灰?guī)r露天礦山最終邊坡爆破施工安全防范設計問題研究

＊張躍豐

（山西華陽集團新能股份有限公司二礦 山西 045000）

露天爆破開挖中經(jīng)常出現(xiàn)這樣一類問題：即在邊坡爆破施工中如何合理的設計爆破參數(shù)來保證邊坡的穩(wěn)定性以及安全性，一旦在邊坡爆破施工過程中發(fā)生爆破安全事故或者造成邊坡的失穩(wěn)，不僅會對生產(chǎn)效率和工程進度造成影響，甚至有可能造成不可估量的財產(chǎn)損失和人員傷亡，勢必違反安全生產(chǎn)的這一宗旨。為此，本文對如何選取合適、科學、合理的邊坡爆破設計進行了研究，以確保其安全、高效地進行，并對石灰?guī)r邊坡的爆破安全性進行了相關工作，以保證礦山的可持續(xù)發(fā)展。

1.灰?guī)r露天礦山工程概述

(1)礦山概況

①礦山基本情況

礦區(qū)位于重慶市大足區(qū)96°，直徑約26.0km。X=3284257.28，Y=35595270.20，為礦山中心的平面直角坐標位置（1980西安坐標）[1]。礦區(qū)距大足市區(qū)32.0km，交通便利[2]。

②礦界及拐點坐標

根據(jù)重慶市大足區(qū)國土資源局2014年4月發(fā)布的《關于劃定礦區(qū)的范圍修復》，劃定礦區(qū)分為六個拐點，開采高度為+440.0m～+350.0m，礦區(qū)面積為0.0566km2，礦石為石灰石，年生產(chǎn)能力為30萬噸[3]。按照國家安監(jiān)局39號《小型露天采石場安全管理與監(jiān)督檢查規(guī)定》的要求，露天煤礦的采高不宜高于60.0m，而在礦區(qū)的實際最高處為+433.0m，因此本工程將頂部3.0m作為頂層，故本設計采高為+433.0m～+370.0m[4]。

(2)地質概況

①地形地貌

礦區(qū)邊坡屬于剝蝕溶蝕背斜丘陵、山坡地貌。最高部分位于西南礦區(qū)東側的山頂，海拔+435.0m[5]。最低部分位于礦區(qū)西北部，海拔+350.0m，相對高差85.0m。該地區(qū)總體地勢東南高西北低，地形坡度10°～25°，自然坡度穩(wěn)定。地表水自然排水條件良好。

②氣候

礦區(qū)屬亞熱帶潤濕天氣，夏季酷暑多雨，冬季陰寒、多霧。年平均氣溫在18℃，降水量平均在10000.0mm以上，5～10月為多雨季節(jié)，以西南風為主，最大風速2m/s。

(3)邊坡概況

①邊坡基本情況

經(jīng)過數(shù)年的采礦，各種用于開采的機械設備上山的公路已延長到+415m。目前礦井已有6m高的梯級，采空區(qū)為85°左右的高斜坡，礦井底有部分積水和小塊浮石塊。礦區(qū)斜坡斜度為10°～25°，某一采區(qū)兩邊的巖礦層趨向于同一斜坡，從而造成了斜坡的倒斜度。從南到北都是一個切線斜坡，傾斜角度比斜坡小。大足縣古龍石灰?guī)r礦區(qū)的邊坡如圖1。

圖1 大足縣古龍石灰?guī)r礦山邊坡衛(wèi)星圖

②坡面角及邊坡角

嘉陵江組三疊紀三期（T1j3）中的石灰?guī)r是一種堅硬的巖石，其礦床呈119°∠6°，斜度70°。

③工作平臺

依據(jù)采礦裝備和地質情況，可以計算出工作面最大的寬度為20m。安全臺面：4m以上。

④爆區(qū)周邊環(huán)境

礦區(qū)周圍無重要建筑物。根據(jù)現(xiàn)場觀測，礦區(qū)西部有一水庫，最近距離距礦區(qū)約68m。礦山周邊200.0m范圍內(nèi)無需拆遷的建筑和保護對象。

⑤邊坡礦巖的物理力學參數(shù)邊坡的礦巖物理參數(shù)見表1。

表1 礦巖的物理力學參數(shù)

2.邊坡爆破安全防范技術措施設計

(1)爆破網(wǎng)路的安全設計

①預裂爆破網(wǎng)路設計

在露天邊坡預裂爆破中采用微差起爆方式，并對爆破網(wǎng)路進行串聯(lián)，為達到最佳的起爆效果，孔內(nèi)、孔外選用了不同的導爆管：孔內(nèi)選用13段ms延時雷管，延時時間大約在650ms；孔外選用3段ms延時雷管，延時時間大約為50ms。點火時，采用發(fā)爆器激非電導爆管。

②中深孔爆破網(wǎng)路設計

在露天中深孔爆破中，使用非導電微差式爆炸網(wǎng)絡，在遠離邊坡的其他階段爆破時，連續(xù)兩個鉆孔同時爆炸，當接近邊坡時，則采用單孔單爆。在炮孔內(nèi)使用13段ms延時雷管，延時時間約為650ms；在炮孔外使用3段ms延時雷管，延時時間約為50ms，而在每一列之間采用相同的5段ms延時雷管，延時時間約為110ms。依靠延時擠壓的效果，可達到爆破均勻、大塊率降低的目的，并能降低地震效應，降低空氣沖擊波的強度，降低飛石塊的位移。點火時，采用發(fā)爆器激非電導爆管，起爆網(wǎng)路如圖2所示。

圖2 爆破網(wǎng)路圖

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》導爆管爆破網(wǎng)路的設計應按照規(guī)定進行設計和進行爆破后的檢查。

