唐良勇

(重慶國能探礦權(quán)采礦權(quán)評估有限公司)

非煤露天礦開采的安全保障體系構(gòu)建

唐良勇

(重慶國能探礦權(quán)采礦權(quán)評估有限公司)

我國非煤露天礦山發(fā)展迅速，但由于企業(yè)對利益的追求，安全問題受到不同程度的忽視，導(dǎo)致安全事故越來越多。在綜合分析我國非煤露天礦山安全現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，詳細介紹了Safety Case的概念、發(fā)展史、結(jié)構(gòu)與作用，然后結(jié)合我國非煤露天礦山的實際情況，以Safety Case作為整體的研究框架，制定出了相關(guān)的安全保障體系,以期實現(xiàn)礦山生產(chǎn)本質(zhì)安全。

Safety Case 非煤露天礦山 安全保障

隨著礦產(chǎn)資源開采的強度加大，帶來了一系列的安全環(huán)保問題，因此而導(dǎo)致了較多的安全環(huán)保事故。我國礦山的開采形式主要有2種：露天開采與地下開采。露天開采受空間的限制較少，可采用大型機械設(shè)備，從而大大提高開采強度和礦石量；勞動生產(chǎn)率高，一般為地下開采的5～10倍；礦石的損失貧化小；基建時間約為地下開采的1/2，勞動條件好，作業(yè)相對安全。雖然露天開采比地下開采更容易實施，但是安全問題較多。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較大的粉塵危及工作人員的身體健康，作業(yè)車輛產(chǎn)生大量的尾氣逸散到大氣中污染空氣，廢石場中的有害成分在雨水的作用下流入江河湖泊，污染土壤、水域，廢石場占據(jù)較大的土地資源等。隨著露天礦山開采規(guī)模的加大以及大型機械設(shè)備的運用，露天礦山開采的安全顯得越來越重要，所以，有必要建立露天礦山安全保障體系，確保露天礦山各項工作正常、安全、有效地運轉(zhuǎn)。

1 研究方法

Safety Case(安全案例法)作為設(shè)施風(fēng)險評價與安全管理的一種手段，最初源于核工業(yè)，并得到廣泛應(yīng)用。Safety Case是一種基于證物的文書框架，能夠為一個系統(tǒng)在特定環(huán)境下以可接受的安全水平或者可容忍的風(fēng)險水平來實現(xiàn)特定功能提供可信和有效的論據(jù)。

自上個世紀(jì)后期，該方法在英國海洋設(shè)施風(fēng)險評價與安全管理中得到推廣，可以使設(shè)施的個體風(fēng)險降低70%。在國外很多工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)中，如軍事系統(tǒng)、石油工業(yè)、鐵路運輸業(yè)、核工業(yè)等明確要求了Safety Case，并且在其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)現(xiàn)同等意義的要求，例如興起的國際電工委員會(IEC)61508的“功能安全評估”，歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN)292機械指令的“技術(shù)檔案”，DO178B在電子設(shè)備中的“成就綜述”[1]。

Safety Case作為安全管理的一種手段，在國外得到了廣泛的應(yīng)用，并嘗試用于煤礦的安全管理中[2]。我國相關(guān)學(xué)者也將該方法應(yīng)用于尾礦庫安全，取得了較為顯著的安全提升效果[3-4]。本文將Safety Case應(yīng)用于非煤露天礦山開采，制定出非煤露天礦山的安全保障體系。

1.1 Safety Case的結(jié)構(gòu)

Safety Case結(jié)構(gòu)是由需求(Claim，也就是安全目標(biāo))、論據(jù)(Arguments)及證據(jù)(Evidence)3個主元素組成。需求是系統(tǒng)或子系統(tǒng)的屬性。證據(jù)(Evidence)是支持安全論據(jù)的，可以是有科學(xué)依據(jù)和預(yù)先研究基礎(chǔ)的事實，假定或者源自下個層次的輔助論據(jù)，作為安全論點的基礎(chǔ)，可以是事實、假設(shè)或子要求(比如已建立的科學(xué)原則)等。論據(jù)(Arguments)是證據(jù)(Evidence)到要求或目標(biāo)(Claim)的鏈接，可以是確定性的、蓋然論的或定性的。論據(jù)(Arguments)為Safety Case提供結(jié)構(gòu)，而證據(jù)(Evidence)為論據(jù)提供事實依據(jù)，證據(jù)則是支持論據(jù)。 Safety Case的結(jié)構(gòu)及元素組成見圖1。

1.2 Safety Case的作用

(1)研究并識別系統(tǒng)存在的不安全因素，建立結(jié)構(gòu)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，整合與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)信息。

(2)Safety Case給出系統(tǒng)能夠保證安全運作的理由，也就是承諾保證系統(tǒng)從建立、試運行、運行到最終結(jié)束，整個生命周期內(nèi)的安全；一個高質(zhì)量的Safety Case，應(yīng)該讓所有與本系統(tǒng)有關(guān)的人有充分的理由相信系統(tǒng)有良好的安全性。

