淺析礦山爆破施工安全問題及控制措施

覃翔

摘要：為了控制及防止礦山爆破作業(yè)中的安全生產(chǎn)事故，采用了事故樹分析方法和預先危險性分析方法，并結(jié)合相關礦山爆破施工經(jīng)驗，對礦山爆破施工作業(yè)中的安全問題進行了探討，并結(jié)合某露天礦山，提出了對應的對策措施。

Abstract： In order to prevent and control safety accidents in mine blasting construction， the method of pre-hazard analysis and fault tree analysis is adopted. Combining his own blasting construction experience with related theory， the safety problems are systematically discussed. In this paper， combining with an open-pit mine project， the corresponding control measures are proposed.

關鍵詞：礦山爆破；爆破安全；事故樹分析；對策措施

Key words： mine blasting；blasting safety；fault tree analysis；countermeasures

中圖分類號：F239 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0044-03

0 引言

安全，是各類工程永恒的主題。近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的不斷進步、發(fā)展，我國采礦業(yè)、土建行業(yè)、交通行業(yè)不斷地創(chuàng)造著新的奇跡。經(jīng)過數(shù)十年的工程實踐，在我國的采礦行業(yè)中，工程技術(shù)人員通過不懈的努力提出了許多爆破新技術(shù)，帶來了巨大的經(jīng)濟及社會效益，這對于加快我國采礦行業(yè)發(fā)展及服務其他行業(yè)具有積極意義[1]。但是，由于礦山爆破施工涉及巖石力學、爆炸力學、工程地質(zhì)、工程爆破及爆破器材等多學科的內(nèi)容，所面臨的施工難度較大，加上缺乏相應的工程經(jīng)驗，礦山爆破施工過程中經(jīng)常發(fā)生各類安全生產(chǎn)事故。為了使礦山爆破安全水平跟隨著社會的進步而不斷提高，采用預先危險性分析方法對礦山爆破作業(yè)中的危險及有害因素進行分析、研究，并采取行而有效的技術(shù)措施以保障爆破作業(yè)人員、建（構(gòu)）筑物、機械設備的安全顯得十分迫切[2]。本文以廣西某礦山爆破工程為例，采用預先危險性分析方法（PHA）對礦山爆破施工過程中所涉及的危險有害因素進行了系統(tǒng)的分析，再通過自身礦山爆破實踐經(jīng)驗及相應的標準規(guī)范，提出了相應的對策措施，進而控制及減少礦山爆破安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

1 工程概況

該礦山位于廣西壯族自治區(qū)，距一條二級公路10km，且有基礎道路與之相通，礦區(qū)交通運輸條件較好。礦區(qū)南東側(cè)經(jīng)多年開采已形成一大采空區(qū)，東側(cè)約50m有鄉(xiāng)村道路經(jīng)過，道路外為山地；南側(cè)為礦區(qū)工業(yè)場地；西側(cè)為開闊地，約29.4m有高壓線經(jīng)過；北側(cè)為山地，約14.9m有高壓線經(jīng)過；爆破區(qū)域周邊環(huán)境較為簡單，需要保護的建構(gòu)筑物為高壓線。

礦區(qū)屬于巖溶峰林地貌，礦區(qū)周邊地形較為陡峭，礦區(qū)出露地層較為穩(wěn)定，巖石較堅硬。礦山開采區(qū)域未發(fā)現(xiàn)有溶洞，未探測到有褶曲、較大斷層等地質(zhì)構(gòu)造。采區(qū)全為石灰?guī)r，厚度大，出露完好，礦層連續(xù)、穩(wěn)定。該礦山開采出的礦石品質(zhì)較優(yōu)，其礦石碳酸鈣含量平均達45%以上，是優(yōu)質(zhì)的水泥煅燒原料。

2 預先危險性分析方法

預先危險性分析方法（簡稱PHA）是在開展某具體工程或生產(chǎn)活動前，對該生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)中存在的不同類型的危險及有害因素、發(fā)生的條件和事故的后果進行初步的預測及分析，進而以評價該生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的安全性的方法[3]。

2.1 礦山爆破作業(yè)預先危險性分析

通過分析研究爆破相關的法律法規(guī)及行業(yè)標準規(guī)范，針對礦山爆破作業(yè)的特殊性，將礦山爆破作業(yè)主要劃分為鉆孔施工、炸藥運輸、裝藥作業(yè)、堵塞作業(yè)、連線及起爆五個子系統(tǒng)。

2.2 危險、有害因素分析

①鉆孔施工。依據(jù)礦山爆破作業(yè)中的相關標準規(guī)范和爆破設計說明書布置炮孔。一般情況下，采用潛孔鉆機進行鑿巖鉆孔作業(yè)，該作業(yè)環(huán)節(jié)中主要存在的危險、有害因素包括：粉塵危害、坍塌、高處墜落、機械傷害等。

