试论露天矿山爆破技术对矿山安全的影响

丁国忠

矿产资源是现代社会生产、生活中不可缺少的一部分，在当前社会经济发展水平不断提高的背景下，对矿产资源的需求量大量增加。在此背景下，为满足社会对矿产资源的日益增长的基本需求，矿山生产能力随之增加。矿山开采，首先要通过矿山爆破把矿石从岩体中剥落下来和对矿体顶板围岩进行剥离，并按工程要求爆破成一定的爆堆，破碎成一定的块度，为随后的铲装、运输工作创造条件。矿山爆破技术随着矿山工程的建设得到了迅速的发展，不同的爆破方式对于开采成本有着很大的影响，在矿山开采全过程中，爆破成本约占总成本的20%。根据矿山的岩石结构选取特定的爆破方式既可以改善爆破效果，还能节约开采成本。但在当前矿产资源开发利用过程中，要保证矿产资源生产能力处于持续提高状态，关键在于改进爆破技术，既要持续加大爆破范围，又要适当增加爆破频率。但随着爆破规模和次数的增多，相关的问题随之增加，如振动危害性增强，对邻近建筑物结构产生了不可修复的损伤，且对矿山安全构成了威胁。因此，在矿山资源开采过程中，应加强露天矿山爆破技术对矿山安全的影响研究，以有效控制矿产资源生产过程，满足矿产资源生产需求的同时，保障矿山安全运行。

1 露天矿山爆破技术及其对矿山安全的影响

1.1 常见露天矿山爆破技术类型分析

在矿产资源开发生产过程中，露天矿山爆破技术是矿产资源生产力提高的关键，使得露天矿山爆破技术应用相对广泛，具体包括以下几类：

（1）光面爆破技术。在矿产资源开发过程中，光面爆破技术应用十分广泛，具体是在爆破区域内设定保护层，随后通过爆破切割方式来清除保护层的爆破技术，常见于露天矿产资源开采中，具有保护边坡稳定性的优势，这使得光面爆破技术应用常见于岩石结构稳定性高且硬度中等及以上的岩层中，可以形成平整光滑且结构稳定性高的边坡。

（2）预裂爆破技术。预裂爆破技术在矿产资源开发中的应用，具有工程量大、工期长、成本高等显著的缺陷，但在各类型边坡形成时，一旦遇到劣质土质，预裂爆破技术的应用价值则极易体现出来，具体是遭遇质地不坚硬的岩层、破碎带等不良地质条件时，预裂爆破技术可以形成结构相对稳定的边坡，便于保证矿山安全。

（3）深孔微差爆破技术。在露天矿山资源开采过程中，除了上述光面爆破技术、预裂爆破技术，深孔微差爆破技术应用也十分常见，其优势降低炸药能量释放功能，以降低爆破振动，从而可以避免对矿山结构及周围建筑物构成损伤。同时，通过微差起爆，可以在合适延时范围内，充分利用爆炸应力波来保证切向裂隙发育成熟。不仅如此，在深孔微差爆破技术应用中，可以通过先响炮孔来为后响炮孔创造自由面，从而可以有效降低炸药单次耗量，减少爆破振动有害效应。除此之外，深孔微差爆破技术应用中，可以通过二次碰撞破碎来降低爆破有害效应，从而可以在改善爆破效果的基础上，降低爆破成本，为矿产资源开发综合效益的提高奠定良好的基础。

1.2 露天矿山爆破技术对矿山安全的影响

露天矿山爆破技术是矿产资源生产中常用技术，随着矿产资源需求量的增加，露天矿山爆破技术应用频次增加，这使得露天矿山爆破技术对矿山安全造成了巨大的威胁，具体包括以下几点：