圖1 Safety Case的結(jié)構(gòu)及其元素組成

(3)為許可證發(fā)放機構(gòu)以及授權(quán)部門提供輔助決策。

1.3 典型的Safety Case結(jié)構(gòu)模型

圖2是一個遞歸的結(jié)構(gòu)，能很好地表示連續(xù)的細節(jié)層次的論點[5]。該結(jié)構(gòu)可以演變成為項目的生命周期。最初的子需求實際上可能被設(shè)計成為目標(biāo)，但是隨著系統(tǒng)的發(fā)展，子系統(tǒng)可能被事實或者基于現(xiàn)實系統(tǒng)的更加詳細的子系統(tǒng)所代替。針對不同的子目標(biāo)，結(jié)合相關(guān)的法律法規(guī)、技術(shù)、工藝以及裝備等給出相應(yīng)的解決方案，使得整個系統(tǒng)得到全面的安全保障。

2 非煤露天礦的安全保障體系

我國非煤露天礦山的開采工藝主要包括鑿巖穿孔、巖石爆破、鏟裝運輸、排渣等，這些工藝內(nèi)容涉及到邊坡的穩(wěn)定性、防排水以及降除塵等關(guān)鍵安全點。因此，做好各個工藝以及這些關(guān)鍵安全點的安全保障體系有助于提升露天礦山開采的安全水平。結(jié)合非煤礦山露天采礦工藝以及重大的安全隱患，以穿孔、爆破及邊坡的穩(wěn)定性為例，以Safety Case作為研究的整體框架，針對自然因素、人的行為、物的狀態(tài)以及管理上的缺陷進行分析，制定出露天礦山的安全保障體系。

圖2 Safety Case的典型結(jié)構(gòu)模型

2.1 鑿巖穿孔安全保障

非煤露天礦山的鑿巖穿孔作業(yè)涉及到人員、設(shè)備設(shè)施的安全。其帶來的主要安全隱患：鑿巖穿孔時容易產(chǎn)生粉塵；鑿巖穿孔設(shè)備(如鑿巖機、空壓機等)位置擺放不當(dāng)時，可能會發(fā)生跑車或傾倒等。針對這些事故隱患，按照Safety Case方法，制定了確保露天礦山鑿巖穿孔的安全保障體系。見圖3。

圖3 鑿巖穿孔安全保障體系

通過濕式穿孔鑿巖既能降低粉塵，又能防止鉆頭過熱而加速損壞，由于濕式作業(yè)成本低廉，被絕大部分礦山所采用；當(dāng)遇到惡劣天氣時，如東南方的臺風(fēng)暴雨，西北方的大風(fēng)、冰雪天氣等，為防止在平臺工作的設(shè)備打滑，應(yīng)停止作業(yè)，將設(shè)備移至安全處或者降低鉆孔設(shè)備的高度。

穿孔鑿巖設(shè)備設(shè)施涉及安全的方面主要包括防止鉆孔設(shè)備的傾倒或跑車，鉆孔過程中的零件脫落以及由于長時間持續(xù)工作使得鉆頭的溫度過高而導(dǎo)致設(shè)備不正常運行等。其保障措施主要包括：針對傾倒或者跑車等現(xiàn)象應(yīng)加強支架的穩(wěn)定性穩(wěn)固穿孔設(shè)備，將設(shè)備設(shè)施擺放在合理安全的位置，又不影響其他設(shè)備的生產(chǎn)；在作業(yè)前，應(yīng)加強對設(shè)備的檢查以及平時的維護和保養(yǎng)；在鉆孔過程中，應(yīng)注重設(shè)備的冷卻，譬如加強通風(fēng)或進行濕式作業(yè)，采取非連續(xù)作業(yè)，確定合理的冷卻時間，減少設(shè)備的磨損，延長設(shè)備的壽命。

此階段人員的行為主要是指鑿巖鉆孔工的行為，鑿巖鉆孔工的操作嫻熟度與工作精神狀態(tài)直接影響到鑿巖鉆孔的安全性。所以，應(yīng)確保鉆孔工持證上崗、崗前培訓(xùn)，要求熟練地掌握操作手冊與相關(guān)規(guī)程，對于新員工，應(yīng)采用“師帶徒”的方式進行為期3～5個月的實習(xí)。嚴(yán)禁酒后、疲勞或帶病上崗。

監(jiān)督管理是穿孔鑿巖安全保障體系中的重要一環(huán)，通過制定嚴(yán)格的監(jiān)管制度，加強巡查力度，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境、人員、設(shè)備3個方面存在的安全隱患，通過采取相關(guān)的措施，能夠及時制止事故的發(fā)生。

2.2 巖石爆破安全保障

礦山爆破作業(yè)是礦山的重大安全隱患之一，每年因爆破作業(yè)而產(chǎn)生的安全事故不斷。為保障爆破作業(yè)安全，應(yīng)注重以下幾個方面工作：

