦山臨時存放處后，再將基質按炸藥下井安全規(guī)定通過軌道運輸方式到達爆破溶區(qū)。

采用積木式現(xiàn)場混裝系統(tǒng)進行耦合裝藥，由指揮部組織爆破技術人員進行爆破網(wǎng)絡敷設聯(lián)線。

爆破警戒：救護隊員在副井以風機房為中心以200m 為半徑設置警戒；主井口正對的305 公路兩端200m 處設置警戒，嚴禁車輛、人員通行；地表爆破影響中心區(qū)的警戒，在爆破前，公司相關人員要實地踏勘，爆破當天，還要由公司有關人員會同鎮(zhèn)政府工作人員、派出所干警、村干部一起到現(xiàn)場，炮響前所有人員將所有人員撤離爆破影響區(qū)域。

4.4 爆破作業(yè)應急預案

在爆破作業(yè)期間，公司實行半軍事化管理，并制定有關中深孔擠壓爆破期間各環(huán)節(jié)違章處罰規(guī)定和中深孔擠壓爆破的有關應急預案：排毒期間副井風機停止抽風，盲炮處理，基質、雷管、導爆索運輸發(fā)生爆炸事故，地面雷管分裝發(fā)生雷管爆炸，裝藥過程中雷管爆炸，地面點炮后溶區(qū)未爆等。

5 結語

論文以白塔礦山3310 溶區(qū)中深孔擠壓爆破為例，闡述了地下礦山大規(guī)模藥量爆破作業(yè)安全管理模式，為其他礦山地下爆破提供了參考?？刂谱畲髥味嗡幜渴菧p少對地表振動危害的關鍵措施；爆破排毒方法解決人員中毒的問題；實行半軍事化管理，保證了每一環(huán)節(jié)都安全可控。