采矿工程中的采矿技术与施工安全管理研究

2022-12-26许前进

工程与建设 2022年5期

关键词：凿岩炮孔装药

许前进

(中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，四川成都 610000)

0 引言

采矿工程中，为提高开采作业效率和矿产资源的开采量，要结合工程特点，采取适宜的采矿技术。同时，还要加强采矿现场施工安全管理工作，避免安全事故的发生，为采矿工程的顺利进行提供条件。借此，就采矿工程中的采矿技术与施工安全管理展开分析探讨。

1 项目概况

某矿区所在之处属于侵蚀山地地形，起伏相对较大，矿区的标高为600～1 850m。矿区内地层全风化带的深度并不是很大，风化裂隙规模小，矿体顶板和底板围岩的稳固性较差。采矿工程的主要工作内容有中深孔凿岩爆破、二次爆破等。下面重点对该矿区开采作业中的关键采矿技术与施工安全管理展开研究。

2 采矿工程中的关键采矿技术研究

2.1 中深孔凿岩

本工程选用的是中深孔凿岩设备，孔径为102 mm，炮孔的排间距为2.2～2.6 m，孔底间距为3.2～3.4 m，炮孔深度在45 m以内[1]。

(1) 在作业点接入水电，并对现场内的杂物全面清理，检查并处理巷道帮壁及顶板浮石，按巷道内标注好的炮孔排面将台车停好，随后依据设计的炮孔位置、角度及深度开展凿岩施工。

(2) 按现行技术规程的规定要求，开展凿孔作业，在凿孔的过程中，操作者不可以擅自离开操作台，要对钎杆的推进速度、冲洗水返回的颜色以及水流大小仔细观察，发现异常要及时停机，查明原因解决处理后方可恢复作业，若是问题比较严重，则应对相关的参数优化调整。

(3) 凿岩炮孔的布设精度应当满足如下要求：同一排炮孔的倾角误差为±2°，深度误差为±5°，排距误差为±0.1 m[2]。当炮孔凿好后，要进行质检验收，看是否达到规范规定和设计要求，对于不达标的炮孔应重新布孔凿眼。

2.2 中深孔爆破

根据中深孔凿岩设备的实际情况，结合凿岩参数，合理确定爆破参数，具体如下：

(1) 底盘最小抵抗线为2.2 m，孔底距为3.4 m，单次爆破2排，岩石硬度为6.0～8.0，机械装药密度为0.9 g/cm3，装药时的炸药损失率取值为7.5%。

(2) 经过计算后得出如下爆破参数：炮孔单位长度的装药量为7.78 kg/m；炮孔总长度为521.8 m，装药长度为447.8 m，装药系数取0.86，总装药量为3 753.10 kg，冲击波的安全距离为308.36 m，地震波的安全距离为44.4 m[3]。

(3) 落顶设备与凿岩设备相同，利用装药台车向炮孔内装入粒状硝铵炸药，起爆方式为导爆索加非电毫秒管复式起爆。在对废石覆盖层部位爆破时，可对爆破参数进行适当调整，以此来达到预期中的爆破效果。在充分考虑凿岩设备工作能力的基础上，将落顶向上崩落的范围设定为30 m[4]。

2.3 回采爆破

本工程中，主采区各个分段的切割平巷全部是沿着南北向设置在矿体中部，使矿体被分为东西两个采区，基于这一前提，各个分段只需要做一次切割，便可完成分段开采。

(1) 拉槽前，先在切割平巷内开掘切割天井，可以按照40 m的间距布设，局部可以结合实际情况适当调整。在切割平巷内，钻凿上向平行炮孔，待完成后，以切割天井作为自由面，在两侧20 m左右的范围内，开展爆破。

(2) 在正式装药前，要对巷道帮壁的浮石全面检查和清除，采用全液压装药台车向炮孔内装药，装药台车的作业能力为1 000 kg/h。对于部分孔深较小的炮孔，可以通过风动装药器装药，密度控制在0.9，采用的炸药类型为粒状的硝铵炸药。

(3) 为达到预期中的爆破效果，选用非电导爆雷管分段起爆的爆破方式，分别在每个起爆药包中放入非电雷管2枚，利用微差和导爆索复式网络起爆，每排炮孔的隔断位，采用微差起爆的方法，以磁电雷管将非电雷管引爆，通过爆破形成微差挤压，降低矿石的块度，由此能够大幅度提升爆破效率。

