礦山建設中安全施工問題及對策分析

張發亮

（安徽馬鋼礦業資源集團姑山礦業有限公司，安徽 馬鞍山 243184）

1 引言

在全球能源供應日益緊張的背景下，國內煤炭價格上漲，越來越多企業開始投入礦山建設中。目前，行業對礦山安全施工的研究多集中在施工方法上，對施工問題與對策的研究甚少，本文重點分析礦山建設特點，并結合實際案例，對礦山爆破施工的安全技術條件進行說明，通過規范爆破參數等做法，為安全施工提供創新路徑。

2 礦山建設的特點

礦山項目普遍具有技術性、復雜性的特點，其中，地下部分包括井巷施工和硐室施工，地面部分包括設備安裝、設施安裝。該類項目與其他項目的區別主要體現在以下方面：首先，是施工環境較為惡劣、施工難度大；其次，是井巷施工往往需要進行爆破，危險系數高；最后，是極易受到設備和人為因素影響，導致施工效果無法達到預期[1]。由此可見，要想使項目順利竣工，關鍵是要對礦山施工期間較為常見的風險有所了解，加大安全管理力度，確保潛在問題可盡快被發現并得到解決，由此為人員安全及施工質量提供有力保證。

3 影響礦山建設安全的因素

3.1 環境因素

對礦山項目進行施工期間，應密切關注現場環境，并采取恰當手段進行優化，例如，嚴格控制井下煤塵、瓦斯濃度，為施工人員營造安全施工環境。

3.2 設備因素

新時期，礦山項目所具有機械化水平大幅提升，雖然機械設備的加入，可在極大程度上改善施工質量及效率，但機械化施工同樣存在明顯的不足，即一旦設備損壞或老化，不僅施工效率會受到影響，施工安全性也會大幅降低。另外，若施工方所購入設備性能不符合要求，將提高漏電、火災等事故發生的概率，甚至會引發爆炸，導致人員安全、生態環境受到威脅。

3.3 材料因素

礦山項目的施工環境相對惡劣，出現突發情況或安全事故的概率極高，因此，施工方應根據現場情況，提前制訂相應的安全防護方案，通過購入安全防護材料等方式，為現場人員的安全提供全方位保護。

3.4 人員因素

眾所周知，施工人員的能力及水平通常會給項目質量、安全性產生巨大影響，若施工人員存在缺乏安全意識、專業能力不足等問題，將使礦山發生風險的概率大幅增加。

4 礦山建設所面臨施工問題及解決方案

4.1 施工問題

4.1.1 巷道曲率半徑不合理

現行規定明確指出，礦山巷道曲率半徑應在13～16 m。然而，調查發現，仍有一部分礦山將曲率半徑設定為8 m，由此而帶來的問題主要體現在以下方面：一是金屬絲磨損速度加快，導致項目安全系數大幅降低；二是巷道存在局限性，致使交通工具無法發揮出應有作用[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）若邊坡設計不符合要求，將增加運輸風險；（2）若明挖斜井尺寸不合理，將提高安全事故發生率，使現場人員財產、生命安全受到威脅?，F階段，國內多數礦山仍沿用雙向開采的模式，該模式存在極為明確的缺陷，一方面，該模式會給巷道底板的穩定性造成不利影響，另一方面，礦柱所承受壓力極大，通常無法為地面、礦山提供支撐，導致后續工作難以順利推進。

4.1.3 巷道不符合現場情況

巷道腰線的作用主要是對巷道高度加以控制，若腰線設計與現場情況不符，不僅會影響巷道高度，還會增加邊坡控制難度，進而引起不必要的問題。

4.1.4 其他不安全因素

作為礦山項目極為重要的部分，車場設計是否科學，通常會給日后的生產和運營產生深遠影響。目前，仍有少數設計人員未能意識到車場的作用，隨意設置車場彎道，導致司機無法及時發現障礙物，增加行車風險。實踐經驗表明，車場軌道距離應控制在1.4 m左右[3]。實際施工中，為降低項目成本，施工方往往會對軌道距離進行調整，導致車輛無法正常行駛，只有嚴格控制軌道間距，才能使運輸作業所具有安全系數得到大幅提高。

