試論露天礦山爆破技術對礦山安全的影響

丁國忠

礦產資源是現代社會生產、生活中不可缺少的一部分，在當前社會經濟發展水平不斷提高的背景下，對礦產資源的需求量大量增加。在此背景下，為滿足社會對礦產資源的日益增長的基本需求，礦山生產能力隨之增加。礦山開采，首先要通過礦山爆破把礦石從巖體中剝落下來和對礦體頂板圍巖進行剝離，并按工程要求爆破成一定的爆堆，破碎成一定的塊度，為隨后的鏟裝、運輸工作創造條件。礦山爆破技術隨著礦山工程的建設得到了迅速的發展，不同的爆破方式對于開采成本有著很大的影響，在礦山開采全過程中，爆破成本約占總成本的20%。根據礦山的巖石結構選取特定的爆破方式既可以改善爆破效果，還能節約開采成本。但在當前礦產資源開發利用過程中，要保證礦產資源生產能力處于持續提高狀態，關鍵在于改進爆破技術，既要持續加大爆破范圍，又要適當增加爆破頻率。但隨著爆破規模和次數的增多，相關的問題隨之增加，如振動危害性增強，對鄰近建筑物結構產生了不可修復的損傷，且對礦山安全構成了威脅。因此，在礦山資源開采過程中，應加強露天礦山爆破技術對礦山安全的影響研究，以有效控制礦產資源生產過程，滿足礦產資源生產需求的同時，保障礦山安全運行。

1 露天礦山爆破技術及其對礦山安全的影響

1.1 常見露天礦山爆破技術類型分析

在礦產資源開發生產過程中，露天礦山爆破技術是礦產資源生產力提高的關鍵，使得露天礦山爆破技術應用相對廣泛，具體包括以下幾類：

（1）光面爆破技術。在礦產資源開發過程中，光面爆破技術應用十分廣泛，具體是在爆破區域內設定保護層，隨后通過爆破切割方式來清除保護層的爆破技術，常見于露天礦產資源開采中，具有保護邊坡穩定性的優勢，這使得光面爆破技術應用常見于巖石結構穩定性高且硬度中等及以上的巖層中，可以形成平整光滑且結構穩定性高的邊坡。

（2）預裂爆破技術。預裂爆破技術在礦產資源開發中的應用，具有工程量大、工期長、成本高等顯著的缺陷，但在各類型邊坡形成時，一旦遇到劣質土質，預裂爆破技術的應用價值則極易體現出來，具體是遭遇質地不堅硬的巖層、破碎帶等不良地質條件時，預裂爆破技術可以形成結構相對穩定的邊坡，便于保證礦山安全。

（3）深孔微差爆破技術。在露天礦山資源開采過程中，除了上述光面爆破技術、預裂爆破技術，深孔微差爆破技術應用也十分常見，其優勢降低炸藥能量釋放功能，以降低爆破振動，從而可以避免對礦山結構及周圍建筑物構成損傷。同時，通過微差起爆，可以在合適延時范圍內，充分利用爆炸應力波來保證切向裂隙發育成熟。不僅如此，在深孔微差爆破技術應用中，可以通過先響炮孔來為后響炮孔創造自由面，從而可以有效降低炸藥單次耗量，減少爆破振動有害效應。除此之外，深孔微差爆破技術應用中，可以通過二次碰撞破碎來降低爆破有害效應，從而可以在改善爆破效果的基礎上，降低爆破成本，為礦產資源開發綜合效益的提高奠定良好的基礎。

1.2 露天礦山爆破技術對礦山安全的影響

露天礦山爆破技術是礦產資源生產中常用技術，隨著礦產資源需求量的增加，露天礦山爆破技術應用頻次增加，這使得露天礦山爆破技術對礦山安全造成了巨大的威脅，具體包括以下幾點：

