大规模爆破作业安全隐患及安全作业流程探讨

大规模爆破作业安全隐患及安全作业流程探讨

袁春波  刘晴晴  郭卫东

新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆乌鲁木齐，830000

摘要：安全问题在矿产开采中尤其是在露天矿开采过程中十分重要，而露天矿开采所有环节中，岩石爆破是安全隐患最高的一个环节。近年来，由于国家对能源的需求日益增长，露天矿爆破朝着大规模化发展。随着爆破规模不断扩大，炸药用量、施工人员数量不断增长，这直接导致爆破安全隐患成倍增加，事故影响也越来越大。因此，准确识别大规模露天矿爆破全流程中的安全隐患是必要的。尽管前人做过很多露天矿爆破安全隐患分析的研究，然而，采随着爆破大规模化，这些研究提出的防范爆破事故的措施不适用于大规模爆破作业。因此，本研究通过综合分析地质要素、火工品管理与人的主观原因，提出一种大规模爆破作业流程，以降低大规模爆破作业环节中的安全隐患。

关键词：大规模爆破；爆破作业安全隐患；大规模爆破安全作业流程

1.引言

露天深孔台阶爆破[1]作为露天矿山开采中的重要技术手段，随着矿业需求的增加和矿产资源的深入开发，其规模越来越大，技术也越发精细化和高效化。随着科技进步，自动化和信息化技术越来越多地应用于露天深孔爆破中。无人机测绘[2]、3D地质建模[3]、实时监控系统等技术的应用，极大提升了爆破设计的精确度和作业的安全性。这些技术使得爆破过程更加可控，同时优化资源的使用效率。随着先进技术的应用，以及为了应对资源开采的经济压力和环境责任，矿山企业越来越倾向于实施大规模的集成爆破项目。这种爆破大规模化的趋势不仅仅是为了提高生产效率，更是为了减少对环境的多次干扰，通过一次性大规模爆破减少总体的环境影响。各路研究者对运输车辆的操作安全、潜在危险及其相应的风险进行了多方面的研究[4-6]。

大规模爆破虽然相比传统露天爆破优势明显，但也有弊端，例如：爆区地质情况误判导致的炸药能量浪费与爆破效果不理想，大规模爆破由于装药量过大导致的飞石、振动过大，由于大规模爆破工序复杂和管理不合理导致的爆破事故等。本研究考虑地质因素、设备管理、以及人的主观因素，综合设计一套大规模爆破施工流程，用以防患大规模爆破作业安全事故的产生。

2.大规模爆破不安全因素

2.1地质因素

在露天矿山爆破作业中，地质情况的探明程度对于爆破安全至关重要。如果爆区的地质情况未完全探明，可能会带来多种安全隐患，这些隐患不仅威胁到作业人员的安全，还可能导致设备损坏、经济损失以及环境破坏。

   地质情况不明可能导致岩石强度的实际情况与预期不符。如果岩石比预想的硬，可能导致炸药的破碎效果不足，从而需要二次爆破，增加作业成本和安全风险。相反，如果岩石较软，爆破可能过度，造成不必要的材料浪费和飞石风险。另外，如果未能充分了解爆区的水文地质条件，水流可能会在爆破过程中引起不稳定，例如，爆破地震波可能通过地下水传播，超量破坏岩层，对下次爆破，甚至整个爆区的稳定性造成风险。此外，地质勘探不足可能导致未能探测到地下空腔或洞穴。爆破时，这些空腔可能导致爆破能量的非预期传播，增加塌陷和地面下沉的风险，影响爆破区域及周围地区的稳定性。岩层连通性也是爆破设计考虑的一个重要方面。岩层连通性的不了解可能导致爆破设计基于错误的假设。这种情况下，爆破产生的震动和应力波可能传递至不应受影响的区域，导致远处岩层的不稳定或结构损害。除这些因素之外，如果爆破前对爆区岩石了解不透彻，可能会在使用化学爆破材料时带来额外的风险。某些矿石或岩石含有的化学元素可能与炸药发生反应，导致意外的化学爆炸或产生有毒气体，对环境和人员安全造成威胁。

为了降低这些安全隐患，需要采取以下保证安全爆破作业的措施：1. 加强地质勘探：在大规模爆破规划时，应加强地质勘探工作，使用先进的地质探测技术，如地震反射法、电磁法等，获取更准确的地下岩石结构、水文地质和化学成分信息。2. 详细的爆破设计：根据详尽的地质数据，制定严谨的爆破设计方案。设计时考虑到各种潜在的地质异常情况，并制定相应的应急预案。3. 模拟和试爆：在大规模爆破前，通过数值模拟等先进计算机手段，以及小规模试爆测试，评估爆破方案的安全性和有效性。通过试爆获取的数据可以用来调整和优化最终的爆破设计。4. 实时监控和反馈：利用现代传感器和监测技术，如振动传感器和粉尘监测系统[7-8]，对爆破过程进行实时监控。通过对爆破产生的振动和粉尘的监测数据，及时调整爆破策略，以防止潜在的安全问题。

