矿山建设中安全施工问题及对策分析

张发亮

（安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司，安徽 马鞍山 243184）

1 引言

在全球能源供应日益紧张的背景下，国内煤炭价格上涨，越来越多企业开始投入矿山建设中。目前，行业对矿山安全施工的研究多集中在施工方法上，对施工问题与对策的研究甚少，本文重点分析矿山建设特点，并结合实际案例，对矿山爆破施工的安全技术条件进行说明，通过规范爆破参数等做法，为安全施工提供创新路径。

2 矿山建设的特点

矿山项目普遍具有技术性、复杂性的特点，其中，地下部分包括井巷施工和硐室施工，地面部分包括设备安装、设施安装。该类项目与其他项目的区别主要体现在以下方面：首先，是施工环境较为恶劣、施工难度大；其次，是井巷施工往往需要进行爆破，危险系数高；最后，是极易受到设备和人为因素影响，导致施工效果无法达到预期[1]。由此可见，要想使项目顺利竣工，关键是要对矿山施工期间较为常见的风险有所了解，加大安全管理力度，确保潜在问题可尽快被发现并得到解决，由此为人员安全及施工质量提供有力保证。

3 影响矿山建设安全的因素

3.1 环境因素

对矿山项目进行施工期间，应密切关注现场环境，并采取恰当手段进行优化，例如，严格控制井下煤尘、瓦斯浓度，为施工人员营造安全施工环境。

3.2 设备因素

新时期，矿山项目所具有机械化水平大幅提升，虽然机械设备的加入，可在极大程度上改善施工质量及效率，但机械化施工同样存在明显的不足，即一旦设备损坏或老化，不仅施工效率会受到影响，施工安全性也会大幅降低。另外，若施工方所购入设备性能不符合要求，将提高漏电、火灾等事故发生的概率，甚至会引发爆炸，导致人员安全、生态环境受到威胁。

3.3 材料因素

矿山项目的施工环境相对恶劣，出现突发情况或安全事故的概率极高，因此，施工方应根据现场情况，提前制订相应的安全防护方案，通过购入安全防护材料等方式，为现场人员的安全提供全方位保护。

3.4 人员因素

众所周知，施工人员的能力及水平通常会给项目质量、安全性产生巨大影响，若施工人员存在缺乏安全意识、专业能力不足等问题，将使矿山发生风险的概率大幅增加。

4 矿山建设所面临施工问题及解决方案

4.1 施工问题

4.1.1 巷道曲率半径不合理

现行规定明确指出，矿山巷道曲率半径应在13～16 m。然而，调查发现，仍有一部分矿山将曲率半径设定为8 m，由此而带来的问题主要体现在以下方面：一是金属丝磨损速度加快，导致项目安全系数大幅降低；二是巷道存在局限性，致使交通工具无法发挥出应有作用[2]。

4.1.2 工作面施工安全性差

矿山工作面所存在安全隐患如下：（1）若边坡设计不符合要求，将增加运输风险；（2）若明挖斜井尺寸不合理，将提高安全事故发生率，使现场人员财产、生命安全受到威胁。现阶段，国内多数矿山仍沿用双向开采的模式，该模式存在极为明确的缺陷，一方面，该模式会给巷道底板的稳定性造成不利影响，另一方面，矿柱所承受压力极大，通常无法为地面、矿山提供支撑，导致后续工作难以顺利推进。

4.1.3 巷道不符合现场情况

巷道腰线的作用主要是对巷道高度加以控制，若腰线设计与现场情况不符，不仅会影响巷道高度，还会增加边坡控制难度，进而引起不必要的问题。

4.1.4 其他不安全因素

作为矿山项目极为重要的部分，车场设计是否科学，通常会给日后的生产和运营产生深远影响。目前，仍有少数设计人员未能意识到车场的作用，随意设置车场弯道，导致司机无法及时发现障碍物，增加行车风险。实践经验表明，车场轨道距离应控制在1.4 m左右[3]。实际施工中，为降低项目成本，施工方往往会对轨道距离进行调整，导致车辆无法正常行驶，只有严格控制轨道间距，才能使运输作业所具有安全系数得到大幅提高。

4.2 解决方案

4.2.1 保证巷道曲率半径合理

除特殊情况外，均应将巷道弯头控制在约12 m，并根据现场情况调整车场位置，确保司机能够及时接收到相关信息，为施工所具有安全性提供保证。

4.2.2 对采矿工作面进行优化

施工方可以通过以下方式优化工作面，从而达到规避风险、提高安全性的目的：首先，对切眼开口操作进行规范，根据现场情况，不断调整切口方向、长度等参数，保证切口与安全施工所提出要求高度契合，促使采矿工作沿倾斜方向不断延伸；其次，对回采工作面进行施工时，重点考虑运输巷拔口，使巷道布局更加合理；最后，如果现场存在急倾斜矿层，则应根据实际坡度确定倾角，以免坡度不符合要求导致矿层压矿。

