張發(fā)亮

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)姑山礦業(yè)有限公司，安徽 馬鞍山 243184）

1 引言

在全球能源供應(yīng)日益緊張的背景下，國(guó)內(nèi)煤炭?jī)r(jià)格上漲，越來(lái)越多企業(yè)開(kāi)始投入礦山建設(shè)中。目前，行業(yè)對(duì)礦山安全施工的研究多集中在施工方法上，對(duì)施工問(wèn)題與對(duì)策的研究甚少，本文重點(diǎn)分析礦山建設(shè)特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)礦山爆破施工的安全技術(shù)條件進(jìn)行說(shuō)明，通過(guò)規(guī)范爆破參數(shù)等做法，為安全施工提供創(chuàng)新路徑。

2 礦山建設(shè)的特點(diǎn)

礦山項(xiàng)目普遍具有技術(shù)性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，其中，地下部分包括井巷施工和硐室施工，地面部分包括設(shè)備安裝、設(shè)施安裝。該類(lèi)項(xiàng)目與其他項(xiàng)目的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下方面：首先，是施工環(huán)境較為惡劣、施工難度大；其次，是井巷施工往往需要進(jìn)行爆破，危險(xiǎn)系數(shù)高；最后，是極易受到設(shè)備和人為因素影響，導(dǎo)致施工效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期[1]。由此可見(jiàn)，要想使項(xiàng)目順利竣工，關(guān)鍵是要對(duì)礦山施工期間較為常見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有所了解，加大安全管理力度，確保潛在問(wèn)題可盡快被發(fā)現(xiàn)并得到解決，由此為人員安全及施工質(zhì)量提供有力保證。

3 影響礦山建設(shè)安全的因素

3.1 環(huán)境因素

對(duì)礦山項(xiàng)目進(jìn)行施工期間，應(yīng)密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并采取恰當(dāng)手段進(jìn)行優(yōu)化，例如，嚴(yán)格控制井下煤塵、瓦斯?jié)舛?，為施工人員營(yíng)造安全施工環(huán)境。

3.2 設(shè)備因素

新時(shí)期，礦山項(xiàng)目所具有機(jī)械化水平大幅提升，雖然機(jī)械設(shè)備的加入，可在極大程度上改善施工質(zhì)量及效率，但機(jī)械化施工同樣存在明顯的不足，即一旦設(shè)備損壞或老化，不僅施工效率會(huì)受到影響，施工安全性也會(huì)大幅降低。另外，若施工方所購(gòu)入設(shè)備性能不符合要求，將提高漏電、火災(zāi)等事故發(fā)生的概率，甚至?xí)l(fā)爆炸，導(dǎo)致人員安全、生態(tài)環(huán)境受到威脅。

3.3 材料因素

礦山項(xiàng)目的施工環(huán)境相對(duì)惡劣，出現(xiàn)突發(fā)情況或安全事故的概率極高，因此，施工方應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，提前制訂相應(yīng)的安全防護(hù)方案，通過(guò)購(gòu)入安全防護(hù)材料等方式，為現(xiàn)場(chǎng)人員的安全提供全方位保護(hù)。

3.4 人員因素

眾所周知，施工人員的能力及水平通常會(huì)給項(xiàng)目質(zhì)量、安全性產(chǎn)生巨大影響，若施工人員存在缺乏安全意識(shí)、專(zhuān)業(yè)能力不足等問(wèn)題，將使礦山發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率大幅增加。

4 礦山建設(shè)所面臨施工問(wèn)題及解決方案

4.1 施工問(wèn)題

4.1.1 巷道曲率半徑不合理

現(xiàn)行規(guī)定明確指出，礦山巷道曲率半徑應(yīng)在13～16 m。然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，仍有一部分礦山將曲率半徑設(shè)定為8 m，由此而帶來(lái)的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下方面：一是金屬絲磨損速度加快，導(dǎo)致項(xiàng)目安全系數(shù)大幅降低；二是巷道存在局限性，致使交通工具無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有作用[2]。

4.1.2 工作面施工安全性差

礦山工作面所存在安全隱患如下：（1）若邊坡設(shè)計(jì)不符合要求，將增加運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)；（2）若明挖斜井尺寸不合理，將提高安全事故發(fā)生率，使現(xiàn)場(chǎng)人員財(cái)產(chǎn)、生命安全受到威脅?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)多數(shù)礦山仍沿用雙向開(kāi)采的模式，該模式存在極為明確的缺陷，一方面，該模式會(huì)給巷道底板的穩(wěn)定性造成不利影響，另一方面，礦柱所承受壓力極大，通常無(wú)法為地面、礦山提供支撐，導(dǎo)致后續(xù)工作難以順利推進(jìn)。

