對大型露天銅礦山爆破有害效應(yīng)的分析

寇兆明

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司，北京 100071）

引言

大型露天銅礦山在開采前先要做好爆破工作，之后才能正常開展采礦生產(chǎn)的工作，由此可見，爆破是一個重要環(huán)節(jié)。近年來，我國經(jīng)濟社會發(fā)展逐漸加快，采礦業(yè)也不斷創(chuàng)造出新的奇跡。工程技術(shù)人員通過數(shù)十年的工程實踐，努力提出了許多新爆破技術(shù)，不僅帶來了社會效益，還帶來經(jīng)濟效益，對推進我國采礦行業(yè)發(fā)展有著重要意義。然而，銅礦山爆破施工涉及了多個學科的內(nèi)容，比如，巖石力學、工程地質(zhì)、爆炸力學、工程爆破及爆破器材等，加大了施工難度，再加上工程經(jīng)驗不足，所以就容易導致礦山爆破施工中有各類安全生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生。因此，為了確保露天銅礦山爆破安全水平得到不斷提高，就要求爆破工程技術(shù)人員全面分析大型露天銅礦山爆破有害效應(yīng)，并及時提出有效的控制策略，使大型露天銅礦山爆破造成的有害效應(yīng)得到減少或預(yù)防，爆破作業(yè)人員、設(shè)備的安全能得到一定保障。

一、研究大型露天銅礦山爆破環(huán)節(jié)安全管理的意義

二、預(yù)先危險性分析

（一）大型露天銅礦山爆破作業(yè)預(yù)先危險性

由于礦山爆破作業(yè)本身就具有特殊性，所以，可以將其劃分為五個子系統(tǒng)：鉆孔施工、運輸炸藥、裝藥作業(yè)、堵塞作業(yè)、連線及起爆。

（二）有害、危險因素

1.鉆孔施工

布置炮孔時必須要按照銅礦山爆破作業(yè)中的爆破設(shè)計說明書以及標準規(guī)范來嚴格進行。通常情況下，開展鑿巖鉆孔作業(yè)要使用潛孔鉆機，這一環(huán)節(jié)中有很多有害、危險因素存在，比如，粉塵危害、高處墜落、坍塌、機械傷害等。

2.運輸炸藥

在運輸炸藥的過程中，主要的危險源來自于炸藥，而且炸藥一旦有意外事故發(fā)生，會造成十分嚴重的后果，運輸炸藥的過程中涉及火災(zāi)、車輛傷害、爆炸等危險、有害因素。

3.裝藥作業(yè)

裝藥作業(yè)這一環(huán)節(jié)在銅礦山爆破施工中都存在著臨邊作業(yè)、場地不平等情況，與此同時，裝藥作業(yè)的好壞不僅對礦山的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響，還對機械設(shè)施、人員、建筑物的安全產(chǎn)生很大影響?？偟膩碚f，爆炸、高處墜落、物體打擊等是裝藥作業(yè)環(huán)節(jié)所涉及的主要危險、有害因素。

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4.堵塞作業(yè)

堵塞作業(yè)指的是通過對鉆孔產(chǎn)生的鉆屑或黏土的利用，可以用以堵塞裝藥后的炮孔，有效的堵塞既有利于炸藥能量的利用率得到增加，還能對爆破作業(yè)產(chǎn)生的多種有害效應(yīng)（噪音、飛散物、粉塵等）加以控制，堵塞作業(yè)涉及的有害、危險因素包括：高處墜落、物體打擊、爆炸等。

5.連線及起爆

這一環(huán)節(jié)對于爆破作業(yè)來說是非常關(guān)鍵的一個階段，應(yīng)保證對孔網(wǎng)參數(shù)實行合理地設(shè)置，再結(jié)合設(shè)計要求進行連線起爆，這是爆破作業(yè)安全得以保證的關(guān)鍵所在，該環(huán)節(jié)中一般會涉及放炮、爆炸、物體打擊、坍塌、中毒窒息等主要的危險、有害因素。