(4) 切割槽与中深孔起爆方式基本相同，将起爆药包置于孔底炸药末端朝向孔口，为减少二次破碎量，在中深孔起爆时，上分段应当超前下分段2～3步距爆破；用炮泥堵塞孔口，长度控制在2.0～8.0 m，对炮孔内的装药密度严格控制，若是密度不达标，则会导致大块率增加，还有可能引起悬顶事故[5]。

2.4 回采出矿

(1) 当矿区正式投产后，主采区生产持续分段可采用如下方式：两个分段同时出矿，每次的爆破步距控制为2个，单台6 m3的铲能够同时完成2～3条进路出矿。要遵守放矿管理制度，制定合理可行的出矿计划，审批合格后，按计划实施，同一块矿的进路要均匀出矿，保证各路稳步推进，使覆盖层能够整体平稳下降。采取截至品位出矿的方法，以此来出矿量、出矿品位以及覆盖层的厚度。

(2) 二次爆破回采时产生的超过0.85 m的大块矿石应集中堆放，用凿岩机凿出超过大块厚度1/2的孔眼，向孔内装入数量的炸药后用炮泥填塞，以集中的方式起爆。出矿前，要接入照明系统，对巷道内的浮石进行清理，确保断面均匀出矿。

3 采矿施工安全管理研究

3.1 安全管理制度

3.1.1 完善制度

采矿工程施工要建立健全安全管理规章制度，严格落实安全生产责任，明确各级各类人员在安全管理中的具体职责，形成层层负责的安全管理组织体系。安全管理制度主要包括安全生产目标管理制度、安全交底制度、安全教育制度、安全检查制度、安全验收制度、安全事故报告制度、特种作业人员安全管理制度以及安全责任考核制度等。

3.1.2 安全教育

采矿工程施工要落实安全技术交底，对进入施工现场的人员开展安全教育，引导施工人员树立安全第一的思想意识，具备一定的安全防护操作技能，不允许未经过安全教育的人员上岗作业。尤其对于特殊作业人员，如电焊工、爆破工、机动车司机等，要求特殊作业人员必须持证上岗。

3.1.3 监督检查

在工程施工过程中，采用定期检查与不定期抽查的方式，确保监督检查落到各个施工阶段。在定期检查中，按月、按季实施大范围安全检查。在不定期抽查中，由项目经理和安全员任意选择时间节点进行安全抽检，针对发现的问题责令相关班组整改，不允许留下事故隐患。

3.1.4 安全技术管理

项目部编制安全技术措施，要求施工现场用电严格执行安全用电规范；机械设备使用前进行安全检查和日常养护；钻孔施工、爆破出矿、矿井掘进等作业按照设计要求和规范标准实施。

3.1.5 人员安全管理

施工现场操作人员要熟悉安全技术规程、安全操作规程、安全纪律制度等，提高自身安全防范意识；在进入施工现场前，必须穿戴齐全劳动保护用品，包括防尘口罩、安全靴、安全帽、照明工具等，严禁酗酒、生病、精神状况萎靡不振的人员下井作业；在施工作业过程中，不允许出现“三违”现象发生；加强对特殊作业人员的安全管理，监督特种作业的实施过程，杜绝特殊作业人员出现违规操作[6]。

3.2 安全管理措施

3.2.1 爆破安全

在开展大爆破施工前，要先审批，通过后，严格按照规定的时间进行爆破作业。爆破过程中，应严格按照爆破设计实施，并执行《爆破作业安全规程》的规定要求；压气装药时，要对气体压力加以控制，必须在集中装药的场所设置独立的通风系统，避免火药颗粒飘散到空气中聚积遇明火发生爆炸的情况发生；用预先准备好的炮泥将炮眼封堵好，放炮前要全面检查，发现未堵炮泥的炮眼不得放炮，保证炮泥的长度与现行规范标准的规定要求相符，依据爆破图表的要求，确定装药量；爆破作业开始前，所有人员均应撤至安全地点，安排专人看管通往放炮地点的通道，任何人员不得随意进入，发出爆破信号，一次性起爆；当爆破完毕后，通风达到15 min，方可进入现场对顶板围岩及现场爆破情况全面检查，确认正常后，其他人员方可进入[7]；爆破作业完成后，要对现场剩余的爆破器材及时清理，由专人负责退回库房，避免雷管、炸药丢失；做好采空区的监管，观察采空区的围岩变化情况和环境温度，发现异常情况，要立即向相关负责人汇报，以便提前采取安全防范措施，降低安全事故的发生概率。

