張春太

洪雅青衣江元明粉有限公司，中國(guó)·四川 眉山 620360

1 引言

礦山開采是人類的重要生產(chǎn)方式之一，爆破是多數(shù)礦山生產(chǎn)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。爆破是利用炸藥瞬間釋放的爆炸能量對(duì)介質(zhì)作功，以達(dá)到預(yù)定工程目標(biāo)的作業(yè)方式。炸藥具有的特殊能量，如果意外釋放炸藥爆炸后的有害效應(yīng)未得到有效預(yù)防或控制，將造成了嚴(yán)重的傷亡事故、設(shè)備損毀或環(huán)境破壞，甚至是毀滅性的破壞；如果爆破器材丟失，可能危及社會(huì)公眾利益和公共安全。

鈣芒硝礦開采爆破是比較特殊的地下中深孔擠壓爆破，具有單次爆破藥量大，通常為上百噸炸藥；單次使用雷管數(shù)量多，通常為上萬發(fā)雷管。就該公司礦山來說，規(guī)模最大的一次爆破炸藥量為210t，雷管3 萬發(fā)左右，屬于炸藥總量大、炮孔數(shù)目多、作業(yè)區(qū)域廣的特點(diǎn)。爆破作業(yè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都充滿了危險(xiǎn)性，爆破作業(yè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的安全控制都是重中之重。不僅要控制爆破器材儲(chǔ)存、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全，還要控制裝藥、聯(lián)網(wǎng)和起爆環(huán)節(jié)的安全，還要控制爆破振動(dòng)對(duì)地表建構(gòu)筑物及設(shè)施的破壞，還要控制爆破有害氣體對(duì)井上下員的危害及排放的安全，還要控制爆破沖擊波及飛石對(duì)井下設(shè)備設(shè)施的損壞。該公司礦山在20 多年近300 多次的鈣芒硝礦開采爆破中，有一套行之有效的安全管理模式。

2 礦山概況

2.1 礦山基本情況

白塔鈣芒硝礦礦山地面屬低山丘陵，位于洪雅縣余坪鎮(zhèn)，地面標(biāo)高+530m 左右，礦層為灰綠色中－粗晶鈣芒硝礦，由2 個(gè)單層組成，平均品為31.6%，密度為2.7t/m。

白塔鈣芒硝礦礦山為地下開采礦井，主要開采礦種為芒硝礦，采用斜井開拓方式。主要使用鑿眼爆破的方式進(jìn)行巷道掘進(jìn)，有軌加無軌組合的運(yùn)輸方式運(yùn)送掘進(jìn)產(chǎn)生的礦渣，礦石的回采方法為：硐室水溶法進(jìn)行溶礦、抽鹵進(jìn)行回采，硐室水溶法采礦方法為：在各水平中段劃分為若干個(gè)溶區(qū)，采用中深孔擠壓爆破落礦后對(duì)每個(gè)溶區(qū)一次性爆破落礦，落礦后對(duì)溶區(qū)封閉注水、抽水進(jìn)行回采作業(yè)。

2.2 3310 溶區(qū)爆破參數(shù)

3310 溶區(qū)位于井田西南部，溶區(qū)走向平均長(zhǎng)度140m，傾向全長(zhǎng)286.4m，爆破高度8.95m；其中落礦走向平均長(zhǎng)度126m，落礦傾向長(zhǎng)度252m，爆落巖石69.3 萬t。溶區(qū)巷道與巷道中心線距離18m，布置切巷7 根，平巷15 根，使用扇形布孔，孔徑55 mm，平巷每排布置3 孔，眼孔深度4.9～9.7m。切巷每排13 孔、14 孔交叉布置，孔深6.6～9.7m?？傃b藥量Q總＝210729kg，最大單段藥量Qmax=1640kg，塑料導(dǎo)爆管雷管29790 發(fā)，爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上首段管選用MS-8 段雷管t=250ms。

