灰岩露天矿山最终边坡爆破施工安全防范设计问题研究

＊张跃丰

（山西华阳集团新能股份有限公司二矿 山西 045000）

露天爆破开挖中经常出现这样一类问题：即在边坡爆破施工中如何合理的设计爆破参数来保证边坡的稳定性以及安全性，一旦在边坡爆破施工过程中发生爆破安全事故或者造成边坡的失稳，不仅会对生产效率和工程进度造成影响，甚至有可能造成不可估量的财产损失和人员伤亡，势必违反安全生产的这一宗旨。为此，本文对如何选取合适、科学、合理的边坡爆破设计进行了研究，以确保其安全、高效地进行，并对石灰岩边坡的爆破安全性进行了相关工作，以保证矿山的可持续发展。

1.灰岩露天矿山工程概述

(1)矿山概况

①矿山基本情况

矿区位于重庆市大足区96°，直径约26.0km。X=3284257.28，Y=35595270.20，为矿山中心的平面直角坐标位置（1980西安坐标）[1]。矿区距大足市区32.0km，交通便利[2]。

②矿界及拐点坐标

根据重庆市大足区国土资源局2014年4月发布的《关于划定矿区的范围修复》，划定矿区分为六个拐点，开采高度为+440.0m～+350.0m，矿区面积为0.0566km²，矿石为石灰石，年生产能力为30万吨[3]。按照国家安监局39号《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》的要求，露天煤矿的采高不宜高于60.0m，而在矿区的实际最高处为+433.0m，因此本工程将顶部3.0m作为顶层，故本设计采高为+433.0m～+370.0m[4]。

(2)地质概况

①地形地貌

矿区边坡属于剥蚀溶蚀背斜丘陵、山坡地貌。最高部分位于西南矿区东侧的山顶，海拔+435.0m[5]。最低部分位于矿区西北部，海拔+350.0m，相对高差85.0m。该地区总体地势东南高西北低，地形坡度10°～25°，自然坡度稳定。地表水自然排水条件良好。

②气候

矿区属亚热带润湿天气，夏季酷暑多雨，冬季阴寒、多雾。年平均气温在18℃，降水量平均在10000.0mm以上，5～10月为多雨季节，以西南风为主，最大风速2m/s。

(3)边坡概况

①边坡基本情况

经过数年的采矿，各种用于开采的机械设备上山的公路已延长到+415m。目前矿井已有6m高的梯级，采空区为85°左右的高斜坡，矿井底有部分积水和小块浮石块。矿区斜坡斜度为10°～25°，某一采区两边的岩矿层趋向于同一斜坡，从而造成了斜坡的倒斜度。从南到北都是一个切线斜坡，倾斜角度比斜坡小。大足县古龙石灰岩矿区的边坡如图1。

图1 大足县古龙石灰岩矿山边坡卫星图

②坡面角及边坡角

嘉陵江组三叠纪三期（T1j3）中的石灰岩是一种坚硬的岩石，其矿床呈119°∠6°，斜度70°。

③工作平台

依据采矿装备和地质情况，可以计算出工作面最大的宽度为20m。安全台面：4m以上。

④爆区周边环境

矿区周围无重要建筑物。根据现场观测，矿区西部有一水库，最近距离距矿区约68m。矿山周边200.0m范围内无需拆迁的建筑和保护对象。

⑤边坡矿岩的物理力学参数边坡的矿岩物理参数见表1。

表1 矿岩的物理力学参数

2.边坡爆破安全防范技术措施设计

(1)爆破网路的安全设计

①预裂爆破网路设计

在露天边坡预裂爆破中采用微差起爆方式，并对爆破网路进行串联，为达到最佳的起爆效果，孔内、孔外选用了不同的导爆管：孔内选用13段ms延时雷管，延时时间大约在650ms；孔外选用3段ms延时雷管，延时时间大约为50ms。点火时，采用发爆器激非电导爆管。

②中深孔爆破网路设计

在露天中深孔爆破中，使用非导电微差式爆炸网络，在远离边坡的其他阶段爆破时，连续两个钻孔同时爆炸，当接近边坡时，则采用单孔单爆。在炮孔内使用13段ms延时雷管，延时时间约为650ms；在炮孔外使用3段ms延时雷管，延时时间约为50ms，而在每一列之间采用相同的5段ms延时雷管，延时时间约为110ms。依靠延时挤压的效果，可达到爆破均匀、大块率降低的目的，并能降低地震效应，降低空气冲击波的强度，降低飞石块的位移。点火时，采用发爆器激非电导爆管，起爆网路如图2所示。