（1）爆破参数方面的影响。在矿山资源开采工作不断推进中，爆破设计人员应考虑不同矿区的岩层结构及岩石性质，科学确定爆破参数，具体包括起爆方法、爆破规模、单响药量等。为此，爆破设计人员应通过勘察或者查阅资料等方式，充分了解矿山工程现场地形地质条件，以确保各类参数的科学合理性。依据目前矿山的爆破参数，通过统计爆破大块率定量评价爆破效果，计算出主要爆破参数与大块率的关系，进而分析爆破成本。大块率不仅会影响到爆破成本，还会影响到铲装成本、运输成本和二次破碎成本。其次就是对爆破参数进行优化，寻找最佳的爆破方案。露天矿山爆破一般要求爆破后爆堆集中，块度均匀，并控制大块率，结合这些要求，再考虑到降低爆破成本，一般要从台阶高度、填塞高度、装药长度、装药结构和起爆方法、延迟时间、起爆网络等参数入手来优化。在此过程中，一旦爆破设计人员缺乏相应的专业素养，极易导致爆破参数不合理，进而增加露天矿山爆破安全隐患。尤其是在最终边坡形成时，不科学合理的爆破参数会导致切割面不平整，严重情况下会出现爆破损伤层延伸情况，一旦此损伤延伸到保护层，会导致最终边坡结构稳定性下降，对矿山安全构成威胁。

（2）爆破人员方面的影响。露天采矿工作是一项危险系数高的工作，往往对作业人员具有较高的专业素质和安全技能要求，具体是要掌握扎实的专业知识，还要兼顾各类工程机械性能，并具备一定的实践经验，才能规范有序开展具体工作的同时，以此有效应对突发事件来保证生产工作的安全性。但事实上，当前矿山工作人员的素质与能力普遍存在难以胜任实际工作的状况，从而增加了露天矿山爆破的危险。部分爆破工程技术人员在实际的爆破设计中，往往是按照经验进行操作，在此过程中并没有综合考虑工作面的实际情况，导致诸多隐患控制不足而增加了矿山安全事故发生概率。除此之外，由于矿山爆破作业人员缺乏相应的专业素质，导致其在爆破作业时可能出现一系列问题，如操作有误、爆后检查工作质量不高等，这给后续矿山生产工作安全进行埋下巨大安全隐患。

（3）爆破器械材料方面的影响。在露天矿山爆破作业之前，相关技术工作人员应对爆破所用器材进行细致的检查，以保证爆破作业安全进行。在此期间，爆破作业人员没有严格按照要求进行逐项检查电雷管桥丝、电子雷管芯片等，都可能出现盲炮、爆破效果差等问题，以盲炮为例，一旦发生此类问题，会增加矿山安全风险发生概率，并可能威胁现场作业人员的生命安全。再比如爆破效果差，会导致爆破堆积形状不良，不利于矿山开采工作安全、有序进行。

2 露天矿山爆破技术在矿山开采中的应用现状问题分析

2.1 缺乏对露天矿山爆破技术应用的系统性研究

露天矿山爆破技术应用在矿山资源开采中，爆破技术工作人员往往要综合考虑多项因素，以保证爆破参数的科学合理性，进而才能保证矿山安全，并提高矿产资源生产效益。但事实上，在我国矿山领域对露天矿山爆破技术的研究出现了方向错误，重点研究爆破效果的作用，而忽视了爆破作用的安全性研究。而在当前爆破频次和爆破量增加的情况下，最为关键的是爆破安全，做好此专项研究工作，就可以在爆破期间降低不当爆破对矿山安全的负面影响，并可以结合具体研究来落实相应的安全防御措施，进而才能提高矿山安全性。但事实上，当前我国在露天矿山爆破技术应用研究方面，局限于爆破效果的优化，并没有系统地研究爆破安全隐患，具体包括爆破作业构成的威胁、爆破作业安全防御措施研究等，都是当前露天矿山爆破技术应用研究中比较缺乏的，进而难以保证露天矿山爆破技术应用安全效果，不利于保障矿山安全开采。

