試論露天礦山爆破技術(shù)對礦山安全的影響

丁國忠

礦產(chǎn)資源是現(xiàn)代社會生產(chǎn)、生活中不可缺少的一部分，在當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高的背景下，對礦產(chǎn)資源的需求量大量增加。在此背景下，為滿足社會對礦產(chǎn)資源的日益增長的基本需求，礦山生產(chǎn)能力隨之增加。礦山開采，首先要通過礦山爆破把礦石從巖體中剝落下來和對礦體頂板圍巖進(jìn)行剝離，并按工程要求爆破成一定的爆堆，破碎成一定的塊度，為隨后的鏟裝、運(yùn)輸工作創(chuàng)造條件。礦山爆破技術(shù)隨著礦山工程的建設(shè)得到了迅速的發(fā)展，不同的爆破方式對于開采成本有著很大的影響，在礦山開采全過程中，爆破成本約占總成本的20%。根據(jù)礦山的巖石結(jié)構(gòu)選取特定的爆破方式既可以改善爆破效果，還能節(jié)約開采成本。但在當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，要保證礦產(chǎn)資源生產(chǎn)能力處于持續(xù)提高狀態(tài)，關(guān)鍵在于改進(jìn)爆破技術(shù)，既要持續(xù)加大爆破范圍，又要適當(dāng)增加爆破頻率。但隨著爆破規(guī)模和次數(shù)的增多，相關(guān)的問題隨之增加，如振動危害性增強(qiáng)，對鄰近建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不可修復(fù)的損傷，且對礦山安全構(gòu)成了威脅。因此，在礦山資源開采過程中，應(yīng)加強(qiáng)露天礦山爆破技術(shù)對礦山安全的影響研究，以有效控制礦產(chǎn)資源生產(chǎn)過程，滿足礦產(chǎn)資源生產(chǎn)需求的同時(shí)，保障礦山安全運(yùn)行。

1 露天礦山爆破技術(shù)及其對礦山安全的影響

1.1 常見露天礦山爆破技術(shù)類型分析

在礦產(chǎn)資源開發(fā)生產(chǎn)過程中，露天礦山爆破技術(shù)是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)力提高的關(guān)鍵，使得露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用相對廣泛，具體包括以下幾類：

（1）光面爆破技術(shù)。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，光面爆破技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，具體是在爆破區(qū)域內(nèi)設(shè)定保護(hù)層，隨后通過爆破切割方式來清除保護(hù)層的爆破技術(shù)，常見于露天礦產(chǎn)資源開采中，具有保護(hù)邊坡穩(wěn)定性的優(yōu)勢，這使得光面爆破技術(shù)應(yīng)用常見于巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高且硬度中等及以上的巖層中，可以形成平整光滑且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高的邊坡。

（2）預(yù)裂爆破技術(shù)。預(yù)裂爆破技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)中的應(yīng)用，具有工程量大、工期長、成本高等顯著的缺陷，但在各類型邊坡形成時(shí)，一旦遇到劣質(zhì)土質(zhì)，預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值則極易體現(xiàn)出來，具體是遭遇質(zhì)地不堅(jiān)硬的巖層、破碎帶等不良地質(zhì)條件時(shí)，預(yù)裂爆破技術(shù)可以形成結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的邊坡，便于保證礦山安全。

（3）深孔微差爆破技術(shù)。在露天礦山資源開采過程中，除了上述光面爆破技術(shù)、預(yù)裂爆破技術(shù)，深孔微差爆破技術(shù)應(yīng)用也十分常見，其優(yōu)勢降低炸藥能量釋放功能，以降低爆破振動，從而可以避免對礦山結(jié)構(gòu)及周圍建筑物構(gòu)成損傷。同時(shí)，通過微差起爆，可以在合適延時(shí)范圍內(nèi)，充分利用爆炸應(yīng)力波來保證切向裂隙發(fā)育成熟。不僅如此，在深孔微差爆破技術(shù)應(yīng)用中，可以通過先響炮孔來為后響炮孔創(chuàng)造自由面，從而可以有效降低炸藥單次耗量，減少爆破振動有害效應(yīng)。除此之外，深孔微差爆破技術(shù)應(yīng)用中，可以通過二次碰撞破碎來降低爆破有害效應(yīng)，從而可以在改善爆破效果的基礎(chǔ)上，降低爆破成本，為礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合效益的提高奠定良好的基礎(chǔ)。