4.1.3 巷道不符合現(xiàn)場(chǎng)情況

巷道腰線(xiàn)的作用主要是對(duì)巷道高度加以控制，若腰線(xiàn)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)情況不符，不僅會(huì)影響巷道高度，還會(huì)增加邊坡控制難度，進(jìn)而引起不必要的問(wèn)題。

4.1.4 其他不安全因素

作為礦山項(xiàng)目極為重要的部分，車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)是否科學(xué)，通常會(huì)給日后的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。目前，仍有少數(shù)設(shè)計(jì)人員未能意識(shí)到車(chē)場(chǎng)的作用，隨意設(shè)置車(chē)場(chǎng)彎道，導(dǎo)致司機(jī)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)障礙物，增加行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，車(chē)場(chǎng)軌道距離應(yīng)控制在1.4 m左右[3]。實(shí)際施工中，為降低項(xiàng)目成本，施工方往往會(huì)對(duì)軌道距離進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法正常行駛，只有嚴(yán)格控制軌道間距，才能使運(yùn)輸作業(yè)所具有安全系數(shù)得到大幅提高。

4.2 解決方案

4.2.1 保證巷道曲率半徑合理

除特殊情況外，均應(yīng)將巷道彎頭控制在約12 m，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整車(chē)場(chǎng)位置，確保司機(jī)能夠及時(shí)接收到相關(guān)信息，為施工所具有安全性提供保證。

4.2.2 對(duì)采礦工作面進(jìn)行優(yōu)化

施工方可以通過(guò)以下方式優(yōu)化工作面，從而達(dá)到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、提高安全性的目的：首先，對(duì)切眼開(kāi)口操作進(jìn)行規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，不斷調(diào)整切口方向、長(zhǎng)度等參數(shù)，保證切口與安全施工所提出要求高度契合，促使采礦工作沿傾斜方向不斷延伸；其次，對(duì)回采工作面進(jìn)行施工時(shí)，重點(diǎn)考慮運(yùn)輸巷拔口，使巷道布局更加合理；最后，如果現(xiàn)場(chǎng)存在急傾斜礦層，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際坡度確定傾角，以免坡度不符合要求導(dǎo)致礦層壓礦。

4.2.3 結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)礦山巷道

對(duì)礦山進(jìn)行施工期間，應(yīng)對(duì)巷道中線(xiàn)、腰線(xiàn)進(jìn)行控制，沿中線(xiàn)、腰線(xiàn)設(shè)置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，相鄰測(cè)量線(xiàn)距離均為0.4 m，由施工人員手持測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，保證現(xiàn)場(chǎng)所開(kāi)展施工活動(dòng)，均具備良好的可靠性與安全性[4]。

4.2.4 全方位管控不安全因素

礦山項(xiàng)目性質(zhì)較為特殊，建設(shè)期間發(fā)生安全事故的概率極大，要想降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確把握潛在危險(xiǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況、施工要求，提前擬定切實(shí)可行的預(yù)防及規(guī)避方案，為安全施工奠定良好基礎(chǔ)。

1）加大安全管理力度

分析可知，礦山項(xiàng)目出現(xiàn)安全事故的原因，主要是施工方過(guò)于追求短期效益，而忽略了安全管理的重要性。由此可見(jiàn)，要想提高項(xiàng)目安全性，關(guān)鍵是要提高安全管理及相關(guān)工作的站位，確保防范措施能夠得到貫徹落實(shí)。如果條件允許，施工方可聘請(qǐng)第三方機(jī)構(gòu)前往現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)潛在安全隱患進(jìn)行全方位排查及整改，通過(guò)事前、事中與事后管理相結(jié)合的方式，將安全問(wèn)題發(fā)生概率降至最低。

2）全面檢查重點(diǎn)項(xiàng)目

礦山施工流程相對(duì)復(fù)雜、危險(xiǎn)系數(shù)極高，提前對(duì)爆破、井巷等項(xiàng)目進(jìn)行檢查十分重要。施工期間，應(yīng)當(dāng)將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，確保管理人員能夠全身心地投入工作中，密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除潛在風(fēng)險(xiǎn)，為項(xiàng)目安全性提供保障。

3）提前評(píng)估項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)

以礦山項(xiàng)目常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)為依據(jù)，確定事故多發(fā)區(qū)，分別對(duì)各區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦山施工期間較為常見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，主要包括設(shè)備傷害、氣體中毒及爆炸，鑒于此，施工方應(yīng)將重心放在吊裝管理、頂板支護(hù)上，同時(shí)對(duì)爆破作業(yè)進(jìn)行規(guī)范，為現(xiàn)場(chǎng)人員的安全提供有力保護(hù)。

