露天礦爆破設(shè)計安全因素探析

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摘要:本文分析了露天礦爆破設(shè)計的安全因素及相關(guān)問題。在具體探討中結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)，先對露天礦爆破的安全設(shè)計進(jìn)行簡要說明;然后以某露天礦爆破設(shè)計為例，分別從炮孔參數(shù)、裝藥量計算與炸藥分配、炮孔堵塞、爆破器材、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破網(wǎng)絡(luò)幾個方面對安全因素展開具體分析。

關(guān)鍵詞:露天礦;爆破設(shè)計;安全因素;分析

伴隨工業(yè)4．0時代的到來，制造業(yè)的全面轉(zhuǎn)型升級改革已經(jīng)在各國普遍實(shí)踐，而與制造業(yè)相關(guān)的各個領(lǐng)域在資源的需求方面也水漲船高，促進(jìn)了能源行業(yè)的快速發(fā)展。礦產(chǎn)資源屬于非再生資源，大量開采必然會導(dǎo)致能源枯竭，因此，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)中，既需要做好開采設(shè)計工作，也需要通過安全設(shè)計降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的風(fēng)險。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，對露天礦爆破設(shè)計的安全因素進(jìn)行闡述。

1露天礦爆破設(shè)計的安全因素概述

爆破作業(yè)形式存在一定程度上的安全風(fēng)險與隱患，若發(fā)生問題必然會產(chǎn)生重要影響。首先，現(xiàn)階段的露天礦爆破工作已經(jīng)形成了相對完整的標(biāo)準(zhǔn)化操作程序，而作為礦產(chǎn)資源開采的一個重要環(huán)節(jié)，露天礦爆破設(shè)計不僅牽涉到統(tǒng)籌安排礦產(chǎn)開采的整個工作，也會在爆破作業(yè)完成后，對后續(xù)的開采運(yùn)行產(chǎn)生關(guān)鍵影響。所以在實(shí)際的工作中，一方面要對露天礦爆破設(shè)計的影響因素做綜合考察，確保設(shè)計環(huán)節(jié)的風(fēng)險管理能夠起到實(shí)際的控制作用;另一方面則需要根據(jù)具體項目，進(jìn)行細(xì)致入微的分析，充分考慮各項安全因素，通過技術(shù)路徑與管理路徑，提供有效保障，具體操作方面要求以“遵循規(guī)章制度、鉆孔裝藥、設(shè)置警戒信號、爆破檢查、盲炮處理”的安全設(shè)計為基礎(chǔ)［1］。

2露天礦爆破設(shè)計的安全因素分析

2．1工程概況。以某露天礦為例，礦區(qū)總面積為58km2。地理坐標(biāo)北緯26°55'～27°05'，東經(jīng)107°20'～107°26'。礦區(qū)東西寬度為2．25～4km;南北長度為17．5km。根據(jù)項目需求，此次爆破為廢石剝離擴(kuò)幫臺階爆破，爆破地點(diǎn)定于穿巖洞礦。