（1）爆破參數方面的影響。在礦山資源開采工作不斷推進中，爆破設計人員應考慮不同礦區的巖層結構及巖石性質，科學確定爆破參數，具體包括起爆方法、爆破規模、單響藥量等。為此，爆破設計人員應通過勘察或者查閱資料等方式，充分了解礦山工程現場地形地質條件，以確保各類參數的科學合理性。依據目前礦山的爆破參數，通過統計爆破大塊率定量評價爆破效果，計算出主要爆破參數與大塊率的關系，進而分析爆破成本。大塊率不僅會影響到爆破成本，還會影響到鏟裝成本、運輸成本和二次破碎成本。其次就是對爆破參數進行優化，尋找最佳的爆破方案。露天礦山爆破一般要求爆破后爆堆集中，塊度均勻，并控制大塊率，結合這些要求，再考慮到降低爆破成本，一般要從臺階高度、填塞高度、裝藥長度、裝藥結構和起爆方法、延遲時間、起爆網絡等參數入手來優化。在此過程中，一旦爆破設計人員缺乏相應的專業素養，極易導致爆破參數不合理，進而增加露天礦山爆破安全隱患。尤其是在最終邊坡形成時，不科學合理的爆破參數會導致切割面不平整，嚴重情況下會出現爆破損傷層延伸情況，一旦此損傷延伸到保護層，會導致最終邊坡結構穩定性下降，對礦山安全構成威脅。

（2）爆破人員方面的影響。露天采礦工作是一項危險系數高的工作，往往對作業人員具有較高的專業素質和安全技能要求，具體是要掌握扎實的專業知識，還要兼顧各類工程機械性能，并具備一定的實踐經驗，才能規范有序開展具體工作的同時，以此有效應對突發事件來保證生產工作的安全性。但事實上，當前礦山工作人員的素質與能力普遍存在難以勝任實際工作的狀況，從而增加了露天礦山爆破的危險。部分爆破工程技術人員在實際的爆破設計中，往往是按照經驗進行操作，在此過程中并沒有綜合考慮工作面的實際情況，導致諸多隱患控制不足而增加了礦山安全事故發生概率。除此之外，由于礦山爆破作業人員缺乏相應的專業素質，導致其在爆破作業時可能出現一系列問題，如操作有誤、爆后檢查工作質量不高等，這給后續礦山生產工作安全進行埋下巨大安全隱患。

（3）爆破器械材料方面的影響。在露天礦山爆破作業之前，相關技術工作人員應對爆破所用器材進行細致的檢查，以保證爆破作業安全進行。在此期間，爆破作業人員沒有嚴格按照要求進行逐項檢查電雷管橋絲、電子雷管芯片等，都可能出現盲炮、爆破效果差等問題，以盲炮為例，一旦發生此類問題，會增加礦山安全風險發生概率，并可能威脅現場作業人員的生命安全。再比如爆破效果差，會導致爆破堆積形狀不良，不利于礦山開采工作安全、有序進行。

2 露天礦山爆破技術在礦山開采中的應用現狀問題分析

2.1 缺乏對露天礦山爆破技術應用的系統性研究

露天礦山爆破技術應用在礦山資源開采中，爆破技術工作人員往往要綜合考慮多項因素，以保證爆破參數的科學合理性，進而才能保證礦山安全，并提高礦產資源生產效益。但事實上，在我國礦山領域對露天礦山爆破技術的研究出現了方向錯誤，重點研究爆破效果的作用，而忽視了爆破作用的安全性研究。而在當前爆破頻次和爆破量增加的情況下，最為關鍵的是爆破安全，做好此專項研究工作，就可以在爆破期間降低不當爆破對礦山安全的負面影響，并可以結合具體研究來落實相應的安全防御措施，進而才能提高礦山安全性。但事實上，當前我國在露天礦山爆破技術應用研究方面，局限于爆破效果的優化，并沒有系統地研究爆破安全隱患，具體包括爆破作業構成的威脅、爆破作業安全防御措施研究等，都是當前露天礦山爆破技術應用研究中比較缺乏的，進而難以保證露天礦山爆破技術應用安全效果，不利于保障礦山安全開采。