2.2 工作人员思想层面缺乏重视

在矿山开采过程中，露天矿山爆破技术应用要发挥出应有效果，关键在于保证整个爆破作业的安全性，这是提高矿山开采效率，并保证现场作业人员安全的基础和重要保障。因此，在矿山开采中爆破作业之前，往往会展开针对性强的安全教育培训工作，并在此领域加大了相应的投入力度。与此同时，国家及相关行业也针对露天矿山爆破技术安全应用出台了一系列的政策和管理措施，为露天矿山爆破技术安全操作提供了指导意见。但在露天矿山爆破技术实践应用中，现场作业人员普遍缺乏相应的安全意识，正因思想层面的不重视，导致其在实际的操作中频繁出现经验性操作，并非是严格按照标准要求进行规范作业的，从而极易增加矿山安全事故。

2.3 缺乏完善的应急救援体系

在矿山作业过程中，爆破作业人员安全意识和技能是影响矿山安全的重要因素之一。但在矿山爆破作业过程中，矿山安全事故是难免的，原因在于在工程作业期间，意外是不可避免的，这将对矿山现场作业人员的生命健康安全构成严重的威胁。但基于某种角度而言，矿山意外作业事故是可以避免的，但要矿山作业单位建构完善且有效的专项应急救援体系，才能有效应对各类意外事件，保障矿山安全作业。但事实上，当前矿山单位仍然缺乏完善的专项应急救援体系，导致在具体意外事件发生之后，不能及时采取有效的专项措施进行处理，导致意外事件因为处置不及时而造成了不必要的二次伤害。

3 露天矿山爆破技术在矿山安全作业中应用的优化对策分析

3.1 加强对露天矿山爆破技术应用的系统性研究

近年来，随着我国对露天矿山爆破技术研究的深入，已经形成了安全系统工程这一新学科，其研究内容是针对爆破作业中各个作业环节的特点，深入研究其中潜在的安全性问题，并进行相应的安全风险评估，随后根据评估结果来探寻有效的专项应对方案，以确保爆破作业可以在矿山开采中安全实施，提高爆破作业安全水平的同时，保证矿山资源开采效率。通常而言，制定科学的爆破方案，应做好相应的现场勘查和资料分析工作。在实践中，爆破作业人员需要结合矿产资源开采规划，并充分考虑采矿工作面的实际情况，制定出科学合理的爆破计划、爆破规模等爆破参数，在此期间，相关工作人员应保证各项爆破参数的科学性、有效性，为爆破后排险、铲装作业等预留充足的时间，可以降低爆破后的安全隐患，以大幅度提高矿山爆破作业的安全水平。为了加强爆破效果，达到爆破的块度要求，装药结构可采用柱状连续装药结构，起爆方法采用导爆管雷管起爆，对于没有雷管感度的炸药可以使用起爆弹进行起爆，将雷管插入起爆弹内，保证雷管的聚能穴朝上即可引爆炸药。在爆破设计过程中，爆破作业人员除了考虑上述因素外，还要重点考虑矿山区域内的气候、地质等，若爆破作业范围过大，还要深入现场调查周围状况，科学确定爆破工作中的各类影响因素及制约因素，切实提高爆破方案的科学合理性和有效性。尤其是针对复杂条件下的矿山爆破作业，在爆破作业方案制定时，应鼓励多名专业技术人员进行设计，且要做好相应的集体论证工作，待各专业技术人员一致评判爆破作业方案具有可行性和可操作性之后，才能将其投入矿山爆破作业中，以提高矿山爆破作业的安全性。以铁硫矿爆破方案为例，在爆破作业期间所用技术常见于深孔微差爆破技术，由于此技术应用过程中，各个起爆环节中的起爆量较小，可以有效控制起爆的安全性。为此，在爆破作业过程中，可以采取高精度的毫秒导爆管进行作业，从而可以有效提高起爆控制效果，通过这种方式，既可以保证起爆作业人员的安全，又可以降低对周围环境的负面影响，进而可以保证矿山安全，切实提高矿山爆破作业的综合效益。