2．2爆破設(shè)計分析。2．2．1炮孔參數(shù)。在該露天礦爆破項目中，根據(jù)施工區(qū)域的界定，在臺階爆破鉆孔深度控制方面，按照L=H+h進(jìn)行鉆孔深度計算，其中，H—每次臺階高度，h—炮孔超深。以本次爆破項目為準(zhǔn)，在確定每次臺階高度與炮孔超深后，得到:H=12．5m，h=1m，L=12．5+1=13．5m，鉆孔直徑=230mm;炮孔數(shù)目確定為200個，在布孔布置方面，按照垂直鉆孔、平面梅花形布置方案進(jìn)行設(shè)計。2．2．2裝藥量計算與炸藥分配根據(jù)爆破中的炮孔參數(shù)設(shè)計，以Q=qHaW或qHab(千克)計算單孔裝藥量。其中，單耗q取值以具體地質(zhì)條件為準(zhǔn)，參考數(shù)據(jù)庫選取經(jīng)驗(yàn)值，本項目中的經(jīng)驗(yàn)值取0．38kg/m3;H—臺階高度;a———孔距;b—排距;W—底盤抵抗線。臺階爆破參數(shù)中的炸藥分配則按照臺階高度與排距進(jìn)行分配計算:①H、h、L均為已知數(shù)據(jù)，設(shè)L1為裝藥長度，L2為堵塞長度，則L=裝藥長度+堵塞長度=L1+L2=13．5m，那么根據(jù)實(shí)際要求，則可以確定L1=6m，L2=7．5;②W=6．5m，b=6m，a=7m;根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以得到單孔裝藥量Q=216．12kg或199．50kg，需要注意的是，同段起爆的炮孔數(shù)需要控制在1個，因此，最大單響藥量應(yīng)該控制在200kg以內(nèi)，所以在取值時確定單孔裝藥量為200kg［2］。2．2．3炮孔堵塞在爆破設(shè)計中，堵塞起到提升能量利用率的作用，能夠預(yù)防個別飛石與沖炮，并保障爆破后與設(shè)計效果預(yù)期相同。通常炮孔堵塞中要求以經(jīng)驗(yàn)為準(zhǔn)，實(shí)施嚴(yán)格堵塞。本項目中采用的堵塞長度為最小抵抗線的1．2倍以上。另外，在實(shí)際的堵塞中，要求采用鉆屑與細(xì)沙材料，確保做到堵塞密實(shí)、無間斷、無空隙。2．2．4爆破器材。本爆破工程中的炸藥以現(xiàn)場混裝方式為主，合作方為某民爆有限公司，炸藥類型為銨油炸藥與乳化炸藥，均采用多孔粒狀。在雷管的選擇方面，也以該合作企業(yè)提供的電子雷管為準(zhǔn)。起爆具的選擇則按照需求確定以1000g型為準(zhǔn)。2．2．5裝藥結(jié)構(gòu)。本爆破工程以連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)為主，因此在實(shí)際的炮孔中無須設(shè)置間隔，裝藥完成后只需要對炮孔進(jìn)行直接堵塞即可，對于堵塞高度的確定則應(yīng)該以裝藥段頂部———炮孔口的位置定位為準(zhǔn)。按照經(jīng)驗(yàn)，需要預(yù)防部分炮孔有進(jìn)水現(xiàn)象，為了確保水孔控制，本次擬定了兩套應(yīng)對方案:①在1m以下的水深度內(nèi)，通過空氣間隔器進(jìn)行預(yù)防，再實(shí)施銨油炸藥填裝;②對于1m以上的水深度內(nèi)，則以乳化炸藥為準(zhǔn)。對于起爆的安全性與可靠性保障，則按照1個起爆具、2發(fā)電子雷管的具體爆破器材為準(zhǔn)設(shè)置每個炮孔［3］。2．2．6爆破網(wǎng)絡(luò)。在爆破控制方面，本爆破工程采用孔內(nèi)毫米延時方案，即逐孔起爆時以分段式的微差爆破為準(zhǔn)，并在孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)延期。按照每排炮孔的設(shè)置，孔間延時雷管遞增時間的設(shè)置以42ms為準(zhǔn);對于多排炮孔則以65ms為準(zhǔn)。爆破網(wǎng)絡(luò)采用并聯(lián)連接方式，每個電子雷管均進(jìn)行注冊處理，包括依次編號、與主線連接固定、延時時差設(shè)置、專用充電起爆器的使用等。