地面屬低山丘陵，溶區(qū)平均標(biāo)高+326.2m；地面標(biāo)高+530m，相距203.8m，地表有少量住戶。

3 爆破設(shè)計(jì)安全控制

中深孔擠壓爆破作為四川地下芒硝礦開采的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，安全在這一環(huán)節(jié)占據(jù)最重要的地位，如何保證爆破器材的安全正確使用，達(dá)到預(yù)定的爆破工程目標(biāo)是決定爆破成功與否的關(guān)鍵。爆破設(shè)計(jì)中如何控制爆破有害效應(yīng)，是實(shí)現(xiàn)安全爆破的本質(zhì)目標(biāo)。

3.1 爆破振動(dòng)速度的控制

3.1.1 對(duì)地面建筑物的安全控制

對(duì)地表建構(gòu)筑物進(jìn)行勘查，若在爆破中心對(duì)應(yīng)地表有一般民用建筑物存在，GB6722—2014《爆破安全規(guī)程》爆破安全振動(dòng)允許標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)我公司長(zhǎng)期對(duì)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，主頻在11.2～57.6Hz，對(duì)應(yīng)地表振動(dòng)速度應(yīng)該控制在2.0～3.0cm/s 之間，因此地表振動(dòng)速度按小于2.0cm/s 進(jìn)行最大單段裝藥量設(shè)計(jì)。根據(jù)公式：

Q=R3（V/K）3/ɑ

其中，V 為保護(hù)對(duì)象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，V=2.0 cm/s；

R 為爆心至觀測(cè)點(diǎn)的距離，m；R=203.8m；

K、ɑ 為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)；K ＝250，ɑ 取1.8；

Q 為最大單段裝藥量，kg；Q≤2704kg，而在實(shí)際設(shè)計(jì)中最大單段裝藥量Q=1640kg,低于標(biāo)準(zhǔn)值，符合規(guī)程要求，也確保地表建構(gòu)筑物的安全。

3.1.2 對(duì)井下巷道的安全距離

根據(jù)GB6722—2014《爆破安全規(guī)程》礦山巷道安全振動(dòng)允許振速V=18～30cm/s，因此巷道振速取V=18 cm/s 計(jì)算振動(dòng)安全控制范圍。

根據(jù)R=( k/v)1/aQmax1/3=256.7m 必須對(duì)爆區(qū)256.7m 內(nèi)的巷道采取支護(hù)處理，設(shè)備進(jìn)行固定加固處理。

3.2 爆破空氣沖擊波的控制

鈣芒硝礦采礦爆破是井下大規(guī)模爆破，強(qiáng)烈的爆炸空氣沖擊波在一定距離內(nèi)會(huì)摧毀管道、設(shè)備、構(gòu)筑物以及巷道支架等，還有可能對(duì)人員造成傷害，因此，爆破設(shè)計(jì)時(shí)必須確定其危害的距離[1]。

3.2.1 對(duì)井下設(shè)備的安全距離

對(duì)井下設(shè)備按公式：

R空.設(shè)=K空Q總1/2=459m

其中，K空＝1。

結(jié)合3.1.2 爆破振動(dòng)對(duì)井下巷道內(nèi)設(shè)備的影響范圍為256.7m，故要求井下設(shè)備在459m 范圍內(nèi)必須加固處理[2]。

3.2.2 對(duì)人員的安全距離

根據(jù)公式：R空.人=8（0.6Q總）1/2[3]計(jì)算所得對(duì)人員的保護(hù)距為2844.6m。

井下人員應(yīng)在直線距離2844.6m 范圍之外，因爆破點(diǎn)距地表203m，由于在起爆前，井下所有人員都已經(jīng)撤出地面，因此不會(huì)對(duì)人員造成影響，地面人員在起爆前全部撤離主井、副井口200m 范圍外，并由專業(yè)救護(hù)人員在主井、副井口200m 以外設(shè)立警戒。