2.2 工作人員思想層面缺乏重視

在礦山開采過程中，露天礦山爆破技術應用要發揮出應有效果，關鍵在于保證整個爆破作業的安全性，這是提高礦山開采效率，并保證現場作業人員安全的基礎和重要保障。因此，在礦山開采中爆破作業之前，往往會展開針對性強的安全教育培訓工作，并在此領域加大了相應的投入力度。與此同時，國家及相關行業也針對露天礦山爆破技術安全應用出臺了一系列的政策和管理措施，為露天礦山爆破技術安全操作提供了指導意見。但在露天礦山爆破技術實踐應用中，現場作業人員普遍缺乏相應的安全意識，正因思想層面的不重視，導致其在實際的操作中頻繁出現經驗性操作，并非是嚴格按照標準要求進行規范作業的，從而極易增加礦山安全事故。

2.3 缺乏完善的應急救援體系

在礦山作業過程中，爆破作業人員安全意識和技能是影響礦山安全的重要因素之一。但在礦山爆破作業過程中，礦山安全事故是難免的，原因在于在工程作業期間，意外是不可避免的，這將對礦山現場作業人員的生命健康安全構成嚴重的威脅。但基于某種角度而言，礦山意外作業事故是可以避免的，但要礦山作業單位建構完善且有效的專項應急救援體系，才能有效應對各類意外事件，保障礦山安全作業。但事實上，當前礦山單位仍然缺乏完善的專項應急救援體系，導致在具體意外事件發生之后，不能及時采取有效的專項措施進行處理，導致意外事件因為處置不及時而造成了不必要的二次傷害。

3 露天礦山爆破技術在礦山安全作業中應用的優化對策分析

3.1 加強對露天礦山爆破技術應用的系統性研究

近年來，隨著我國對露天礦山爆破技術研究的深入，已經形成了安全系統工程這一新學科，其研究內容是針對爆破作業中各個作業環節的特點，深入研究其中潛在的安全性問題，并進行相應的安全風險評估，隨后根據評估結果來探尋有效的專項應對方案，以確保爆破作業可以在礦山開采中安全實施，提高爆破作業安全水平的同時，保證礦山資源開采效率。通常而言，制定科學的爆破方案，應做好相應的現場勘查和資料分析工作。在實踐中，爆破作業人員需要結合礦產資源開采規劃，并充分考慮采礦工作面的實際情況，制定出科學合理的爆破計劃、爆破規模等爆破參數，在此期間，相關工作人員應保證各項爆破參數的科學性、有效性，為爆破后排險、鏟裝作業等預留充足的時間，可以降低爆破后的安全隱患，以大幅度提高礦山爆破作業的安全水平。為了加強爆破效果，達到爆破的塊度要求，裝藥結構可采用柱狀連續裝藥結構，起爆方法采用導爆管雷管起爆，對于沒有雷管感度的炸藥可以使用起爆彈進行起爆，將雷管插入起爆彈內，保證雷管的聚能穴朝上即可引爆炸藥。在爆破設計過程中，爆破作業人員除了考慮上述因素外，還要重點考慮礦山區域內的氣候、地質等，若爆破作業范圍過大，還要深入現場調查周圍狀況，科學確定爆破工作中的各類影響因素及制約因素，切實提高爆破方案的科學合理性和有效性。尤其是針對復雜條件下的礦山爆破作業，在爆破作業方案制定時，應鼓勵多名專業技術人員進行設計，且要做好相應的集體論證工作，待各專業技術人員一致評判爆破作業方案具有可行性和可操作性之后，才能將其投入礦山爆破作業中，以提高礦山爆破作業的安全性。以鐵硫礦爆破方案為例，在爆破作業期間所用技術常見于深孔微差爆破技術，由于此技術應用過程中，各個起爆環節中的起爆量較小，可以有效控制起爆的安全性。為此，在爆破作業過程中，可以采取高精度的毫秒導爆管進行作業，從而可以有效提高起爆控制效果，通過這種方式，既可以保證起爆作業人員的安全，又可以降低對周圍環境的負面影響，進而可以保證礦山安全，切實提高礦山爆破作業的綜合效益。