（三）預(yù)先性危險

為了能得到銅礦山爆破施工中的各類危險有害因素、各自的觸發(fā)條件及后果，就要分析各子系統(tǒng)中的危險有害因素，再按照相關(guān)的技術(shù)標準，通過對預(yù)先危險性分析方法的合理應(yīng)用，全面分析及評價銅礦山爆破作業(yè)的各個環(huán)節(jié)以及存在的危險性。

三、大型露天銅礦山爆破有害效應(yīng)分析

（一）大型露天銅礦山爆破振動有害效應(yīng)

1.大型露天銅礦山爆破振動效應(yīng)的產(chǎn)生及危害

爆破振動效應(yīng)指的是大型礦山在爆破的過程中，因爆破產(chǎn)生的地震波所造成的振動。爆破地震波嚴重影響著爆破源周圍地面上的物體或建筑物，爆破源周圍地面上的物體可能會出現(xiàn)震動或搖晃，如果地震波的強度已經(jīng)到達一定程度，還會損壞爆破區(qū)周邊的建筑物，進而就影響到銅礦山采礦邊坡的穩(wěn)定性，這將給后面開采工作的安全帶來很大威脅。

2.大型露天銅礦山爆破振動允許的安全距離

質(zhì)點振動速度峰值是大型露天銅礦山對爆破振動強度進行衡量的指標，同時該衡量指標也被國內(nèi)外普遍使用。經(jīng)過大量的研究，爆破工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體上的爆破振動波產(chǎn)生的應(yīng)力和質(zhì)點峰值振動速度之間是成正比的關(guān)系。在大型露天銅礦山爆破的特定結(jié)構(gòu)中，銅礦山爆破振動的破壞程度由質(zhì)點的振動速度直接來決定。

3.控制大型露天銅礦山爆破振動效應(yīng)的措施

經(jīng)過有關(guān)人員的研究得出結(jié)論，在大型露天銅礦山爆破的過程中利用毫秒延時爆破技術(shù)可以達到良好的效果，能夠平均降震50%左右。當毫秒延時爆破技術(shù)被應(yīng)用于爆破過程中，分段數(shù)越多產(chǎn)生的降震效果就會越好。如果限制一次爆破中的最大炸藥用量，完全可以降低爆破振動強度。通過對防震孔以及減震溝槽的挖掘能實現(xiàn)對爆破振動效應(yīng)的最佳防護。

（二）大型露天銅礦山爆破沖擊波的有害效應(yīng)

1.大型露天銅礦山爆破沖擊波的產(chǎn)生及其危害性

在大型露天銅礦山爆破的過程中，巖體中因使用了炸藥便會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，由此還會破裂巖石，而巖石破裂的一瞬間，由巖石破裂產(chǎn)生的爆炸物會向空氣中

快速地升入，與空氣進行摩擦，在此過程中，會提高其密度、溫度和壓力，進而產(chǎn)生的沖擊波也具有很大威力。因沖擊波有著較高的壓力與流速，所以就會損壞銅礦山爆破點周圍或附近的建筑，更為嚴重的是周圍居民和牲畜可能會出現(xiàn)死傷情況。

2.大型露天銅礦山爆破沖擊波的安全判距以及允許距離

基于大型露天銅礦爆破后，有許多大塊的巖石存在，所以就要進行二次爆破，同時還要明確爆破時操作人員與空氣沖擊波之間的最小允許距離。

3.防護大型露天銅礦山爆破沖擊波采取的措施

控制和防護大型露天銅礦爆破沖擊波可以從兩個方面著手：一是產(chǎn)生露天銅礦爆破沖擊波的源頭；二是傳播銅礦爆破沖擊波的途徑，以這兩方面作為基礎(chǔ)，再采取削波、減源操作。削波防護措施主要是對炸藥爆破點周圍或附近使用的混凝土、金屬、巖石進行有效利用，由此再構(gòu)建阻波排柱或阻波墻對沖擊波加以阻擋，這種方法具有的優(yōu)勢是，銅礦山爆破中可以讓一瞬間產(chǎn)生的空氣中的沖擊波下降到50%以上。