②炸藥運輸。炸藥運輸過程中，炸藥為主要的危險源，且當炸藥發(fā)生意外事故時造成的后果往往極其嚴重，在炸藥運輸中涉及的危險、有害因素包含：車輛傷害、火災、爆炸等。

③裝藥作業(yè)。在礦山爆破施工中，裝藥作業(yè)一般都存在場地不平整、臨邊作業(yè)等情況，且裝藥作業(yè)的好壞不僅關系到礦山的經(jīng)濟效益，還關系到人員、機械設施設備及建構(gòu)筑物的安全，裝藥作業(yè)環(huán)節(jié)涉及的危險、有害因素包含：爆炸、物體打擊、高處墜落、坍塌等[4]。

④堵塞作業(yè)。堵塞作業(yè)一般采用鉆孔所產(chǎn)生的鉆屑或黏土對裝藥后的炮孔進行堵塞，有效的堵塞不僅可以增加炸藥能量的利用率，還可以控制爆破作業(yè)所產(chǎn)生的飛散物、噪音、粉塵等有害效應，堵塞作業(yè)主要涉及的危險、有害因素有：物體打擊、高處墜落、爆炸等。

⑤連線及起爆。該環(huán)節(jié)為爆破作業(yè)的關鍵階段，合理的設置孔網(wǎng)參數(shù)，按照設計要求進行連線起爆是保證爆破作業(yè)安全的關鍵，該環(huán)節(jié)涉及的危險有害因素有：放炮、爆炸、坍塌、物體打擊、中毒窒息等。

2.3 預先性危險分析

為了得到礦山爆破施工過程中的各類危險有害因素、各自的觸發(fā)條件及發(fā)生后的后果，通過對各子系統(tǒng)中的危險有害因素分析，結(jié)合相關技術(shù)標準，采用預先危險性分析方法對礦山爆破作業(yè)的各環(huán)節(jié)進行了分析及評價，各環(huán)節(jié)的危險性分析如表1[4]。

3 事故樹分析

事故樹分析方法（Fault Tree Analysis）是安全系統(tǒng)工程中的一類常用的分析方法，采用事故樹分析方法可以有效地將發(fā)生的各類事故及原因之間的關系，通過樹形圖的方式展現(xiàn)出來，通過事故樹可以直觀地觀察到各類事故及其觸發(fā)原因間的邏輯關系，通過求解事故樹的最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度可以得出關鍵的預防措施。

在礦山爆破施工中，由于爆破飛石事故較為常見，且其造成的后果較為嚴重，故文章以安全系統(tǒng)工程中的軌跡交叉理論為基礎，主要從人員、機、環(huán)、管、技術(shù)五個方面進行分析，系統(tǒng)的對爆破飛石事故的原因及其之間的邏輯關系進行相應的討論、研究[5，6]。

3.1 爆破飛石事故樹分析

礦山爆破作業(yè)中飛石傷人、損壞機械等事故的主要原因是設計不當使得單位炸藥消耗量過大、最小抵抗線過小，有效堵塞長度不夠或堵塞質(zhì)量不佳，現(xiàn)場防護不當且安全管理不合理，從而導致爆破飛石傷人、損物，圖1為爆破飛石事故樹[6]。

3.2 最小割集分析

事故樹的最小割集代表事故發(fā)生的各種原因組合，代表著該生產(chǎn)系統(tǒng)的危險性，如果最小割集的數(shù)目越多，導致事故發(fā)生的途徑就越多，該生產(chǎn)系統(tǒng)就越危險[7]。通過布爾運算法則對爆破飛石事故樹進行分解，得出其結(jié)構(gòu)函數(shù)T為：

T=[（M8×X3）+（M9×X7）+M10+M11+M12]×[M13+X16+X21+X22]=[（X1+X2）×X3+（X4+X5+X6）×X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15]×[X16+X17×（X18+X19+X20）+X21+X22]

通過化簡后得爆破飛石事故樹的最小割集有78個，通過此步驟的分析可以得出該事故類型發(fā)生的原因組合較多，故其危險性較大，因此需根據(jù)實際情況提出相應的對策措施以減少及避免該事故的發(fā)生。

3.3 最小徑集分析

根據(jù)事故樹分析的相關理論，所有的最小徑集均為預防事故發(fā)生的一個技術(shù)措施，最小徑集越多，代表該生產(chǎn)系統(tǒng)越安全，通過“成功樹”分析結(jié)果得出該事故樹的最小徑集有6個[7]，{X1*X2*X4*X5*X6*X8*X9*X10*X11*X12*