3.2 加強安全教育培訓力度，落實責任制

礦山爆破作業具體由人員負責操作，意味著爆破作業與人員的安全意識及技能水平密切相關。為此，在爆破作業期間，應將安全教育培訓工作融入作業全過程，既要做好爆破作業前的安全教育，又要做好爆破作業之后的安全教育及總結，以全面增強現場作業人員的安全意識，并提高其安全技能水平，為高效、安全開展爆破作業奠定良好的基礎。嚴格按照設計要求進行施工；確保充填質量和密度；加強各關鍵爆破點的崗哨警戒工作；爆破前將設備和人員撤離到爆破安全區內；起爆人員要進入掩體加強自身安全。此外，研究爆破作業安全事故，可以發現違規作業和惡劣條件是爆破作業事故的主要因素。為此，通過安全專項教育培訓提高作業人員安全意識、安全技能水平的基礎上，應積極落實安全生產責任制，一方面可以有效增強相關人員的工作責任心，另一方面可以幫助相關人員明確自身的權利與義務，以便各項作業流程規范有序落實到位，切實提高礦山爆破作業安全性。同時，在安全生產責任制執行的前提下，一旦出現問題，可以結合責任制來找到責任人，以便及時采取措施進行整改問題，從而能夠避免事故的擴大而增加損失。

3.3 建立完善的專項應急救援體系

專項應急救援體系建立是降低礦山爆破作業安全事故發生概率的重要基礎和保障，也是當前礦山安全作業的重要內容之一。通常而言，完善的專項應急救援體系包括日常作業安全演練、突發狀態高效處置兩個方面。首先，在日常作業安全演練方面，礦山應根據礦山爆破作業形勢要求，定期組織相應的安全演練，確保相關工作人員時刻保持較高的安全意識，并掌握相應的安全技能，才能自覺規范地落實礦山安全措施，一定程度上可以提高礦山爆破作業的安全性。其次，突發狀態高效處置方面，要求管理人員和技術人員在日常加強充電學習，做到科學管理和正確操作，以降低突發狀況所帶來的危害降至最低。

3.4 引進高科技的指導

在現代高科技指導下實施的礦山爆破作業方案，可以大幅度提高礦山爆破作業安全水平。但事實上，我國在此領域與發達國家相比，仍然存在一定的差距，一方面是我國在礦山爆破歷史數據記錄保存方面存在一些工作缺陷，導致技術實施缺乏相應的參考數據；另一方面是缺乏技術領域的研究人員，使得新技術引進爆破作業中的深度和廣度不夠。具體來說，我國礦山爆破作業中，由于爆破技術人員更加關注爆破過程的研究，忽視了爆破作業之后的礦山安全影響研究，從而導致相關數據收集不足，難以為后續深入研究同類型作業提供有價值的參考數據。而在實踐中要做好此項工作，應加強數據收集工作的重視，并在爆破作業之前，必須加大相應記錄設備的投入力度，做到完整記錄爆破作業期間的產生的各項數據，具體包括地震波變動數據、空氣波數據、聲波數據等爆破過程中的數據，還要記錄爆破作業完成之后的震動數據、崩射情況數據等。尤其在爆破作業之前進行了巖石切割作業，還要做好巖石切割作業數據的記錄工作。但不可否認的是科學技術數據的記錄，是一項乏味且復雜的細致工作，要求相關人員認真記錄數據，為后續工作提供優質的精準數據。此外，根據不同爆破作業產生的數據，引進相關的分析儀器、軟件，以期通過準確的數據和高新技術的合理使用，準確、科學地預測爆破后果，切實提高爆破效果，并降低爆破成本，為實現礦山安全和提高生產效益奠定良好的基礎。

4 結語

綜上所述，在礦山開采過程中，爆破作業至關重要。但隨著礦山開采力度的增加，爆破作業力度和頻次不斷增加，使得露天礦山爆破技術對礦山安全的影響日漸突出。為此，在礦山資源開采過程中，應加強對露天礦山爆破技術應用的系統性研究，并要建立完善的專項應急救援體系，才能推動礦山安全工作的進一步發展，為我國采礦事業的持續發展奠定良好的基礎。