露天矿爆破作业危害的防护研究

露天矿爆破作业危害的防护研究

王宏岩

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁沈阳110015

摘要：本文对露天矿爆破作业产生的危害因素进行了比较分析，提出了相应的安全防护措施，为实现露天矿安全生产提供了理论依据。

关键词：爆破作业；危害因素；防护措施

1概述

在露天矿生产发展中，随着爆破技术的快速发展和一次爆破量的增加，对提高爆破效率和矿山生产效率发挥了积极的作用，但同时由于过剩能量引起的爆破震动、爆破飞石、冲击波、有毒有害气体、噪声和灰尘等危害，对环境、生产、作业人员的身体健康甚至生命以及设备和建构筑物造成的影响也更加突出，因此有效控制爆破危害是露天矿安全生产的重要保证。

2爆破作业危害因素分析

2.1爆破震动

爆破震动是炸药的一小部分能量转换为地震波，爆炸后从爆源以波的形式向外传播，经过介质到达地表，引起地面振动。这种地震动的强度随着爆心距的增加而减弱，在爆区的一定范围内，当地震动达到一定的强度时，会引起地表和建筑物、构筑物不同程度的破坏。在临近露天边坡爆破时，爆破震动过大还可能导致边坡滑落，以致影响生产或造成重大人身伤害及设备事故[1]。

2.2爆破飞石

爆破飞石是指在爆破作业过程中从爆破点抛掷到空中或沿地面抛掷的杂物、泥土、砂石等物质。爆破飞石的危害主要体现在人员伤亡、建筑物损坏、机器设备破损等方面，而其中的人员伤亡是爆破飞石的最大危害。统计资料表明，在我国由于爆破飞石造成的人员伤亡、建筑物损坏事故已经占整个爆破事故的15%～20%，我国露天矿爆破飞石伤人事故占整个爆破事故的27%[2]。

2.3爆破冲击波

爆破药包在空气中爆炸时，由于爆炸反应速度极快，药包周围介质来不及发生扰动，瞬间，爆炸产物高速向空气中膨胀，周围空气压缩，形成压力很高的冲击波。不恰当的爆破作业和异常的气候影响而产生的爆破冲击波不仅可以使建构筑物遭到破坏，还可以对人体产生危害，在冲击波作用下，人耳鼓膜最易受到伤害。

2.4有毒有害气体

在露天矿爆破过程中生成大量含尘烟云，其粉尘和有毒气体（CO和氮氧化物）浓度很高。此外，在爆堆中还截留大量有害气体（约占总量的30%），这些有毒气体的释出会污染大气环境，又往往会导致采矿设备和运输设备的停工。

3爆破作业危害防护

3.1爆破震动安全防护措施

（1）地震波安全距离计算

R=(к/ν)1/α×Qm

式中：R—爆破地震安全距离，m；

Q—药量（齐发爆破取总量，延期爆破取最大一段药量），kg；

ν—安全质点振动速度，cm/s；

m—药量指数，取m=1/3；

к、α—与爆破地点地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

计算的地震波速度应满足国家安全规程的要求。爆破地震波除和计算公式中的参数有关外，还和爆区与保护点的相对高度有关，当爆区位于保护点的上方时，计算值偏大；反之则偏小；爆破地震波的大小还和保护区方位有关，当保护区位于爆区前方时，地震波最小，侧向次之，后方最大。在特殊建筑物附近或爆破条件复杂地区进行爆破时，必须进行必要的爆破地震效应的监测或专门试验，以确定保护物的安全性。

（2）防护措施

实践表明，降低爆破振动最经济、最有效的办法是增加分段数、减小最大单响药量。理论上露天深孔爆破采用非电导爆管起爆网路可实现无穷多段，当分段不超过30段时，可用孔内非电导爆管微差、孔外电雷管延时来实现，超过30个段别后需用非电雷管接力延时。如果单靠减小单段炮数还不能够保证爆破振动安全，应采用预裂爆破方法，在最后排与未爆区之间形成一条裂缝，即可有效阻隔40%的振动波能量向外传播。其他方法还可采用如：选用低威力低爆速的炸药；限制一次爆破的最大药量；选用适当的炸药单耗；选择适当的装药结构；调整爆破传爆方向；改变与被保护物的方位关系；充分利用地形条件，如河沟、渠道、断层等，都有显著的隔震作用。