图2 爆破网路图

依据《爆破安全规程》导爆管爆破网路的设计应按照规定进行设计和进行爆破后的检查。

(2)爆破填塞的安全设计

①爆破堵塞的作用

炸药产生的能量会由于炮孔堵塞的缘故而长时间作用在炮孔内，不仅如此，炮孔的堵塞可以使爆生气体聚集在一起从而保持一种高强度长时间的状态作用于孔壁，充分利用爆炸产生的能量，来降低在爆破时使用的炸药量。

②爆破堵塞的安全设计

A.堵塞长度的计算

利用含水量在9.5%左右的沙质物作为堵塞物，堵塞长度为抵抗线的2/3。预裂爆破和光面爆破的抵抗线分别为2.76m和4.64m，经计算预裂爆破和光面爆破的堵塞长度约为2m和3m。

B.堵塞的注意事项

依据《爆破安全规程》。

(3)爆破警戒和信号的安全设计

①爆破警戒

在露天边坡爆破的过程中，应计算露天边坡爆破产生的冲击波和爆破产生的抛掷物之间的允许安全距离，在人员层面和露天边坡爆破点层面，露天边坡中深孔爆破应保证其正面不少于350m，周围不少于200m的最小安全距离。在装药结束，对于起爆人员，若不能做到及时联系，应设置专人负责爆区现场警戒工作。

②信号

依据《爆破安全规程》，在露天边坡爆破作业期间，应组织人员进行露天边坡爆破周围的疏散和现场检查。警笛声作为一种提供爆炸信号的手段，可以清楚的让露天爆破作业区的人员和附近的其他工作人员听到爆破前发出“滴、滴、滴”的警笛声。

露天边坡爆破，为保证安全将会有5min的爆后冷却时间，检验员方可进入边坡爆破作业现场，对于是否有盲炮产生无法确认时，则必须等待15min后对边坡爆炸区域进行检查。

(4)盲炮的安全防范设计

盲炮的处理是解决盲炮事件的关键，发现盲炮后，要第一时间进行处理，根据盲炮周围环境特点及最小抵抗线变化情况可选择两种处理方式，即再次起爆和回收炸材。

(5)其他安全技术措施

①爆破振动的安全防范措施

A.把质点振速控制在允许值以下采用少装药、采用65ms间隔微差起爆的方法；

B.减小一次爆破量，使每一次的爆破的炸药用量都是合理的，杜绝单孔超过最大量装药，即光面爆破时最大段装药量应控制在126kg之内，预裂爆破最大段装药应控制在200kg内；

C.突出重点保护点，就算是单孔爆破也需做好防护设计，仔细检查爆破孔与被保护建筑物的最小距离。

②降低空气冲击波和噪声的措施

A.构筑防护桁架

B.沙袋阻波墙

3.边坡爆破施工安全防范管理措施设计

(1)设计原则

爆破施工应遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，落实企业的主要责任。以职业病防治和边坡爆破施工危险因素的安全管理为基础，核心是安全生产，建立安全管理体系，提高安全管理水平，预防和减少安全事故，保证生产经营的正常运行；建立安全生产规章制度，控制风险，降低风险。

(2)建立安全管理组织机构

图3 安全管理组织机构

(3)建立安全规章制度

依据《爆破作业人员资格条件和管理要求》进行安全培训制度的制定。从事爆破工作的技术工人应持有《爆破作业人员许可证》，并持有《注册安全工程师》；爆破作业单位有义务和责任组织或者委托机构对没有获取《爆破作业人员许可证》的露天边坡爆破工人进行培训，且安全技术的培训时长不得低于240学时；初次申请《爆破作业人员许可证》的爆破三大员应参加不少于72学时的安全技术培训；凡持有《爆破作业人员许可证》者，必须每年接受40课时以上的持续教育；已取得《爆破作业人员许可证》的爆破员、安全员每年应参加不少于20学时的继续教育培训；

(4)边坡爆破施工安全应急管理

在露天边坡爆破时应根据相关的法律法规建立相应的安全应急管理措施，设立事故应急管理人员，并根据其自身的安全生产特征，组建专门的应急救援人员。在发生安全生产事故时能及时的响应事故的应急救援，减少人员的伤亡和财产损失。

4.结论

本论文依据边坡爆破施工以及安全防范有关的法律法规、规章制度，通过理论分析和工程类比的方法对大足县古龙碎石厂石灰岩矿山边坡进行边坡爆破施工安全防范设计。得出以下结论；

（1）边坡爆破网路安全防范设计，为了保证边坡的稳定性，避免爆破产生的冲击波和振动给边坡带来影响，因此在预裂和中深孔爆破中均运用毫秒延时爆破，从而保证边坡的稳定性。

（2）爆破填塞的安全防范设计，爆破填塞可以提高爆破的效果，合理的填塞可以达到最优的爆破效果。故本次设计分别对预裂爆破和中深孔爆破进行了2m和3m的堵塞。

（3）盲炮的安全防范设计，对预爆破中的盲炮需要采用再次起爆或者回收炸材的方式进行处理。