3.2 加强安全教育培训力度，落实责任制

矿山爆破作业具体由人员负责操作，意味着爆破作业与人员的安全意识及技能水平密切相关。为此，在爆破作业期间，应将安全教育培训工作融入作业全过程，既要做好爆破作业前的安全教育，又要做好爆破作业之后的安全教育及总结，以全面增强现场作业人员的安全意识，并提高其安全技能水平，为高效、安全开展爆破作业奠定良好的基础。严格按照设计要求进行施工；确保充填质量和密度；加强各关键爆破点的岗哨警戒工作；爆破前将设备和人员撤离到爆破安全区内；起爆人员要进入掩体加强自身安全。此外，研究爆破作业安全事故，可以发现违规作业和恶劣条件是爆破作业事故的主要因素。为此，通过安全专项教育培训提高作业人员安全意识、安全技能水平的基础上，应积极落实安全生产责任制，一方面可以有效增强相关人员的工作责任心，另一方面可以帮助相关人员明确自身的权利与义务，以便各项作业流程规范有序落实到位，切实提高矿山爆破作业安全性。同时，在安全生产责任制执行的前提下，一旦出现问题，可以结合责任制来找到责任人，以便及时采取措施进行整改问题，从而能够避免事故的扩大而增加损失。

3.3 建立完善的专项应急救援体系

专项应急救援体系建立是降低矿山爆破作业安全事故发生概率的重要基础和保障，也是当前矿山安全作业的重要内容之一。通常而言，完善的专项应急救援体系包括日常作业安全演练、突发状态高效处置两个方面。首先，在日常作业安全演练方面，矿山应根据矿山爆破作业形势要求，定期组织相应的安全演练，确保相关工作人员时刻保持较高的安全意识，并掌握相应的安全技能，才能自觉规范地落实矿山安全措施，一定程度上可以提高矿山爆破作业的安全性。其次，突发状态高效处置方面，要求管理人员和技术人员在日常加强充电学习，做到科学管理和正确操作，以降低突发状况所带来的危害降至最低。

3.4 引进高科技的指导

在现代高科技指导下实施的矿山爆破作业方案，可以大幅度提高矿山爆破作业安全水平。但事实上，我国在此领域与发达国家相比，仍然存在一定的差距，一方面是我国在矿山爆破历史数据记录保存方面存在一些工作缺陷，导致技术实施缺乏相应的参考数据；另一方面是缺乏技术领域的研究人员，使得新技术引进爆破作业中的深度和广度不够。具体来说，我国矿山爆破作业中，由于爆破技术人员更加关注爆破过程的研究，忽视了爆破作业之后的矿山安全影响研究，从而导致相关数据收集不足，难以为后续深入研究同类型作业提供有价值的参考数据。而在实践中要做好此项工作，应加强数据收集工作的重视，并在爆破作业之前，必须加大相应记录设备的投入力度，做到完整记录爆破作业期间的产生的各项数据，具体包括地震波变动数据、空气波数据、声波数据等爆破过程中的数据，还要记录爆破作业完成之后的震动数据、崩射情况数据等。尤其在爆破作业之前进行了岩石切割作业，还要做好岩石切割作业数据的记录工作。但不可否认的是科学技术数据的记录，是一项乏味且复杂的细致工作，要求相关人员认真记录数据，为后续工作提供优质的精准数据。此外，根据不同爆破作业产生的数据，引进相关的分析仪器、软件，以期通过准确的数据和高新技术的合理使用，准确、科学地预测爆破后果，切实提高爆破效果，并降低爆破成本，为实现矿山安全和提高生产效益奠定良好的基础。

4 结语

综上所述，在矿山开采过程中，爆破作业至关重要。但随着矿山开采力度的增加，爆破作业力度和频次不断增加，使得露天矿山爆破技术对矿山安全的影响日渐突出。为此，在矿山资源开采过程中，应加强对露天矿山爆破技术应用的系统性研究，并要建立完善的专项应急救援体系，才能推动矿山安全工作的进一步发展，为我国采矿事业的持续发展奠定良好的基础。