对大型露天铜矿山爆破有害效应的分析

2021-11-27寇兆明

魅力中国 2021年38期

寇兆明

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100071）

引言

大型露天铜矿山在开采前先要做好爆破工作，之后才能正常开展采矿生产的工作，由此可见，爆破是一个重要环节。近年来，我国经济社会发展逐渐加快，采矿业也不断创造出新的奇迹。工程技术人员通过数十年的工程实践，努力提出了许多新爆破技术，不仅带来了社会效益，还带来经济效益，对推进我国采矿行业发展有着重要意义。然而，铜矿山爆破施工涉及了多个学科的内容，比如，岩石力学、工程地质、爆炸力学、工程爆破及爆破器材等，加大了施工难度，再加上工程经验不足，所以就容易导致矿山爆破施工中有各类安全生产事故频繁发生。因此，为了确保露天铜矿山爆破安全水平得到不断提高，就要求爆破工程技术人员全面分析大型露天铜矿山爆破有害效应，并及时提出有效的控制策略，使大型露天铜矿山爆破造成的有害效应得到减少或预防，爆破作业人员、设备的安全能得到一定保障。

一、研究大型露天铜矿山爆破环节安全管理的意义

二、预先危险性分析

（一）大型露天铜矿山爆破作业预先危险性

由于矿山爆破作业本身就具有特殊性，所以，可以将其划分为五个子系统：钻孔施工、运输炸药、装药作业、堵塞作业、连线及起爆。

（二）有害、危险因素

1.钻孔施工

布置炮孔时必须要按照铜矿山爆破作业中的爆破设计说明书以及标准规范来严格进行。通常情况下，开展凿岩钻孔作业要使用潜孔钻机，这一环节中有很多有害、危险因素存在，比如，粉尘危害、高处坠落、坍塌、机械伤害等。

2.运输炸药

在运输炸药的过程中，主要的危险源来自于炸药，而且炸药一旦有意外事故发生，会造成十分严重的后果，运输炸药的过程中涉及火灾、车辆伤害、爆炸等危险、有害因素。

3.装药作业

装药作业这一环节在铜矿山爆破施工中都存在着临边作业、场地不平等情况，与此同时，装药作业的好坏不仅对矿山的经济效益产生影响，还对机械设施、人员、建筑物的安全产生很大影响。总的来说，爆炸、高处坠落、物体打击等是装药作业环节所涉及的主要危险、有害因素。

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4.堵塞作业

堵塞作业指的是通过对钻孔产生的钻屑或黏土的利用，可以用以堵塞装药后的炮孔，有效的堵塞既有利于炸药能量的利用率得到增加，还能对爆破作业产生的多种有害效应（噪音、飞散物、粉尘等）加以控制，堵塞作业涉及的有害、危险因素包括：高处坠落、物体打击、爆炸等。

5.连线及起爆

这一环节对于爆破作业来说是非常关键的一个阶段，应保证对孔网参数实行合理地设置，再结合设计要求进行连线起爆，这是爆破作业安全得以保证的关键所在，该环节中一般会涉及放炮、爆炸、物体打击、坍塌、中毒窒息等主要的危险、有害因素。

（三）预先性危险

为了能得到铜矿山爆破施工中的各类危险有害因素、各自的触发条件及后果，就要分析各子系统中的危险有害因素，再按照相关的技术标准，通过对预先危险性分析方法的合理应用，全面分析及评价铜矿山爆破作业的各个环节以及存在的危险性。

三、大型露天铜矿山爆破有害效应分析

（一）大型露天铜矿山爆破振动有害效应

1.大型露天铜矿山爆破振动效应的产生及危害

爆破振动效应指的是大型矿山在爆破的过程中，因爆破产生的地震波所造成的振动。爆破地震波严重影响着爆破源周围地面上的物体或建筑物，爆破源周围地面上的物体可能会出现震动或摇晃，如果地震波的强度已经到达一定程度，还会损坏爆破区周边的建筑物，进而就影响到铜矿山采矿边坡的稳定性，这将给后面开采工作的安全带来很大威胁。

2.大型露天铜矿山爆破振动允许的安全距离

质点振动速度峰值是大型露天铜矿山对爆破振动强度进行衡量的指标，同时该衡量指标也被国内外普遍使用。经过大量的研究，爆破工程技术人员发现结构体上的爆破振动波产生的应力和质点峰值振动速度之间是成正比的关系。在大型露天铜矿山爆破的特定结构中，铜矿山爆破振动的破坏程度由质点的振动速度直接来决定。