3.2.3 對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)的影響

從先爆破的第一延時(shí)區(qū)域傳遞到第九平巷需用時(shí)：144/340×1000=423.5ms； 傳遞到十五平巷需用時(shí)252/340×1000=741ms，而網(wǎng)路總延時(shí)為417.5ms，所以沖擊波沖從首爆區(qū)域傳遞到最近的第九延時(shí)區(qū)或最遠(yuǎn)的第十五延時(shí)區(qū)，爆破主網(wǎng)路早已傳爆完畢，由此類推第一延時(shí)區(qū)域爆破后對(duì)第九、第十……第十四、第十五平巷網(wǎng)絡(luò)都無影響[2]。

3.3 爆破有毒有害氣體控制

炸藥在爆炸后將產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，如CO、CO2、NH3、SO2、H2S 等，井下爆破后，空間狹窄，爆炸后有毒有害氣體會(huì)聚集在井下各巷道和爆區(qū)的礦石空隙間。爆破后CO 濃度有時(shí)達(dá)到50000ppm，超過相關(guān)規(guī)定的最高允許濃度2100 多倍，爆破有毒有害氣體排放（以下簡(jiǎn)稱：排毒）不慎，就可能造成重大的人員傷亡。

爆破后產(chǎn)生大量的高濃度有毒有害氣體必須采用正確的排放方式，我公司采用“救護(hù)監(jiān)護(hù)，通風(fēng)稀釋”的排毒方法：專業(yè)救護(hù)人員偵察井下巷道、硐室的有毒有害氣體濃度，按照制定的排毒預(yù)案，采用“主扇+局扇”的方式進(jìn)行通風(fēng)排毒；監(jiān)護(hù)通風(fēng)排毒排放的毒氣量和濃度，也對(duì)溶區(qū)注水排毒進(jìn)行監(jiān)護(hù)。

3.3.1 爆破后排毒

主、副井地面排毒：爆破后，救護(hù)人員首先對(duì)主、副井周圍進(jìn)行有毒有害氣體濃度檢測(cè)，符合規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)值后，副井留下監(jiān)護(hù)排毒救護(hù)人員，其余救護(hù)人員到主井集合待命。

井下排毒：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，1h 后，主井及井底車場(chǎng)和主要進(jìn)風(fēng)巷道的有毒有害氣體基本達(dá)到規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)值，救護(hù)人員按排毒預(yù)案分別對(duì)井下巷道及硐室進(jìn)行排毒。達(dá)到《爆破安全規(guī)程》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)并穩(wěn)定12h 才能允許其他作業(yè)人員進(jìn)入。

3.3.2 溶區(qū)注水排毒

爆破完成恢復(fù)生產(chǎn)后，首先對(duì)溶區(qū)下部擋水墻鋼制人孔進(jìn)行封堵，然后對(duì)溶區(qū)上部注水擋水墻預(yù)留洞采用砼封堵，然后在救護(hù)人員監(jiān)護(hù)下向密封了的溶區(qū)緩慢注水，注水量的增加，溶區(qū)礦石間隙的有毒有害氣體被擠壓通過專用PE 管排入回風(fēng)副井[4]。經(jīng)過多次對(duì)溶區(qū)注水后才能將有毒有害氣體排完。

3.4 個(gè)別飛散物及噪聲

礦山地下爆破，爆破時(shí)人員已經(jīng)全部撤離，產(chǎn)生的飛散物不會(huì)對(duì)人員、爆破網(wǎng)絡(luò)和周圍環(huán)境造成危害，故飛石安全距離設(shè)計(jì)從略。

同時(shí)，因地下爆破，噪聲影響甚微，在爆破安全設(shè)計(jì)也不考慮。

4 爆破施工作業(yè)安全控制

4.1 爆破組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)