(2)爆破填塞的安全設計

①爆破堵塞的作用

炸藥產(chǎn)生的能量會由于炮孔堵塞的緣故而長時間作用在炮孔內(nèi)，不僅如此，炮孔的堵塞可以使爆生氣體聚集在一起從而保持一種高強度長時間的狀態(tài)作用于孔壁，充分利用爆炸產(chǎn)生的能量，來降低在爆破時使用的炸藥量。

②爆破堵塞的安全設計

A.堵塞長度的計算

利用含水量在9.5%左右的沙質物作為堵塞物，堵塞長度為抵抗線的2/3。預裂爆破和光面爆破的抵抗線分別為2.76m和4.64m，經(jīng)計算預裂爆破和光面爆破的堵塞長度約為2m和3m。

B.堵塞的注意事項

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》。

(3)爆破警戒和信號的安全設計

①爆破警戒

在露天邊坡爆破的過程中，應計算露天邊坡爆破產(chǎn)生的沖擊波和爆破產(chǎn)生的拋擲物之間的允許安全距離，在人員層面和露天邊坡爆破點層面，露天邊坡中深孔爆破應保證其正面不少于350m，周圍不少于200m的最小安全距離。在裝藥結束，對于起爆人員，若不能做到及時聯(lián)系，應設置專人負責爆區(qū)現(xiàn)場警戒工作。

②信號

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》，在露天邊坡爆破作業(yè)期間，應組織人員進行露天邊坡爆破周圍的疏散和現(xiàn)場檢查。警笛聲作為一種提供爆炸信號的手段，可以清楚的讓露天爆破作業(yè)區(qū)的人員和附近的其他工作人員聽到爆破前發(fā)出“滴、滴、滴”的警笛聲。

露天邊坡爆破，為保證安全將會有5min的爆后冷卻時間，檢驗員方可進入邊坡爆破作業(yè)現(xiàn)場，對于是否有盲炮產(chǎn)生無法確認時，則必須等待15min后對邊坡爆炸區(qū)域進行檢查。

(4)盲炮的安全防范設計

盲炮的處理是解決盲炮事件的關鍵，發(fā)現(xiàn)盲炮后，要第一時間進行處理，根據(jù)盲炮周圍環(huán)境特點及最小抵抗線變化情況可選擇兩種處理方式，即再次起爆和回收炸材。

(5)其他安全技術措施

①爆破振動的安全防范措施

A.把質點振速控制在允許值以下采用少裝藥、采用65ms間隔微差起爆的方法；

B.減小一次爆破量，使每一次的爆破的炸藥用量都是合理的，杜絕單孔超過最大量裝藥，即光面爆破時最大段裝藥量應控制在126kg之內(nèi)，預裂爆破最大段裝藥應控制在200kg內(nèi)；

C.突出重點保護點，就算是單孔爆破也需做好防護設計，仔細檢查爆破孔與被保護建筑物的最小距離。

②降低空氣沖擊波和噪聲的措施

A.構筑防護桁架

B.沙袋阻波墻

3.邊坡爆破施工安全防范管理措施設計

(1)設計原則

爆破施工應遵循“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，落實企業(yè)的主要責任。以職業(yè)病防治和邊坡爆破施工危險因素的安全管理為基礎，核心是安全生產(chǎn)，建立安全管理體系，提高安全管理水平，預防和減少安全事故，保證生產(chǎn)經(jīng)營的正常運行；建立安全生產(chǎn)規(guī)章制度，控制風險，降低風險。

(2)建立安全管理組織機構

圖3 安全管理組織機構

(3)建立安全規(guī)章制度

依據(jù)《爆破作業(yè)人員資格條件和管理要求》進行安全培訓制度的制定。從事爆破工作的技術工人應持有《爆破作業(yè)人員許可證》，并持有《注冊安全工程師》；爆破作業(yè)單位有義務和責任組織或者委托機構對沒有獲取《爆破作業(yè)人員許可證》的露天邊坡爆破工人進行培訓，且安全技術的培訓時長不得低于240學時；初次申請《爆破作業(yè)人員許可證》的爆破三大員應參加不少于72學時的安全技術培訓；凡持有《爆破作業(yè)人員許可證》者，必須每年接受40課時以上的持續(xù)教育；已取得《爆破作業(yè)人員許可證》的爆破員、安全員每年應參加不少于20學時的繼續(xù)教育培訓；

(4)邊坡爆破施工安全應急管理

在露天邊坡爆破時應根據(jù)相關的法律法規(guī)建立相應的安全應急管理措施，設立事故應急管理人員，并根據(jù)其自身的安全生產(chǎn)特征，組建專門的應急救援人員。在發(fā)生安全生產(chǎn)事故時能及時的響應事故的應急救援，減少人員的傷亡和財產(chǎn)損失。

4.結論

本論文依據(jù)邊坡爆破施工以及安全防范有關的法律法規(guī)、規(guī)章制度，通過理論分析和工程類比的方法對大足縣古龍碎石廠石灰?guī)r礦山邊坡進行邊坡爆破施工安全防范設計。得出以下結論；

（1）邊坡爆破網(wǎng)路安全防范設計，為了保證邊坡的穩(wěn)定性，避免爆破產(chǎn)生的沖擊波和振動給邊坡帶來影響，因此在預裂和中深孔爆破中均運用毫秒延時爆破，從而保證邊坡的穩(wěn)定性。

（2）爆破填塞的安全防范設計，爆破填塞可以提高爆破的效果，合理的填塞可以達到最優(yōu)的爆破效果。故本次設計分別對預裂爆破和中深孔爆破進行了2m和3m的堵塞。

（3）盲炮的安全防范設計，對預爆破中的盲炮需要采用再次起爆或者回收炸材的方式進行處理。