X13*X14*X15}，{X1*X2*X7*X8*X9*X10*X11*X12*X13*

X14*X15}，{X3*X4*X5*X6*X8*X9*X10*X11*X12*X13*

X14*X15}，{X3*X7*X8*X9*X10*X11*X12*X13*X14*X15}，

{X16*X17*X21*X22}，{X16*X18*X19*X20*X21*X22}，對爆破飛石的控制可以采取以上6種措施。

3.4 結(jié)構(gòu)重要度分析

為更準確的掌握各基本事件對事故發(fā)生的影響程度，通過計算得到了各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度順序，重要度排序如下：

I（X22）=I（X21）=I（X16）>I（X17）>I（X20）=I（X19）=I（X18）>I（X15）=I（X14）=I（X13）=I（X12）=I（X11）=I（X10）=I（X9）=I（X8）>I（X7）>I（X3）>I（X2）=I（X1）>I（X6）=I（X5）=I（X4）

根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度可以得出爆破作業(yè)時的警戒范圍、作業(yè)人員的安全教育水平、爆破員的按規(guī)程作業(yè)這三點最為重要，應特別重視。

4 結(jié)論

由于礦山爆破作業(yè)的特殊性，爆破作業(yè)過程中極其容易發(fā)生各類事故，通過上述的分析，得出爆破時發(fā)生飛石事故的危險性較大且發(fā)生的頻率較高，應重點防護。通過分析可以得出，為了預防礦山爆破作業(yè)中安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，應從人、機、環(huán)、管、技術(shù)五個方面積極采取應對措施。

①人的因素：應嚴格對爆破作業(yè)人員進行培訓教育，經(jīng)考核合格后持證上崗，嚴禁爆破作業(yè)人員無證上崗；加強爆破作業(yè)人員的安全教育，禁止冒險作業(yè)及酒后作業(yè)；增強作業(yè)人員的安全意識，主動佩戴勞動保護用品，不違章作業(yè)。

②機器設備：定期對施工設施設備進行檢修、保養(yǎng)，確保其功能正常；對于危險性較大的施工設備，運行時設置警戒范圍，無關人員禁止入內(nèi)；嚴禁各類機械設備超負荷運行。

③環(huán)境因素：作業(yè)現(xiàn)場規(guī)范管理，臨邊及其他危險區(qū)域設置醒目的警戒帶及警示標志；對于松動巖體及危巖應及時排險，排除潛在危險源；嚴禁在雷暴、大風、暴雨等極端天氣下進行爆破施工作業(yè)；預留邊坡坡角不宜過大，邊坡應合理設置排水；探明區(qū)域地質(zhì)條件，對于特殊地質(zhì)下的爆破作業(yè)應采取相應防護措施或減弱裝藥。

④管理因素：合理配備現(xiàn)場安全管理人員，嚴格遵守爆破安全規(guī)程及其他相關法律規(guī)定；落實安全生產(chǎn)責任制，適當推行獎懲制度；合理增加勞動保護用品的投入，保證作業(yè)人員的安全；定期對爆破施工現(xiàn)場進行安全檢查，及時發(fā)現(xiàn)及時處理隱患；建立臺賬并按實際記錄，確保民用爆炸物品流向清楚。

⑤技術(shù)因素：合理進行爆破設計，設置合理的抵抗線及炸藥單耗；合理設置孔網(wǎng)參數(shù)，嚴格控制最大同段藥量；保證炮孔的有效堵塞長度及堵塞質(zhì)量，必要情況下應采取壓沙袋或鋪蓋防護地毯等措施[8]。

參考文獻：

[1]張勤彬，程貴海，徐中慧.基于回歸分析的露天礦山爆破振動傳播規(guī)律研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2018，38（05）：37-40.

[2]汪旭光.爆破設計與施工[M].冶金工業(yè)出版社，2011：5-9.

[3]楊磊，王衛(wèi)軍，林大能.基于PHA的城市控制爆破安全評價研究[J].工程爆破，2005，11（3）：79-82.

[4]鄒興林.談山區(qū)高速公路施工安全問題及控制措施[J].山西建筑，2017，（33）：142-144.

[5]于秋，張勤彬，李曉泉，等.用事故樹分析法研究爆破作業(yè)中的安全問題[J].山西建筑，2016，42（32）：232-234.

[6]張勤彬，程貴海，徐中慧，等.爆破飛石事故定性定量分析及對策研究[J].化工礦物與加工，2018，47（04）：29-33.

[7]張景林.安全系統(tǒng)工程[M].二版.煤炭工業(yè)出版社，2014：15-45.

[8]王建國，蔣莉.非煤礦山爆破事故原因分析及預防措施[J].科技風，2010（5）：282.