2．3安全因素分析。2．3．1遵循規(guī)章制度。以《爆破安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)章條例為準(zhǔn)，爆破前辦理相關(guān)手續(xù)，在許可后執(zhí)行;爆破設(shè)計中嚴(yán)格以爆破工程為準(zhǔn)，進(jìn)行綜合分析，制定說明書、設(shè)計方案、安全管理制度、應(yīng)急救援方案等;爆破作業(yè)中要求嚴(yán)格檢驗(yàn)爆破作業(yè)人員與管理人員的資質(zhì)，并在爆破前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練與模擬實(shí)訓(xùn)，包括指令、操作流程、注意事項等，要求做到“一炮三檢”，并配套各項安全服裝，保障防靜電、醒目、夜光條、安全條、安全帽、胸卡等發(fā)揮作用。2．3．2鉆孔裝藥。首先，按照爆破說明書明確炮孔參數(shù)、裝藥量計算與炸藥分配、炮孔堵塞、爆破器材、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破網(wǎng)絡(luò)的具體內(nèi)容;建議采用清單列舉法以保障其檢查的清晰性與精準(zhǔn)性。其次，應(yīng)該對操作的周邊環(huán)境進(jìn)行全面檢查，尤其是針對作業(yè)現(xiàn)場的明火、隱性靜電、機(jī)具、非相關(guān)人員等，做好及時清場;盡可能地保持爆破器材與此類非安全因素保持在20m距離之外，至于作業(yè)現(xiàn)場照明器材的選擇則應(yīng)該控制電壓，使其保持在36V以內(nèi)，超出范圍禁止使用。最后，裝藥過程的器材應(yīng)該滿足規(guī)定要求，裝藥孔內(nèi)進(jìn)行起爆炸藥包的裝入時需一手拉導(dǎo)爆管輕送藥包。操作中要求指導(dǎo)人員與操作人密切配合，預(yù)防超裝、少裝，控制好裝藥量［4－5］。2．3．3設(shè)置警戒信號。作業(yè)區(qū)以專用紅旗為準(zhǔn)圈定爆破區(qū)，并設(shè)置警戒線，分配好相關(guān)人員，做好爆區(qū)警戒。該區(qū)域內(nèi)的各路口則應(yīng)該以警戒牌進(jìn)行標(biāo)志性說明，包括“正處于爆破作業(yè)區(qū)域，嚴(yán)禁閑人進(jìn)入現(xiàn)場”等的內(nèi)容說明。對于車輛出入應(yīng)該做好嚴(yán)格控制，對于意外情況則立即報告。對于深孔爆破則控制好最小安全距離，一般以正面300m以上，周圍200m以外;二次破碎則應(yīng)該擴(kuò)增到四周400m與后側(cè)200m以外。警笛聲需要提前做好實(shí)訓(xùn)演練，包括信號方面的預(yù)備、起爆、解除等類型訓(xùn)練。2．3．4爆破檢查。爆破檢查中要求檢查起爆器鑰匙，確定保管人員，規(guī)避誤爆。對于起爆方式的檢查應(yīng)該以電力、導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索起爆順序依次檢查。電雷管電阻測量需要精確檢查，如電橋通電時間每次應(yīng)該設(shè)置在3s以內(nèi)［6］;而對于雷雨天氣則要規(guī)避電力起爆，按照本爆破工程則宜調(diào)整爆破時間;對于雜散電流測量，應(yīng)該使其數(shù)值保持在30mA以上;電雷管直流應(yīng)控制在2A，交流以2．5A以內(nèi)為準(zhǔn)。禁止拉扯導(dǎo)爆管及相關(guān)線索。2．3．5盲炮處理。對于盲炮，需要先進(jìn)行類型分析，如淺眼爆破、深孔爆破、硐室爆破類型。本爆破工程中要注重深孔爆破盲炮的安全預(yù)防與處理，具體操作中應(yīng)該對爆破網(wǎng)絡(luò)與最小抵抗線進(jìn)行檢查，對于破壞或變化未發(fā)生的情況，則應(yīng)該采用重新聯(lián)線方案;若發(fā)生了最小抵抗線的變化，應(yīng)該進(jìn)一步驗(yàn)算安全距離，然后采用應(yīng)急預(yù)案，擴(kuò)大警戒范圍，再實(shí)施連線起爆作業(yè)［7］。

3結(jié)束語

總而言之，露天礦爆破設(shè)計的安全因素涉及的內(nèi)容較多，除了遵循規(guī)章制度、鉆孔裝藥、設(shè)置警戒信號、爆破檢查、盲炮處理的基礎(chǔ)性安全設(shè)計，還需要針對具體的露天礦爆破項目與設(shè)計方案做好具體的參數(shù)設(shè)計與相關(guān)操作，保障露天礦爆破設(shè)計的安全性與有效性。結(jié)合以上分析可以看出，露天礦爆破設(shè)計的安全因素需要從多個方面開展配套安全管理工作，所以在新時期，除了在技術(shù)路徑下的安全設(shè)計，還應(yīng)該注重依據(jù)爆破程序匹配設(shè)置對應(yīng)的管理技術(shù)，確保技術(shù)路徑與管理路徑資源整合下的系統(tǒng)性安全控制。

作者:章有明 單位:中煤平朔集團(tuán)有限公司