露天矿山开采事故研究与预防

柯金龙

（浙江省高能爆破工程有限公司）

一、引言

科技创新是安全生产的重要保障，是遏制重特大事故的重要支撑。十八大以来，党中央、国务院把安全生产科技创新驱动发展作为战略新目标，强调“坚持以人为本、生命至上；坚持问题导向，着力补齐短板、堵塞漏洞、消除隐患，着力抓重点、抓关键、抓薄弱环节”。目前，《关于推动安全生产科技创新的若干意见》围绕遏制重特大生产安全事故，从六个方面部署了多项重大任务。其中，着力推进重特大事故灾害机理与防治理论研究，加强基础理论创新。要求矿山企业围绕典型重大事故风险辨识、致灾机理、演化过程、多灾耦合等要素，开展矿山完整性安全开采理论研究和推进同类多发和典型重特大生产安全事故技术分析，攻克安全生产急需破解的技术难题，主动预防、超前预测、综合防治，推进作业环境和技术装备更新、改善，从根本上防范和遏制重特大事故。

笔者以浙江省近年来露天矿山开采事故真实数据为例，契合国家安全生产科技创新指导要求，深入事故发生、人员伤害机理分析，揭示各类事故发展、发生规律，强调技术防范，提高安全生产科技保障水平。

二、近年来全省矿山事故死亡人数分析

2009年以来，随着《国务院安委会办公室关于进一步做好金属非金属矿山整顿关闭工作的意见》的发布，全国开展了安全生产“三项行动”，以“治乱、治散、治差”为重点，着力打击矿山领域非法违法建设和开采活动，取缔无证开采，提高准入门槛，关停零散小、产能落后、不具备安全生产条件的矿山，整合矿产资源规划，优化开采方案，不断改善安全生产条件，有效落实防范措施，从根本上遏制重特大事故发生。使生产安全事故大幅度下降，实现矿山安全生产形势持续稳定好转。

浙江省作为经济大省，在国家矿山整治总目标要求下，积极率先响应，大力推进矿山整治、科学发展，安全生产与事故预防走在前列。2009年关闭矿山107家（露天矿山102家），“乱、散、差”矿山的减少，有效遏制了重特大事故发生。重组资源，创建规模样板矿山，随着科学生产力的不断提高，生态环境恢复大幅提升，矿山事故遏制得到成效，灾害伤亡人数持续下降，人民生活指数不断提高，为创建平安浙江营造和谐环境，为经济建设提供了安全保障。

（一）全省露天矿山数量

20世纪90年代随着改革开放不断深入的建设需求，全省露天矿山超过1万多家。在2000年以后，通过国家一系列管理措施的落实，关停了部分小矿山，特别是2009年国家对矿山的集中整治与关闭，全省矿山有了规模化、规范化的提高。全省露天矿山数量由20世纪90年代中期的近10000家，降至2015年的399家左右。

（二）全省矿山事故死亡人数

随着2009年全省矿山整治与关闭，矿山数量大幅度降低，矿山质量才有了规模化、规范化的提高，全省矿山事故死亡人数也随之下降至2015年的13人。

（三）近13年矿山事故死亡人数数据

1.矿山事故持续快速下降

（1）随着国家法律法规的健全，安全管理机构的设立，矿山集中整治，安全意识持续提高，特别是2009年以来，按国家安监总局计划目标开展“三项行动”，着力整顿、关闭“乱、散、差”，全省矿山事故明显快速下降。

（2）矿山事故取得持续快速下降原因。

①矿山数量大幅度减少。

②采矿技术的进步。a.爆破技术的进步：浅孔（药壶、排炮）爆破中深孔爆破；二次爆破机械破大块；导火线火雷管起爆塑料导爆管非电起爆。b.采矿方法的进步：掏采一面坡开采分层开采分台阶开采。c.装备的进步：人工装载机械装载；小型凿岩机轻型浅孔钻自行式潜孔钻车等。