4.2.3 结合实际设计矿山巷道

对矿山进行施工期间，应对巷道中线、腰线进行控制，沿中线、腰线设置多个测量点，相邻测量线距离均为0.4 m，由施工人员手持测量仪进行测量，保证现场所开展施工活动，均具备良好的可靠性与安全性[4]。

4.2.4 全方位管控不安全因素

矿山项目性质较为特殊，建设期间发生安全事故的概率极大，要想降低风险发生率，关键是要准确把握潜在危险，结合现场情况、施工要求，提前拟定切实可行的预防及规避方案，为安全施工奠定良好基础。

1）加大安全管理力度

分析可知，矿山项目出现安全事故的原因，主要是施工方过于追求短期效益，而忽略了安全管理的重要性。由此可见，要想提高项目安全性，关键是要提高安全管理及相关工作的站位，确保防范措施能够得到贯彻落实。如果条件允许，施工方可聘请第三方机构前往现场，对潜在安全隐患进行全方位排查及整改，通过事前、事中与事后管理相结合的方式，将安全问题发生概率降至最低。

2）全面检查重点项目

矿山施工流程相对复杂、危险系数极高，提前对爆破、井巷等项目进行检查十分重要。施工期间，应当将责任落实到个人，确保管理人员能够全身心地投入工作中，密切关注现场情况，及时发现并消除潜在风险，为项目安全性提供保障。

3）提前评估项目风险

以矿山项目常见风险为依据，确定事故多发区，分别对各区域的风险进行评估。据统计，矿山施工期间较为常见的风险，主要包括设备伤害、气体中毒及爆炸，鉴于此，施工方应将重心放在吊装管理、顶板支护上，同时对爆破作业进行规范，为现场人员的安全提供有力保护。

5 实际案例

某地计划挖设井工三矿斜井，项目断面高度为3 700 mm、宽度为5 200 mm，净断面积约为18 m2，掘进长度在2 400 m左右，要求施工方沿下坡方向施工。现场情况见表1。

表1 地理位置

由于斜井断面呈矩形，施工方计划采取直挖法进行施工，另外，考虑到现场浅表土以黄土为主，土层稳定且不存在地下水，故决定通过循环切割法进行掘进。前期准备阶段，施工方分别针对爆破和运输环节制订了安全施工方案。

5.1 爆破施工

5.1.1 选择炸药

本项目所使用爆破炸药为矿山专用3#乳化炸药，由电雷管进行引爆。炸药的药卷尺寸是200 mm×30 mm，单卷为200 g。要求有关人员正向连续装药，按照编号放置雷管，保证脚线完好，装药工作结束后，将炸药装入防水套，以免导线、雷管或炸药受潮，进而出现拒爆的情况。

5.1.2 确定爆破参数

施工方可使用式（1）计算炸药消耗总量：

式中，Q为炸药消耗总量；q为炸药单耗量；s为爆破断面的实际面积；τ为炮眼深度的平均值，本项目取1 m；η为炮眼的利用率，通常在80%～90%。

随后，便可以对循环炮孔的数量进行计算，相关公式如式（2）：

式中，N为炮孔数量；τex为药卷实际长度，本项目取值为200 mm；τL为炮眼装药系数的平均值，通常处于0.72～0.84；mex为药卷具体质量。

待上述工作告一段落，便可对炮孔深度进行计算：

式中，L为炮孔深度；Lm为每日/每月计划前进尺寸；M为每月工作天数；N代表每日完成循环数；η1为正规循环率。

计算结果见表3。

表3 爆破条件

5.2 运输施工

在本项目中，装岩运输耗时可占驱动周期的30%～35%，考虑到运输速度往往会给施工进度产生巨大影响，因此，施工人员应在主运输掘进的过程中开展辅助运输作业，将施工所需物料、设备运往工作面。掘进斜井所适用悬臂掘进机的型号是EBZ-160，装载能力最大可达3 m3/min，能够满足施工要求。另外，现场配备输送机的运输能力为620 t/h。通过分析可知，系统运输能力、装载能力均符合现场情况，因此，除特殊情况外，无须新增设备。

6 结语

基于矿山建设中的安全施工问题，结合实际案例，研究安全施工方案，通过计算巷道曲率半径、优化采矿工作面，对矿山巷道进行重新设计，使安全施工问题得到解决。在研究过程中，也重视增加安全管理力度，做好风险全面评估与检查工作，确保矿山建设按照预期合同完工。结果表明，将安全施工措施应用在矿山建设中具有良好效果，不仅可以能够确保施工作业规范性，加快施工进度，还能够准确识别与控制施工中存在的风险，研究结果可应用在矿山施工领域中，为安全施工方案选择提供参考。