3.2爆破飞石安全防护措施

（1）飞石安全距离计算

露天爆破个别飞石的计算公式为：

Rf=(40/2.54)×D

式中：D—炮孔直径，cm；Rf—为个别飞石最小距离，m。

对于计算出的Rf还应考虑爆破点的位置，安全保护区低于爆破点的位置，应增加距离，反之应减少。无论计算结果如何，该距离均不得小于国家安全规程规定的最小200m安全距离。

（2）防护措施

露天爆破的飞石主要产生于孔口和前排。造成孔口飞石有两个原因：一是堵塞不严，产生冲炮并带出孔口松动石块；二是装药过多，堵塞长度不够，使孔口石块飞出。造成前排飞石的原因主要是前排临空面不平，最小抵抗线差异太大，或结构面切割，甚至裂缝与炮孔贯通。

对于孔口飞石，防护措施可在孔口加压砂包，就能够既消除冲炮隐患，又能限制孔口松动石块的飞出，同时又能有效降低大块率，因此，在孔口加压砂包是防止飞石操作方便、效果显著的有效办法。对前排飞石的防护，一方面可采用多排微差爆破，减少前排出现次数，另一方面，可根据前排抵抗线和结构面变化情况，在抵抗线太薄的位置堵塞岩粉作间隔装药。如果使用铵油炸药，必须防止过量的炸药流入前排裂缝，否则必将造成大量飞石，发生重大事故。一旦发现炮孔与贯通裂缝或空洞相连，应将该段炮孔堵塞，分段装药。如果发现有过量铵油流入裂缝中，必须注水溶解，然后再回填石沫堵塞裂缝贯通段。

个别飞石的飞散距离与爆破方法、爆破参数特别是最小抵抗线的大小、堵塞长度和堵塞质量、孔间或排间毫秒延期时间、地形地质构造(如节理、裂缝和软夹层等等)以及气象条件有关。因此，为了防止飞石的产生，工程技术人员在爆破设计和施工时，一定要根据爆破条件的变化合理确定单位炸药消耗量和爆破参数，保证炮孔的堵塞长度和质量，以及采取以上种种措施。

3.3爆破冲击波防护措施

（1）爆破冲击波安全距离的计算

R=K×Q1/3

式中：R—为冲击波的安全距离,m；K—为系数，有掩体取15，无掩体取30；Q—为最大一段起爆药量,kg。

（2）防护措施

要控制和防护爆破冲击波，应尽量避免采用裸露药包爆破或导爆索露天爆破，必须采用时，要覆盖砂土；控制一次起爆炸药量，从“空间”（分散布药）和“时间”（分段起爆）两个方面，将爆区总药量均匀分布到各个爆破部位，使爆炸能量最大限度地有效利用，将耗于爆炸冲击波的无效能量减至最小限度。要选取合理的最小抵抗线方向和大小，优化爆破参数，改进装药结构，确保填塞高度和质量等，使每个药包的爆炸能量都得到充分利用。精心施工，抓住地形测量、地质勘查、竣工检查和爆破施工等四个环节，确保设计要求。不在清晨、傍晚或露天等有利于空气冲击波传播的气象条件下实施爆破。此外，尽量避免爆区正面朝向被保护物，无法避免时也应将建筑物的门窗打开，必要时搭设防护架，也可有效减小冲击波的危害。

3.4有毒有害气体防护措施

为防止炮烟中毒，应采取以下几个方面的防护措施：

①不要使用过期变质的炸药；

②加强炸药的质量管理定期检验炸药的质量；

③加强炸药的防水防潮，保证质量，避免炸药产生不完全的爆炸反应；

④人员应在上风方向；

⑤一切人员必须等到有毒气体稀释至爆破安全规程中允许的浓度以下时，才准返回工作面。

3.5其他

爆破作业的时间应严格按照《煤矿安全规程》的规定执行，即爆破作业应在白天进行，雾天和夜间爆破必须采取安全技术措施，并经主管部门或主管领导批准。严禁在雷雨时进行爆破作业[3]。

4结语

防护露天矿爆破危害的方法和措施很多，在生产实践中，应根据具体的环境、设施，优化整个爆破设计方案，确保安全。

参考文献

[1]东兆星，邵鹏.爆破工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]高文乐，毕卫国，等.爆破飞石致人死亡案例分析[J].爆破，2002（3）.

[3]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.