③管理水平的提高。a.施工准入条件提高；b.技术标准、规范健全；c.施工机具、挖运设备升级；d.施工方案与工艺改进等。

2.近几年矿山事故下降趋缓

（1）矿山事故死亡人数与露天矿山事故死亡人数比较，如表1。

表1 矿山事故死亡人数

（2）矿山事故下降趋缓原因。

①客观上，安全状况改善碰到瓶颈。a.安全状况=物的安全状态（安全条件基本改善）+人的安全行为（较之前有所提高）；b.近年来，安全条件改进不明显，特别是采场外部；c.矿山安全技术水平、安全管理水平、职工安全意识等“软实力”，没有进一步提高，违法开采、违章现象依然很多。如2013年全省露天矿山14起事故，8起主要是人的不安全行为造成的。

②主观上，思想懈怠。矿山企业，包括部分安全监管人员，认为目前的矿山安全生产条件可以了，事故也少了。诸多方面体现了安全技术与安全管理的改进意愿不强。

3.露天矿山事故发生的主要场所变化

2008—2015年露天矿山采场外事故死亡人数比例有所提高。场内、场外事故死亡人数比较如表2。

表2 场内、场外事故死亡人数

4.露天矿山事故主要类别发生变化

根据《企业职工伤亡事故分类》事故类别的界定，对全省露天矿山采场内、外各类事故死亡人数进行梳理统计，得出露天矿山事故主要类别发生了变化。采场外事故比例增加，采场内事故以坍塌、物体打击、高处坠落、爆破为主，而采场外事故以机械伤害、车辆伤害、高处坠落、物体打击为主。

5.露天矿山采场事故各类别所占比例

根据2008—2015年露天矿山采场常发事故报备案例的事故类别与事故死亡人数的比较、分析，发生事故原因以坍塌、物体打击、高处坠落、爆破为主。采场常发事故比较如表3。

表3 采场常发事故比较

三、基于常发事故采取的技术对策

（一）事故致灾机理与应用技术

1.事故系统因素

保障安全生产要通过有效的事故预防来实现。事故系统涉及的要素是人、机、环境和管理，人的不安全行为是事故的最直接的因素，机的不安全状态也是事故的最直接因素，生产环境的不良影响人的行为和对机械设备产生不良作用，管理的欠缺是事故发生的间接因素。认识事故系统因素，使我们对防范事故有了基本目标和对象。

2.事故发生轨迹

事故都是由外因存在不利条件与内因存在不利行为因素对接，通过量变积累到质变的结果。事故各因素转化、矛盾激化、演化过程如图1。

图1 事故致因轨迹

3.边坡坍塌和物体打击致灾机理

矿山开采的主要事故类别是坍塌与物体打击，而这几类事故发生与环境状况和地质构造密切相关。因此，控制开采采场事故就必须要控制好开采技术工艺。边坡事故致灾机理如图2。

4.事故预防技术应用

事故发生具有因果性、随机性、潜伏性。如果采取事故预防对策是有效预防措施的关键。事故预防包括安全管理措施、安全技术措施、安全教育措施3种，依据安全系统原理，安全技术措施优先应用是事故预防的重要保障，也是十分有效的。技术措施应用（程序）如图3。

图2 边坡事故致灾机理

图3 技术措施应用

（二）开采技术条件控制与事故预防

1.严控开采技术条件，消除或减少造成坍塌的危险源

（1）分台阶开采：严格实施台阶式开采，限制并规范分层开采，尽量降低台阶高度、加大平台宽度，减轻高陡边坡的危害。分台阶开采如图4。

图4 分台阶开采

（2）分层开采：分层高度不得超过20m，分层层数不得超过3个，最大开采高度不得超过60m，控制推进方向，避免顺层推进；分层开采的凿岩平台宽度不得小于4m。分层开采如图5。