1.2 露天礦山爆破技術(shù)對礦山安全的影響

露天礦山爆破技術(shù)是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)中常用技術(shù)，隨著礦產(chǎn)資源需求量的增加，露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用頻次增加，這使得露天礦山爆破技術(shù)對礦山安全造成了巨大的威脅，具體包括以下幾點(diǎn)：

（1）爆破參數(shù)方面的影響。在礦山資源開采工作不斷推進(jìn)中，爆破設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮不同礦區(qū)的巖層結(jié)構(gòu)及巖石性質(zhì)，科學(xué)確定爆破參數(shù)，具體包括起爆方法、爆破規(guī)模、單響藥量等。為此，爆破設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過勘察或者查閱資料等方式，充分了解礦山工程現(xiàn)場地形地質(zhì)條件，以確保各類參數(shù)的科學(xué)合理性。依據(jù)目前礦山的爆破參數(shù)，通過統(tǒng)計(jì)爆破大塊率定量評價(jià)爆破效果，計(jì)算出主要爆破參數(shù)與大塊率的關(guān)系，進(jìn)而分析爆破成本。大塊率不僅會影響到爆破成本，還會影響到鏟裝成本、運(yùn)輸成本和二次破碎成本。其次就是對爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尋找最佳的爆破方案。露天礦山爆破一般要求爆破后爆堆集中，塊度均勻，并控制大塊率，結(jié)合這些要求，再考慮到降低爆破成本，一般要從臺階高度、填塞高度、裝藥長度、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方法、延遲時(shí)間、起爆網(wǎng)絡(luò)等參數(shù)入手來優(yōu)化。在此過程中，一旦爆破設(shè)計(jì)人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)素養(yǎng)，極易導(dǎo)致爆破參數(shù)不合理，進(jìn)而增加露天礦山爆破安全隱患。尤其是在最終邊坡形成時(shí)，不科學(xué)合理的爆破參數(shù)會導(dǎo)致切割面不平整，嚴(yán)重情況下會出現(xiàn)爆破損傷層延伸情況，一旦此損傷延伸到保護(hù)層，會導(dǎo)致最終邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，對礦山安全構(gòu)成威脅。

（2）爆破人員方面的影響。露天采礦工作是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)高的工作，往往對作業(yè)人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)和安全技能要求，具體是要掌握扎實(shí)的專業(yè)知識，還要兼顧各類工程機(jī)械性能，并具備一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能規(guī)范有序開展具體工作的同時(shí)，以此有效應(yīng)對突發(fā)事件來保證生產(chǎn)工作的安全性。但事實(shí)上，當(dāng)前礦山工作人員的素質(zhì)與能力普遍存在難以勝任實(shí)際工作的狀況，從而增加了露天礦山爆破的危險(xiǎn)。部分爆破工程技術(shù)人員在實(shí)際的爆破設(shè)計(jì)中，往往是按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，在此過程中并沒有綜合考慮工作面的實(shí)際情況，導(dǎo)致諸多隱患控制不足而增加了礦山安全事故發(fā)生概率。除此之外，由于礦山爆破作業(yè)人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)素質(zhì)，導(dǎo)致其在爆破作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)一系列問題，如操作有誤、爆后檢查工作質(zhì)量不高等，這給后續(xù)礦山生產(chǎn)工作安全進(jìn)行埋下巨大安全隱患。

（3）爆破器械材料方面的影響。在露天礦山爆破作業(yè)之前，相關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)對爆破所用器材進(jìn)行細(xì)致的檢查，以保證爆破作業(yè)安全進(jìn)行。在此期間，爆破作業(yè)人員沒有嚴(yán)格按照要求進(jìn)行逐項(xiàng)檢查電雷管橋絲、電子雷管芯片等，都可能出現(xiàn)盲炮、爆破效果差等問題，以盲炮為例，一旦發(fā)生此類問題，會增加礦山安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，并可能威脅現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全。再比如爆破效果差，會導(dǎo)致爆破堆積形狀不良，不利于礦山開采工作安全、有序進(jìn)行。