2.2爆破设备及火工品管理

在进行大规模爆破作业时，爆破设备及火工品[9]的管理尤为关键。不当的管理和操作不仅可能导致直接的安全事故，还可能引发一系列连锁反应，造成严重的人员伤亡和财产损失。

   大规模爆破火工品用量巨大，炸药和雷管等火工品如果存储环境不适宜，可能导致火工品性能不稳定，在爆破时出现拒爆、殉爆等情况，使爆破效果不理想。若未按规定远离电源和火源存放，也极易因外界因素触发意外爆炸。除此之外，火工品的运输过程中如果未采取适当的安全措施，如使用非专用运输工具，或在运输过程中震动过大，同样可能引发意外爆炸或火工品性能降低，影响爆破安全和效果。

除了火工品的风险，爆破设备的操作错误，也可能导致未按计划执行的爆破作业，产生不可预见的安全事故。特别是在大规模爆破中，一点小的环节出错都可能导致严重的后果。例如爆破设备若未进行定期的检查和维护，可能存在故障或性能下降，导致在实际使用中无法达到预期的爆破效果，甚至出现危险情况。

为了有效避免这些安全隐患，需要采取以下预防措施和管理策略：

按照《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB50089)设计大规模爆破火工品储藏室，使用适当的温度、湿度控制设施，并确保存储区域有适当的安全警示和防火、防爆设施。参照《爆破安全规程》(GB6722—2014)中14.1.6条，使用符合安全标准的专用运输工具和容器，对运输人员进行专门的安全培训，并确保运输路线、运输速度、运送地点都符合安全规定，减少不必要的风险。

设立固定的设备检查和维护计划，定期对爆破设备进行全面检查，及时发现并修复潜在的故障，确保设备在操作中的可靠性和安全性。此外，还要制定详细的应急预案，包括应对意外爆炸、火灾和其他可能的紧急情况。确保所有参与人员都了解并能够迅速执行应急预案，以最小化可能的损害。

2.3 人的主观因素

在大规模爆破作业中，人的主观因素是影响安全的重要因素之一。人为错误可能来源于操作失误、决策不当、安全意识缺乏、沟通不充分等多种因素，这些都可能导致严重的安全隐患。

操作失误是大规模爆破中常见的安全隐患之一，包括但不限于错误的装药量、不当的延时设置、引爆系统的错误安装等。这些错误可能由于操作人员对爆破设备使用不熟悉、疲劳或注意力不集中导致。操作失误不仅可能导致爆破效果不佳，还可能引发未控制的爆炸，对人员和设备造成严重威胁。另外，决策不当也是爆破的危险因素之一。决策过程中的失误，如评估错误、风险控制措施不足、爆破设计缺陷等，都可能导致大规模爆破中出现重大安全隐患。例如，对爆破区域的地质条件评估不准确可能导致设计的爆破参数不合适，进而引起不可预见的后果。另外，安全意识缺乏也是导致作业不安全的因素。爆破作业人员如果缺乏必要的安全意识，可能会忽视某些关键的安全操作步骤，比如未能正确穿戴个人防护装备、忽视安全警示标志等。此外，爆破作业人员间，沟通不充分，也可能导致爆破事故发生。在大规模爆破作业中，团队成员间的沟通至关重要。信息传递不畅或指令理解错误都可能导致严重的安全问题。例如，如果前线操作人员未能准确理解爆破命令或者安全警告，可能会在不安全的时间或地点进行操作。安全意识缺乏一方面是由于作业麻木导致的，另一方面是由于爆破公司未对作业人员开展合理的安全培训。 爆破作业要求操作人员具备专业知识和技能，培训安排不合理可能导致人员对培训麻木，将培训当成一种形式，而未获取爆破所需的专业知识和操作安全规范。

3.大规模爆破安全作业流程

爆破作业作为矿山、建筑等领域中常见的一种工程技术活动，其安全性和效率至关重要。合理的爆破流程不仅能够确保施工安全，还能提高工作效率和资源利用率。安全的爆破流程对于保障人员安全、保护环境、确保爆破效果、维护工程质量以及符合法律法规具有极其重要的意义，所以大规模爆破由于爆区地质结构复杂、火工品用量大、作业人员多，更需要合理、规范、安全的爆破流程。只有建立科学可行的大规模爆破流程，并严格执行相关规定，才能够最大限度地减少安全风险，保障大规模爆破作业的安全、高效进行。综合考虑上述地质因素、火工品及设备管理、与人的主观因素，结合某露天矿实际作业流程，提出了一种基于设备监测的大规模爆破安全作业流程，流程如图1所示。主要步骤分为如下方面：