3.控制大型露天铜矿山爆破振动效应的措施

经过有关人员的研究得出结论，在大型露天铜矿山爆破的过程中利用毫秒延时爆破技术可以达到良好的效果，能够平均降震50%左右。当毫秒延时爆破技术被应用于爆破过程中，分段数越多产生的降震效果就会越好。如果限制一次爆破中的最大炸药用量，完全可以降低爆破振动强度。通过对防震孔以及减震沟槽的挖掘能实现对爆破振动效应的最佳防护。

（二）大型露天铜矿山爆破冲击波的有害效应

1.大型露天铜矿山爆破冲击波的产生及其危害性

在大型露天铜矿山爆破的过程中，岩体中因使用了炸药便会发生爆炸现象，由此还会破裂岩石，而岩石破裂的一瞬间，由岩石破裂产生的爆炸物会向空气中

快速地升入，与空气进行摩擦，在此过程中，会提高其密度、温度和压力，进而产生的冲击波也具有很大威力。因冲击波有着较高的压力与流速，所以就会损坏铜矿山爆破点周围或附近的建筑，更为严重的是周围居民和牲畜可能会出现死伤情况。

2.大型露天铜矿山爆破冲击波的安全判距以及允许距离

基于大型露天铜矿爆破后，有许多大块的岩石存在，所以就要进行二次爆破，同时还要明确爆破时操作人员与空气冲击波之间的最小允许距离。

3.防护大型露天铜矿山爆破冲击波采取的措施

控制和防护大型露天铜矿爆破冲击波可以从两个方面着手：一是产生露天铜矿爆破冲击波的源头；二是传播铜矿爆破冲击波的途径，以这两方面作为基础，再采取削波、减源操作。削波防护措施主要是对炸药爆破点周围或附近使用的混凝土、金属、岩石进行有效利用，由此再构建阻波排柱或阻波墙对冲击波加以阻挡，这种方法具有的优势是，铜矿山爆破中可以让一瞬间产生的空气中的冲击波下降到50%以上。

（三）控制和防护大型露天铜矿山爆破有害气体

一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害气体在露天铜矿山爆破时会大量产生。如果铜矿中含有硫元素，那么铜矿爆破技术人员在进行爆破时，就会有二氧化硫和硫化氢生成。一旦身体吸入这些有毒气体，会有中毒反应产生，严重者还可能会死亡。因此，爆破技术人员应该根据相关规定在现场对炸药进行配比，并且要注意的是配比时尽量达到零氧平衡，使产生的有害气体得到减少，最终达到露天铜矿爆破炸药能有比较稳定的热平衡与氧平衡。在利用炸药爆破时，

爆破技术人员还应该合理地控制炸药原材料的纯度，这样才能保证爆破使用的炸药得到充分的反应，从而就能达到有害气体减少的根本目的。

（四）大型露天铜矿山爆破飞散物产生的有害效应

1.大型露天铜矿山爆破飞散物的产生以及危害性

大型露天铜矿山在爆破过程中所使用的爆破方法通常为裸露装药或浅孔爆破。在这样的情况下，露天铜矿的绝大部分爆破能量都会作用于爆炸破碎飞石的加速运动上面，这样会造成一些碎裂的石块飞散到很远的距离，而这样的后果就是致使附近的各种基础设施和一些工业设备遭到不同程度的破坏，甚至还会出现人员伤亡。

2.控制和预防大型露天铜矿山爆破飞散物的产生

炮孔的位置需要合理设置、选择适当的药包抵抗线：设置大型露天铜矿山爆破的过程中，爆破技术人员不能在岩石的薄弱面上放置炸药包，炸药装完后，工作人员要保证炸药的堵塞质量，堵塞口必须要严实，尽量避免堵塞口内有碎石进入。对微差爆破技术有效利用：进行大型露天铜矿山多排孔爆破时，应该选择合理的爆破起爆顺序以及爆破的延期时间，减少同一时刻的爆破能量，增加碎石之间的碰撞摩擦机会，更好的掌控碎石数量以及飞行方向。

（五）大型露天铜矿山爆破影响周边地质条件

当大型露天铜矿山爆破后，在很大程度上会影响到周边地质条件。在炸药爆炸之后，还会破坏铜矿山开采区后缘地表以及深层基岩，只是破坏的程度不同而已。铜矿山爆破之后，其周围的地表会产生大范围的裂缝，尽管有很大的裂缝，但是却能很好地控制它的危害性，通过利用预裂爆破的方法，能促使后缘地表裂缝的范围得到明显减小，甚至后缘地表裂缝现象不再出现。爆破会破坏深层基岩指的是爆破产生的作用力导致基岩有裂缝产生，微小的裂缝也被认定为会破坏深层基岩。一般来说，对铜矿山进行开山采石可以忽略对深层基岩造成破坏程度的计算。