為了使爆破工作安全有序進(jìn)行，確保萬無一失，決定成立爆破指揮部負(fù)責(zé)全面組織爆破實(shí)施工作。由公司總經(jīng)理任指揮長(zhǎng)，公司總工程師、生產(chǎn)安全副總經(jīng)理及礦長(zhǎng)任副指揮長(zhǎng)。指揮部下設(shè)技術(shù)、通風(fēng)、安監(jiān)和保衛(wèi)、礦山救護(hù)隊(duì)、電鉗、絞車、供應(yīng)回收、后勤、生產(chǎn)科、調(diào)度室和裝藥隊(duì)等11 個(gè)職能組。明確指揮部及各職能組的職責(zé)。

4.2 爆破準(zhǔn)備

根據(jù)溶區(qū)的基本情況進(jìn)行爆破初步設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行溶區(qū)中深孔施工，并實(shí)測(cè)中深孔再修正爆破設(shè)計(jì)。按審查批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行混裝乳化炸藥、塑料導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆索等材料計(jì)劃，編制各職能組人員和爆破工作日程。

4.3 爆破過程安全控制

由工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)，對(duì)參加中深孔擠壓爆破的人員進(jìn)行三交培訓(xùn)（“交勞動(dòng)組織”“交技術(shù)要求”“交安全技術(shù)措施和注意事項(xiàng)”）。未參加培訓(xùn)的人員嚴(yán)禁參加爆破作業(yè)。

對(duì)爆破器材進(jìn)行檢測(cè)：非電雷管的驗(yàn)收、分裝及試爆。混裝乳化炸藥基質(zhì)檢驗(yàn)密度及試爆。

現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)的運(yùn)輸：由工廠生產(chǎn)經(jīng)專用爆破器材運(yùn)輸車運(yùn)達(dá)礦山臨時(shí)存放處后，再將基質(zhì)按炸藥下井安全規(guī)定通過軌道運(yùn)輸方式到達(dá)爆破溶區(qū)。

采用積木式現(xiàn)場(chǎng)混裝系統(tǒng)進(jìn)行耦合裝藥，由指揮部組織爆破技術(shù)人員進(jìn)行爆破網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)聯(lián)線。

爆破警戒：救護(hù)隊(duì)員在副井以風(fēng)機(jī)房為中心以200m 為半徑設(shè)置警戒；主井口正對(duì)的305 公路兩端200m 處設(shè)置警戒，嚴(yán)禁車輛、人員通行；地表爆破影響中心區(qū)的警戒，在爆破前，公司相關(guān)人員要實(shí)地踏勘，爆破當(dāng)天，還要由公司有關(guān)人員會(huì)同鎮(zhèn)政府工作人員、派出所干警、村干部一起到現(xiàn)場(chǎng)，炮響前所有人員將所有人員撤離爆破影響區(qū)域。

4.4 爆破作業(yè)應(yīng)急預(yù)案

在爆破作業(yè)期間，公司實(shí)行半軍事化管理，并制定有關(guān)中深孔擠壓爆破期間各環(huán)節(jié)違章處罰規(guī)定和中深孔擠壓爆破的有關(guān)應(yīng)急預(yù)案：排毒期間副井風(fēng)機(jī)停止抽風(fēng)，盲炮處理，基質(zhì)、雷管、導(dǎo)爆索運(yùn)輸發(fā)生爆炸事故，地面雷管分裝發(fā)生雷管爆炸，裝藥過程中雷管爆炸，地面點(diǎn)炮后溶區(qū)未爆等。

5 結(jié)語

論文以白塔礦山3310 溶區(qū)中深孔擠壓爆破為例，闡述了地下礦山大規(guī)模藥量爆破作業(yè)安全管理模式，為其他礦山地下爆破提供了參考?？刂谱畲髥味嗡幜渴菧p少對(duì)地表振動(dòng)危害的關(guān)鍵措施；爆破排毒方法解決人員中毒的問題；實(shí)行半軍事化管理，保證了每一環(huán)節(jié)都安全可控。