3.1爆破前的准备工作

爆破施工的前期准备是确保爆破作业顺利进行的基础，涵盖了勘察、设计、钻孔和验孔等关键步骤。

在爆破前5天到前3天，通过先进的勘察技术，如地质雷达、激光扫描等，对爆破区域的岩层进行详细勘察。获取的岩层信息用于建立精确的三维模型，并进行数值模拟实验，选择与岩石性质匹配的炸药和总装药量。此步骤的重要性在于，它直接关系到后续爆破的精确度和安全性，任何误差都可能导致爆破效果不佳甚至事故发生。

爆破前2天进行的钻孔操作必须严格按照设计图纸进行，确保每一个爆破孔的位置、深度和角度都达到设计要求。紧接着进行的验孔工作是为了检查钻孔的质量，确保没有水分、杂质等影响炸药效能的因素。钻孔和验孔的准确性直接影响到爆破的安全性和效果。

3.2 爆破当天的操作

爆破当天的操作需要严格遵守设计方案，并采取多种监测手段确保过程安全。

爆破当天，按照预定计划使用火工品，进行装药和起爆。所有操作必须严格按照安全规范执行。此外，使用高清无人机进行实时监控，不仅可以确保操作人员的安全，也有助于记录爆破过程中的任何异常情况，为后续的分析和调整提供依据。环境监测系统如粉尘和振动监测装置的部署，能实时掌握爆破对周围环境的影响，确保不超标。

3.3 爆破后的检查与处理

爆破后的检查是确保爆破质量和作业安全的关键环节。

爆破完成后15分钟内，施工人员需进入爆破区域进行初步检查，这一步骤对于及时发现问题、预防次生灾害至关重要。同时，收集的各种传感器数据（如振动、粉尘数据）对于评估爆破效果和环境影响极为关键。

3.4后续处理与反馈

爆破后3小时，业主方和施工方对爆破结果进行详细评估，包括对爆破大块的处理和基底条件的检查。这些信息将被反馈给设计和执行团队，用于调整后续爆破方案。通过系统地总结每次爆破的结果，包括爆破范围、爆破深度、岩石破碎程度等，工程团队能够评估爆破方案的效果。这有助于调整和优化炸药用量、布孔方案和爆破参数，从而在未来的爆破中实现更高的精度和效率。总结爆破后的具体情况可以帮助团队识别问题（如过度振动、异常的岩石飞散等）和潜在的风险因素，这些信息对于防止未来的安全事故至关重要。通过对问题的识别和分析，可以采取预防措施，避免类似问题再次发生。

3.5长期的安全培训与总结

安全培训和经验总结是提高爆破作业安全性和效率的长期措施。每五次大规模爆破后的总结和培训，帮助团队识别共性问题，提升专业技能，增强安全意识。定期的安全培训帮助爆破工作人员和相关管理人员增强安全意识，了解最新的安全规定和最佳实践。这种培训不仅包括理论知识，还应包括实地操作的安全演练，确保每位员工都能在紧急情况下正确响应。爆破技术和相关安全规范是不断发展的。定期的安全培训可以确保团队成员掌握最新的技术和法规信息，使他们能够采用最有效和最安全的方法执行爆破工作。系统的安全培训可以显著减少工作场所事故的发生，提高作业效率。培训不仅教授如何安全地执行任务，还应涵盖紧急情况下的应对措施，增强团队在面对突发事件时的处理能力。

该大规模爆破施工流程包含了从细致的前期准备到严格的执行监控，再到及时的问题处理和反馈，以及定期的安全培训和总结，形成了一个全面的安全保障体系。每一个环节都是保证爆破安全和有效的关键，缺一不可。通过这种系统的、科学的管理和执行流程，可以大大提高爆破作业的安全性和效率，确保施工质量和作业人员的安全。

图1 大规模爆破施工流程

4.结论

本文通过分析影响爆破安全的三种因素，规划了大规模爆破的安全流程。按照大规模爆破安全流程进行大规模爆破露天矿作业，可以有效管理地质因素、火工品因素、人的因素引起的安全隐患。这不仅有助于降低大规模爆破施工安全风险，提升矿业企业的经济效益，也符合可持续发展的长远需求。随着技术的进步和社会责任的增强，未来露天深孔台阶大规模爆破的发展将更加注重效率与安全的平衡，推动整个矿业向更高效、更安全，且可持续发展的方向前进。

参考文献

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