（三）控制和防護大型露天銅礦山爆破有害氣體

一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害氣體在露天銅礦山爆破時會大量產(chǎn)生。如果銅礦中含有硫元素，那么銅礦爆破技術(shù)人員在進行爆破時，就會有二氧化硫和硫化氫生成。一旦身體吸入這些有毒氣體，會有中毒反應(yīng)產(chǎn)生，嚴重者還可能會死亡。因此，爆破技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定在現(xiàn)場對炸藥進行配比，并且要注意的是配比時盡量達到零氧平衡，使產(chǎn)生的有害氣體得到減少，最終達到露天銅礦爆破炸藥能有比較穩(wěn)定的熱平衡與氧平衡。在利用炸藥爆破時，

爆破技術(shù)人員還應(yīng)該合理地控制炸藥原材料的純度，這樣才能保證爆破使用的炸藥得到充分的反應(yīng)，從而就能達到有害氣體減少的根本目的。

（四）大型露天銅礦山爆破飛散物產(chǎn)生的有害效應(yīng)

1.大型露天銅礦山爆破飛散物的產(chǎn)生以及危害性

大型露天銅礦山在爆破過程中所使用的爆破方法通常為裸露裝藥或淺孔爆破。在這樣的情況下，露天銅礦的絕大部分爆破能量都會作用于爆炸破碎飛石的加速運動上面，這樣會造成一些碎裂的石塊飛散到很遠的距離，而這樣的后果就是致使附近的各種基礎(chǔ)設(shè)施和一些工業(yè)設(shè)備遭到不同程度的破壞，甚至還會出現(xiàn)人員傷亡。

2.控制和預(yù)防大型露天銅礦山爆破飛散物的產(chǎn)生

炮孔的位置需要合理設(shè)置、選擇適當?shù)乃幇挚咕€：設(shè)置大型露天銅礦山爆破的過程中，爆破技術(shù)人員不能在巖石的薄弱面上放置炸藥包，炸藥裝完后，工作人員要保證炸藥的堵塞質(zhì)量，堵塞口必須要嚴實，盡量避免堵塞口內(nèi)有碎石進入。對微差爆破技術(shù)有效利用：進行大型露天銅礦山多排孔爆破時，應(yīng)該選擇合理的爆破起爆順序以及爆破的延期時間，減少同一時刻的爆破能量，增加碎石之間的碰撞摩擦機會，更好的掌控碎石數(shù)量以及飛行方向。

（五）大型露天銅礦山爆破影響周邊地質(zhì)條件

當大型露天銅礦山爆破后，在很大程度上會影響到周邊地質(zhì)條件。在炸藥爆炸之后，還會破壞銅礦山開采區(qū)后緣地表以及深層基巖，只是破壞的程度不同而已。銅礦山爆破之后，其周圍的地表會產(chǎn)生大范圍的裂縫，盡管有很大的裂縫，但是卻能很好地控制它的危害性，通過利用預(yù)裂爆破的方法，能促使后緣地表裂縫的范圍得到明顯減小，甚至后緣地表裂縫現(xiàn)象不再出現(xiàn)。爆破會破壞深層基巖指的是爆破產(chǎn)生的作用力導致基巖有裂縫產(chǎn)生，微小的裂縫也被認定為會破壞深層基巖。一般來說，對銅礦山進行開山采石可以忽略對深層基巖造成破壞程度的計算。

結(jié)語

綜上所述，大型露天銅礦山爆破時產(chǎn)生的有害效應(yīng)會嚴重地影響銅礦開采工作以及周圍環(huán)境，因此，爆破工作必須要以實際情況為出發(fā)點，堅持因地制宜原則，充分發(fā)揮爆破技術(shù)所具有的優(yōu)勢，并使用合理的措施積極控制有害效應(yīng)，確保將不良影響降到最低，順利地推進銅礦開采區(qū)的后續(xù)工作。