5 實(shí)際案例

某地計(jì)劃挖設(shè)井工三礦斜井，項(xiàng)目斷面高度為3 700 mm、寬度為5 200 mm，凈斷面積約為18 m2，掘進(jìn)長(zhǎng)度在2 400 m左右，要求施工方沿下坡方向施工。現(xiàn)場(chǎng)情況見(jiàn)表1。

表1 地理位置

由于斜井?dāng)嗝娉示匦危┕し接?jì)劃采取直挖法進(jìn)行施工，另外，考慮到現(xiàn)場(chǎng)淺表土以黃土為主，土層穩(wěn)定且不存在地下水，故決定通過(guò)循環(huán)切割法進(jìn)行掘進(jìn)。前期準(zhǔn)備階段，施工方分別針對(duì)爆破和運(yùn)輸環(huán)節(jié)制訂了安全施工方案。

5.1 爆破施工

5.1.1 選擇炸藥

本項(xiàng)目所使用爆破炸藥為礦山專(zhuān)用3#乳化炸藥，由電雷管進(jìn)行引爆。炸藥的藥卷尺寸是200 mm×30 mm，單卷為200 g。要求有關(guān)人員正向連續(xù)裝藥，按照編號(hào)放置雷管，保證腳線(xiàn)完好，裝藥工作結(jié)束后，將炸藥裝入防水套，以免導(dǎo)線(xiàn)、雷管或炸藥受潮，進(jìn)而出現(xiàn)拒爆的情況。

5.1.2 確定爆破參數(shù)

施工方可使用式（1）計(jì)算炸藥消耗總量：

式中，Q為炸藥消耗總量；q為炸藥單耗量；s為爆破斷面的實(shí)際面積；τ為炮眼深度的平均值，本項(xiàng)目取1 m；η為炮眼的利用率，通常在80%～90%。

隨后，便可以對(duì)循環(huán)炮孔的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)公式如式（2）：

式中，N為炮孔數(shù)量；τex為藥卷實(shí)際長(zhǎng)度，本項(xiàng)目取值為200 mm；τL為炮眼裝藥系數(shù)的平均值，通常處于0.72～0.84；mex為藥卷具體質(zhì)量。

待上述工作告一段落，便可對(duì)炮孔深度進(jìn)行計(jì)算：

式中，L為炮孔深度；Lm為每日/每月計(jì)劃前進(jìn)尺寸；M為每月工作天數(shù)；N代表每日完成循環(huán)數(shù)；η1為正規(guī)循環(huán)率。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 爆破條件

5.2 運(yùn)輸施工

在本項(xiàng)目中，裝巖運(yùn)輸耗時(shí)可占驅(qū)動(dòng)周期的30%～35%，考慮到運(yùn)輸速度往往會(huì)給施工進(jìn)度產(chǎn)生巨大影響，因此，施工人員應(yīng)在主運(yùn)輸掘進(jìn)的過(guò)程中開(kāi)展輔助運(yùn)輸作業(yè)，將施工所需物料、設(shè)備運(yùn)往工作面。掘進(jìn)斜井所適用懸臂掘進(jìn)機(jī)的型號(hào)是EBZ-160，裝載能力最大可達(dá)3 m3/min，能夠滿(mǎn)足施工要求。另外，現(xiàn)場(chǎng)配備輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為620 t/h。通過(guò)分析可知，系統(tǒng)運(yùn)輸能力、裝載能力均符合現(xiàn)場(chǎng)情況，因此，除特殊情況外，無(wú)須新增設(shè)備。

6 結(jié)語(yǔ)

基于礦山建設(shè)中的安全施工問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際案例，研究安全施工方案，通過(guò)計(jì)算巷道曲率半徑、優(yōu)化采礦工作面，對(duì)礦山巷道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使安全施工問(wèn)題得到解決。在研究過(guò)程中，也重視增加安全管理力度，做好風(fēng)險(xiǎn)全面評(píng)估與檢查工作，確保礦山建設(shè)按照預(yù)期合同完工。結(jié)果表明，將安全施工措施應(yīng)用在礦山建設(shè)中具有良好效果，不僅可以能夠確保施工作業(yè)規(guī)范性，加快施工進(jìn)度，還能夠準(zhǔn)確識(shí)別與控制施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)，研究結(jié)果可應(yīng)用在礦山施工領(lǐng)域中，為安全施工方案選擇提供參考。