2 露天礦山爆破技術(shù)在礦山開采中的應(yīng)用現(xiàn)狀問題分析

2.1 缺乏對露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性研究

露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用在礦山資源開采中，爆破技術(shù)工作人員往往要綜合考慮多項(xiàng)因素，以保證爆破參數(shù)的科學(xué)合理性，進(jìn)而才能保證礦山安全，并提高礦產(chǎn)資源生產(chǎn)效益。但事實(shí)上，在我國礦山領(lǐng)域?qū)β短斓V山爆破技術(shù)的研究出現(xiàn)了方向錯(cuò)誤，重點(diǎn)研究爆破效果的作用，而忽視了爆破作用的安全性研究。而在當(dāng)前爆破頻次和爆破量增加的情況下，最為關(guān)鍵的是爆破安全，做好此專項(xiàng)研究工作，就可以在爆破期間降低不當(dāng)爆破對礦山安全的負(fù)面影響，并可以結(jié)合具體研究來落實(shí)相應(yīng)的安全防御措施，進(jìn)而才能提高礦山安全性。但事實(shí)上，當(dāng)前我國在露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用研究方面，局限于爆破效果的優(yōu)化，并沒有系統(tǒng)地研究爆破安全隱患，具體包括爆破作業(yè)構(gòu)成的威脅、爆破作業(yè)安全防御措施研究等，都是當(dāng)前露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用研究中比較缺乏的，進(jìn)而難以保證露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用安全效果，不利于保障礦山安全開采。

2.2 工作人員思想層面缺乏重視

在礦山開采過程中，露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用要發(fā)揮出應(yīng)有效果，關(guān)鍵在于保證整個(gè)爆破作業(yè)的安全性，這是提高礦山開采效率，并保證現(xiàn)場作業(yè)人員安全的基礎(chǔ)和重要保障。因此，在礦山開采中爆破作業(yè)之前，往往會展開針對性強(qiáng)的安全教育培訓(xùn)工作，并在此領(lǐng)域加大了相應(yīng)的投入力度。與此同時(shí)，國家及相關(guān)行業(yè)也針對露天礦山爆破技術(shù)安全應(yīng)用出臺了一系列的政策和管理措施，為露天礦山爆破技術(shù)安全操作提供了指導(dǎo)意見。但在露天礦山爆破技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用中，現(xiàn)場作業(yè)人員普遍缺乏相應(yīng)的安全意識，正因思想層面的不重視，導(dǎo)致其在實(shí)際的操作中頻繁出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)性操作，并非是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范作業(yè)的，從而極易增加礦山安全事故。

2.3 缺乏完善的應(yīng)急救援體系

在礦山作業(yè)過程中，爆破作業(yè)人員安全意識和技能是影響礦山安全的重要因素之一。但在礦山爆破作業(yè)過程中，礦山安全事故是難免的，原因在于在工程作業(yè)期間，意外是不可避免的，這將對礦山現(xiàn)場作業(yè)人員的生命健康安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。但基于某種角度而言，礦山意外作業(yè)事故是可以避免的，但要礦山作業(yè)單位建構(gòu)完善且有效的專項(xiàng)應(yīng)急救援體系，才能有效應(yīng)對各類意外事件，保障礦山安全作業(yè)。但事實(shí)上，當(dāng)前礦山單位仍然缺乏完善的專項(xiàng)應(yīng)急救援體系，導(dǎo)致在具體意外事件發(fā)生之后，不能及時(shí)采取有效的專項(xiàng)措施進(jìn)行處理，導(dǎo)致意外事件因?yàn)樘幹貌患皶r(shí)而造成了不必要的二次傷害。

3 露天礦山爆破技術(shù)在礦山安全作業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)化對策分析