3.2.2 顶帮安全

顶帮施工中，执行敲帮问顶制度，爆破后，检查并处理浮石，正式作业前，要先对作业点四周进行安全检查，确认无隐患问题后，方可开始作业，如果发现浮石，或是喷射的混凝土出现开裂、脱落的情况时，要立即采取有效的措施加以处理，避免诱发安全事故。处理浮石的过程中，应遵循从上向下、从外向内的原则，不得违章操作，现场要有充足的照明灯具，并且还要有人互相监督，不得单人独自处理浮石。

3.2.3 用电安全

采矿现场施工用电采用三级配电系统，配备二级漏电保护，为确保用电安全，保护零线要做重复接地，且接地电阻不超过10 Ω，不得将低压供电系统的中心点接地，或是接在设备的金属外壳上；现场的机械设备除保护接零外，还应在负荷首端设置漏电保护器，所有电气接头均应当绝缘密封，并对电缆做好保护，若是损伤，则应立即处理，不得拖延，以免诱发触电事故；要及时对配电箱内破损的电气设备进行更换，无法搭设接线或是采用线头直插时，不得将出现直接接在漏电保护器上；用绝缘胶布将电源接头包扎好，接头不可以放在潮湿的地面或是积水中；从事电气作业的人员必须持证上岗，非专职人员不得随意操作电气设备，以免诱发安全事故。

3.2.4 机械安全

所有固定设备的电源线均应加装护套，避免挤压损伤引起触电事故；机械设备的传动部分要配备防护罩或防护套，不得裸露在外；运转中的机械设备不可以保养维修；对机械设备操作前，要先检查仪表等部件，确认正常后，方可操作，发现问题要及时处理，不得带病作业，更不可以超负荷作业；机械设备操作者不得擅自离岗或找人替代，无关人员不得进入作业区，酒后严禁操作机械设备，所有机械设备均应挂牌操作，并严格执行安全操作规程[8]。

3.2.5 井下无轨与运输安全

出入井口时，要遵循行车不行人、行人不行车的安全规定，并在出入井口的过程中鸣笛示警；当车辆行驶至大巷拐弯或是交叉口时，要鸣笛减速缓慢通过；入井前，要对车辆设备的制动系统全面检查，看是否完好，灵敏度是否合格，车灯、喇叭能否正常工作，检查燃油、润滑油、水箱，看液位是否均在最低液位以上，发现缺失及时补加；人员不得乘坐运送物料的车辆上下井，严格按载重量运送货物，不得超载；操作无轨设备在下坡路段行驶时，或是接近岔口时，要提前鸣笛减速慢行；车辆在井下的行驶速度控制在20 km/h内，井下使用的车辆要做好日常保养和维护，定期检修，消除故障隐患，降低安全事故的发生概率[9]；每天对运矿设备的连接、刹车装置及信号系统进行安全检查，发现问题及时处理；对无轨设备的安全保护装置定期检查和维护，保证性能完好、安全可靠。

3.2.6 安全应急预案

当发生片帮冒顶事故时，可以采用呼喊、敲打或是通过地音探听器等设备，与被困人员联络，借此来确定他们的位置，为救援提供依据。当遇险的人员所处位置通风条件不佳时，要加强通风，因冒顶导致作业人员被困时，可以利用巷道掘进等方法，向遇险人员输送新鲜空气和食物。顶板冒落的范围较小时，遇险人员若是被体积较大的石块压住，可借助千斤顶或是其他机械设备将石块顶起，快速救出伤员。顶板冒落范围较大，将作业人员困住时，可以另行开洞，绕过冒落区，将人救出；当采矿作业现场发生火灾时，必须立即组织相关人员扑救，避免火势扩大，灭火前，要先将蔓延材料切断，针对不同类型的火灾，选取相应的灭火方法，如油料引起的火灾可以使用泡沫灭火器或是火势隔离法扑救，不宜用水。电气设备起火时，要先将电源切断，使用二氧化碳灭火器灭火，且不可用水，以免引起触电、短路等并发性安全事故。当电石库起火时，切不可用水灭火，这是因为电石遇水后会释放出气体，可能会导致火灾加剧，要用干粉灭火。化学材料起火时，可以按照起火物的性质选取相应的方法灭火，救火人员要做好防护，避免中毒。灭火后，要保护现场，避免留下暗火，安排专人巡视检查，防止出现复燃的情况。