图5 分层开采

（3）爆破工艺控制：爆破设计与施工，应控制爆堆、台阶高度及台阶坡面角，减少对爆区附近岩体的破坏；挖掘机或装载机铲装时，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍。

（4）最终边坡控制：按照设计确定边坡，最终边坡角一般50°左右（由设计确定）；边坡形式、安全平台、清扫平台、排水沟，边坡防护工程、预加固措施应符合批准的《安全专篇》要求；最终边坡应采取控制爆破。边坡控制如图6。

图6 边坡控制

2.减少或消除人员进入边坡下部危险区域

（1）严禁上下层同时作业：禁止同一坡面上下双层或者多层同时作业，禁止上下垂直空间同时作业；上、下台阶同时挖掘机作业，应沿台阶走向错开一定的距离；在上部台阶边缘安全带进行辅助作业的挖掘机，应超前下部台阶正常作业的挖掘机最大挖掘半径3倍的距离，且不小于50m。禁止上下层同时作业如图7。

图7 禁止上下层同时作业

（2）机械装载：两台以上的挖掘机在同一平台上作业时，挖掘机与运输汽车的间距应不小于其最大挖掘半径的3倍，且应不小于50m。

（3）人员隔离：禁止人员在边坡下部休息、逗留。

3.及时发现和消除边坡存在的隐患

（1）表土浮石超前剥离：边界上2m范围内，不稳固物料和岩石等，应予清除，覆盖厚度超过2m的松散岩土层，其倾角应小于自然安息角。

（2）在合理台阶高度前提下，及时对险浮石检查与处理。

（3）危险结构面检查与处置。

（4）边坡监测与作业监护。

（三）采场高处坠落事故预防

消除危害：分台阶开采，消除翻台作业、人工在斜坡上作业及人工清理高处浮险石；保障设备运行平台、爆破凿岩平台宽度符合要求；行走道路符合要求。

隔离危害：登高作业平台周边栏杆、临崖地段护栏、车挡等规范设置。

个体防护：登高作业使用安全带、安全绳。

警示标志：设置禁止、警告、指令、提示安全标志。

（四）爆破事故预防

消除危害：所有爆破工程须经合格单位爆破设计与安全评估；针对爆破环境、地质条件、爆破物特征确定爆破等级；优化爆破方案，控制一次性总药量与单响药量，利用间隔装药、多段别、微差接力、减少震动波叠加等工艺，加强防护，划定安全距离，防止各类危害效应。

隔离危害：按安全要求申领、搬运、存放、使用爆炸物品，防止炸药与爆破能量的意外释放；规范爆破作业；使用合格安全炸药；采用安全起爆技术（非电起爆）；划定警戒距离，落实警戒措施。

个体防护：设置或利用合格避炮设施。

安全警示：爆破声光信号、警示标识。

（五）车辆（机械）伤害事故预防

消除危害：落实台阶式开采要求；装载运输平台、道路符合要求；车辆、工程机械适合矿山作业，并保持完好；限速行驶。

隔离危害：作业平台与运输道路的安全防护设施符合要求；机械运行危险区域禁止人员进入；实行人车分流或分道；两台以上挖掘机在同一平台上作业时，挖掘机与汽车运输间距，应不小于其最大挖掘半径的3倍，且不小于50m。

安全标志：设置禁止、警告、指令、提示安全标志标识。

人员管理：遵守操作规程。

五、总结

“任何事故都是可以避免的”，这是我们的矢志与信念。基于对露天矿山开采事故死亡人数分析，使我们认识与厘清了事故死亡人数变化中的发生曲线及快速下降、下降趋缓、场所变化、类型变化4个关键变化节点（数据）；了解了事故的发生规律与致灾机理；掌握事故发生致因对象与事故轨迹，确定常发事故类型，依据矿山开采技术要求及露天矿山开采事故研究成果，为矿山常发事故提供技术防范对策。