3.1 加強(qiáng)對露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性研究

近年來，隨著我國對露天礦山爆破技術(shù)研究的深入，已經(jīng)形成了安全系統(tǒng)工程這一新學(xué)科，其研究內(nèi)容是針對爆破作業(yè)中各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，深入研究其中潛在的安全性問題，并進(jìn)行相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評估，隨后根據(jù)評估結(jié)果來探尋有效的專項(xiàng)應(yīng)對方案，以確保爆破作業(yè)可以在礦山開采中安全實(shí)施，提高爆破作業(yè)安全水平的同時(shí)，保證礦山資源開采效率。通常而言，制定科學(xué)的爆破方案，應(yīng)做好相應(yīng)的現(xiàn)場勘查和資料分析工作。在實(shí)踐中，爆破作業(yè)人員需要結(jié)合礦產(chǎn)資源開采規(guī)劃，并充分考慮采礦工作面的實(shí)際情況，制定出科學(xué)合理的爆破計(jì)劃、爆破規(guī)模等爆破參數(shù)，在此期間，相關(guān)工作人員應(yīng)保證各項(xiàng)爆破參數(shù)的科學(xué)性、有效性，為爆破后排險(xiǎn)、鏟裝作業(yè)等預(yù)留充足的時(shí)間，可以降低爆破后的安全隱患，以大幅度提高礦山爆破作業(yè)的安全水平。為了加強(qiáng)爆破效果，達(dá)到爆破的塊度要求，裝藥結(jié)構(gòu)可采用柱狀連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，起爆方法采用導(dǎo)爆管雷管起爆，對于沒有雷管感度的炸藥可以使用起爆彈進(jìn)行起爆，將雷管插入起爆彈內(nèi)，保證雷管的聚能穴朝上即可引爆炸藥。在爆破設(shè)計(jì)過程中，爆破作業(yè)人員除了考慮上述因素外，還要重點(diǎn)考慮礦山區(qū)域內(nèi)的氣候、地質(zhì)等，若爆破作業(yè)范圍過大，還要深入現(xiàn)場調(diào)查周圍狀況，科學(xué)確定爆破工作中的各類影響因素及制約因素，切實(shí)提高爆破方案的科學(xué)合理性和有效性。尤其是針對復(fù)雜條件下的礦山爆破作業(yè)，在爆破作業(yè)方案制定時(shí)，應(yīng)鼓勵多名專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，且要做好相應(yīng)的集體論證工作，待各專業(yè)技術(shù)人員一致評判爆破作業(yè)方案具有可行性和可操作性之后，才能將其投入礦山爆破作業(yè)中，以提高礦山爆破作業(yè)的安全性。以鐵硫礦爆破方案為例，在爆破作業(yè)期間所用技術(shù)常見于深孔微差爆破技術(shù)，由于此技術(shù)應(yīng)用過程中，各個(gè)起爆環(huán)節(jié)中的起爆量較小，可以有效控制起爆的安全性。為此，在爆破作業(yè)過程中，可以采取高精度的毫秒導(dǎo)爆管進(jìn)行作業(yè)，從而可以有效提高起爆控制效果，通過這種方式，既可以保證起爆作業(yè)人員的安全，又可以降低對周圍環(huán)境的負(fù)面影響，進(jìn)而可以保證礦山安全，切實(shí)提高礦山爆破作業(yè)的綜合效益。

3.2 加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)力度，落實(shí)責(zé)任制

礦山爆破作業(yè)具體由人員負(fù)責(zé)操作，意味著爆破作業(yè)與人員的安全意識及技能水平密切相關(guān)。為此，在爆破作業(yè)期間，應(yīng)將安全教育培訓(xùn)工作融入作業(yè)全過程，既要做好爆破作業(yè)前的安全教育，又要做好爆破作業(yè)之后的安全教育及總結(jié)，以全面增強(qiáng)現(xiàn)場作業(yè)人員的安全意識，并提高其安全技能水平，為高效、安全開展爆破作業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工；確保充填質(zhì)量和密度；加強(qiáng)各關(guān)鍵爆破點(diǎn)的崗哨警戒工作；爆破前將設(shè)備和人員撤離到爆破安全區(qū)內(nèi)；起爆人員要進(jìn)入掩體加強(qiáng)自身安全。此外，研究爆破作業(yè)安全事故，可以發(fā)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)和惡劣條件是爆破作業(yè)事故的主要因素。為此，通過安全專項(xiàng)教育培訓(xùn)提高作業(yè)人員安全意識、安全技能水平的基礎(chǔ)上，應(yīng)積極落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，一方面可以有效增強(qiáng)相關(guān)人員的工作責(zé)任心，另一方面可以幫助相關(guān)人員明確自身的權(quán)利與義務(wù)，以便各項(xiàng)作業(yè)流程規(guī)范有序落實(shí)到位，切實(shí)提高礦山爆破作業(yè)安全性。同時(shí)，在安全生產(chǎn)責(zé)任制執(zhí)行的前提下，一旦出現(xiàn)問題，可以結(jié)合責(zé)任制來找到責(zé)任人，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行整改問題，從而能夠避免事故的擴(kuò)大而增加損失。