(1)做好環(huán)境對爆破器材影響方面的相關(guān)工作。炸藥不能直接暴露在太陽下，并且有的炸藥不具有抗水性，易變質(zhì)失效。所以，遇到惡劣天氣時，應(yīng)有相關(guān)的保護措施，如采取遮陽傘避免直接照射，采用儲存箱保存炸藥，防止炸藥受潮而產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象。

(2)民用爆破器材等相關(guān)的設(shè)備設(shè)施應(yīng)嚴(yán)格按照民爆物品的安全管理規(guī)定進行作業(yè)，應(yīng)有完善的申請報批程序以及嚴(yán)格的領(lǐng)用、使用和清退制度。

(3)爆破作業(yè)人員的行為是爆破作業(yè)安全的關(guān)鍵。爆破作業(yè)之前應(yīng)劃定爆區(qū)的警戒范圍，嚴(yán)禁無關(guān)人員進入爆區(qū)；爆破作業(yè)的操作應(yīng)該嚴(yán)格按照爆破安全規(guī)程進行；爆破后需通風(fēng)，如露天深孔爆破實施后，需要通風(fēng)15 min才能進入工作面進行檢查，發(fā)現(xiàn)盲炮或者其他的安全隱患時，應(yīng)立即上報給爆破技術(shù)負責(zé)人，研究與制定處理辦法。

(4)監(jiān)督管理是爆破安全保障的一個重要支撐。通過對現(xiàn)場的監(jiān)督管理，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在的問題，結(jié)合相關(guān)的規(guī)章制度及技術(shù)要求分析解決，嚴(yán)格記錄監(jiān)管過程，并進行歸檔，有利于后期類似情況的核查與處理。爆破安全保障體系見圖4。

圖4 爆破安全保障體系

2.3 邊坡穩(wěn)定安全保障

為節(jié)省成本，隨著露天礦開采深度不斷增加，臺階邊坡也越來越高，且礦山開采產(chǎn)生大量的廢棄礦渣，形成松散的堆積體，也是一種高邊坡。邊坡穩(wěn)定性的安全保障依然從4個方面進行分析：

(1)環(huán)境影響方面。積水能夠造成邊坡加重，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)變大，很容易破壞邊坡的穩(wěn)定性。所以，大暴雨天氣是導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定的重要因素之一。及時疏導(dǎo)邊坡積水，修筑溢洪道或排洪溝等能夠減少臺階的積水。同時，構(gòu)成邊坡巖石的完整性也很重要，若邊坡巖性過于破碎，其抗剪強度小，在自然狀態(tài)下很不穩(wěn)定。對此，應(yīng)采取邊坡加固措施，如打抗滑樁或者種植植被等，提升其穩(wěn)定性。邊坡穩(wěn)定安全保障體系見圖5。

(2)臺階開采作業(yè)時，應(yīng)盡量避免作業(yè)機械在臺階邊緣處工作，以防止承重過大，造成臺階的局部坍塌，應(yīng)及時清走臺階上不必要的設(shè)備設(shè)施。上部臺階出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時，在下部臺階工作的機械設(shè)備應(yīng)盡量避開，經(jīng)過穩(wěn)定性處理之后方可作業(yè)。

(3)通過建立完善的巡查、檢查以及監(jiān)測制度，及時發(fā)現(xiàn)危險邊坡并處理，對于降低邊坡失穩(wěn)具有重要的作用。

圖5 邊坡穩(wěn)定安全保障體系

(4)安全管理是確保安全生產(chǎn)的重要一環(huán)，故需要針對邊坡穩(wěn)定性問題，研究邊坡治理方案，健全完善安全管理制度，同時應(yīng)急制度的建立與應(yīng)急演練是處理突發(fā)事件的有效辦法，也應(yīng)有完善的應(yīng)急預(yù)案。

3 結(jié) 論

Safety Case在國外應(yīng)用較為廣泛，但在國內(nèi)應(yīng)用較少，將該方法應(yīng)用到我國非煤露天礦山，制定出非煤露天礦山開采的安全保障體系，有利于礦山企業(yè)制定相關(guān)的安全管理措施，采取相關(guān)的安全管理方法，提升露天礦山的安全水平。

[1] Bishop P, Bloomfield R. A methodology for safety case development[J].Safety-critical Systems Symposium，1998(2)：53-61.

[2] Rasche T. Development of a Safety Case Methodology for the Minerals Industry-a Discussion Paper[M]. Australia：The University of Queensland, Minerals Industry Safety and Health Centre，2001.

[3] 李仲學(xué)，曹志國，趙怡晴.基于Safety Case和PDCA的尾礦庫安全保障體系[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2010，30(5)：936-937.

[4] 王英博，于宗孝，張海軍.礦山尾礦庫Safety Case結(jié)構(gòu)研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，29(3)：377-380.

2014-10-20)

唐良勇(1985—)，男，助理工程師，碩士研究生，400010 重慶市渝中區(qū)。