3.3 建立完善的專項(xiàng)應(yīng)急救援體系

專項(xiàng)應(yīng)急救援體系建立是降低礦山爆破作業(yè)安全事故發(fā)生概率的重要基礎(chǔ)和保障，也是當(dāng)前礦山安全作業(yè)的重要內(nèi)容之一。通常而言，完善的專項(xiàng)應(yīng)急救援體系包括日常作業(yè)安全演練、突發(fā)狀態(tài)高效處置兩個(gè)方面。首先，在日常作業(yè)安全演練方面，礦山應(yīng)根據(jù)礦山爆破作業(yè)形勢要求，定期組織相應(yīng)的安全演練，確保相關(guān)工作人員時(shí)刻保持較高的安全意識，并掌握相應(yīng)的安全技能，才能自覺規(guī)范地落實(shí)礦山安全措施，一定程度上可以提高礦山爆破作業(yè)的安全性。其次，突發(fā)狀態(tài)高效處置方面，要求管理人員和技術(shù)人員在日常加強(qiáng)充電學(xué)習(xí)，做到科學(xué)管理和正確操作，以降低突發(fā)狀況所帶來的危害降至最低。

3.4 引進(jìn)高科技的指導(dǎo)

在現(xiàn)代高科技指導(dǎo)下實(shí)施的礦山爆破作業(yè)方案，可以大幅度提高礦山爆破作業(yè)安全水平。但事實(shí)上，我國在此領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在一定的差距，一方面是我國在礦山爆破歷史數(shù)據(jù)記錄保存方面存在一些工作缺陷，導(dǎo)致技術(shù)實(shí)施缺乏相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)；另一方面是缺乏技術(shù)領(lǐng)域的研究人員，使得新技術(shù)引進(jìn)爆破作業(yè)中的深度和廣度不夠。具體來說，我國礦山爆破作業(yè)中，由于爆破技術(shù)人員更加關(guān)注爆破過程的研究，忽視了爆破作業(yè)之后的礦山安全影響研究，從而導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)收集不足，難以為后續(xù)深入研究同類型作業(yè)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。而在實(shí)踐中要做好此項(xiàng)工作，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集工作的重視，并在爆破作業(yè)之前，必須加大相應(yīng)記錄設(shè)備的投入力度，做到完整記錄爆破作業(yè)期間的產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，具體包括地震波變動數(shù)據(jù)、空氣波數(shù)據(jù)、聲波數(shù)據(jù)等爆破過程中的數(shù)據(jù)，還要記錄爆破作業(yè)完成之后的震動數(shù)據(jù)、崩射情況數(shù)據(jù)等。尤其在爆破作業(yè)之前進(jìn)行了巖石切割作業(yè)，還要做好巖石切割作業(yè)數(shù)據(jù)的記錄工作。但不可否認(rèn)的是科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)的記錄，是一項(xiàng)乏味且復(fù)雜的細(xì)致工作，要求相關(guān)人員認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作提供優(yōu)質(zhì)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。此外，根據(jù)不同爆破作業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，引進(jìn)相關(guān)的分析儀器、軟件，以期通過準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和高新技術(shù)的合理使用，準(zhǔn)確、科學(xué)地預(yù)測爆破后果，切實(shí)提高爆破效果，并降低爆破成本，為實(shí)現(xiàn)礦山安全和提高生產(chǎn)效益奠定良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，在礦山開采過程中，爆破作業(yè)至關(guān)重要。但隨著礦山開采力度的增加，爆破作業(yè)力度和頻次不斷增加，使得露天礦山爆破技術(shù)對礦山安全的影響日漸突出。為此，在礦山資源開采過程中，應(yīng)加強(qiáng)對露天礦山爆破技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性研究，并要建立完善的專項(xiàng)應(yīng)急救援體系，才能推動礦山安全工作的進(jìn)一步發(fā)展，為我國采礦事業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。