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，均應將巷道彎頭控制在約12 m，并根據現場情況調整車場位置，確保司機能夠及時接收到相關信息，為施工所具有安全性提供保證。

4.2.2 對采礦工作面進行優化

施工方可以通過以下方式優化工作面，從而達到規避風險、提高安全性的目的：首先，對切眼開口操作進行規范，根據現場情況，不斷調整切口方向、長度等參數，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，對回采工作面進行施工時，重點考慮運輸巷拔口，使巷道布局更加合理；最后，如果現場存在急傾斜礦層，則應根據實際坡度確定傾角，以免坡度不符合要求導致礦層壓礦。

4.2.3 結合實際設計礦山巷道

對礦山進行施工期間，應對巷道中線、腰線進行控制，沿中線、腰線設置多個測量點，相鄰測量線距離均為0.4 m，由施工人員手持測量儀進行測量，保證現場所開展施工活動，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

礦山項目性質較為特殊，建設期間發生安全事故的概率極大，要想降低風險發生率，關鍵是要準確把握潛在危險，結合現場情況、施工要求，提前擬定切實可行的預防及規避方案，為安全施工奠定良好基礎。

1）加大安全管理力度

分析可知，礦山項目出現安全事故的原因，主要是施工方過于追求短期效益，而忽略了安全管理的重要性。由此可見，要想提高項目安全性，關鍵是要提高安全管理及相關工作的站位，確保防范措施能夠得到貫徹落實。如果條件允許，施工方可聘請第三方機構前往現場，對潛在安全隱患進行全方位排查及整改，通過事前、事中與事后管理相結合的方式，將安全問題發生概率降至最低。

2）全面檢查重點項目

礦山施工流程相對復雜、危險系數極高，提前對爆破、井巷等項目進行檢查十分重要。施工期間，應當將責任落實到個人，確保管理人員能夠全身心地投入工作中，密切關注現場情況，及時發現并消除潛在風險，為項目安全性提供保障。

3）提前評估項目風險

以礦山項目常見風險為依據，確定事故多發區，分別對各區域的風險進行評估。據統計，礦山施工期間較為常見的風險，主要包括設備傷害、氣體中毒及爆炸，鑒于此，施工方應將重心放在吊裝管理、頂板支護上，同時對爆破作業進行規范，為現場人員的安全提供有力保護。

5 實際案例

某地計劃挖設井工三礦斜井，項目斷面高度為3 700 mm、寬度為5 200 mm，凈斷面積約為18 m2，掘進長度在2 400 m左右，要求施工方沿下坡方向施工?，F場情況見表1。

表1 地理位置

由于斜井斷面呈矩形，施工方計劃采取直挖法進行施工，另外，考慮到現場淺表土以黃土為主，土層穩定且不存在地下水，故決定通過循環切割法進行掘進。前期準備階段，施工方分別針對爆破和運輸環節制訂了安全施工方案。

5.1 爆破施工

5.1.1 選擇炸藥

本項目所使用爆破炸藥為礦山專用3#乳化炸藥，由電雷管進行引爆。炸藥的藥卷尺寸是200 mm×30 mm，單卷為200 g。要求有關人員正向連續裝藥，按照編號放置雷管，保證腳線完好，裝藥工作結束后，將炸藥裝入防水套，以免導線、雷管或炸藥受潮，進而出現拒爆的情況。

5.1.2 確定爆破參數

施工方可使用式（1）計算炸藥消耗總量：

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

隨后，便可以對循環炮孔的數量進行計算，相關公式如式（2）：

式中，N為炮孔數量；τex為藥卷實際長度，本項目取值為200 mm；τL為炮眼裝藥系數的平均值，通常處于0.72～0.84；mex為藥卷具體質量。

待上述工作告一段落，便可對炮孔深度進行計算：

式中，L為炮孔深度；Lm為每日/每月計劃前進尺寸；M為每月工作天數；N代表每日完成循環數；η1為正規循環率。

計算結果見表3。

表3 爆破條件

5.2 運輸施工

在本項目中，裝巖運輸耗時可占驅動周期的30%～35%，考慮到運輸速度往往會給施工進度產生巨大影響，因此，施工人員應在主運輸掘進的過程中開展輔助運輸作業，將施工所需物料、設備運往工作面。掘進斜井所適用懸臂掘進機的型號是EBZ-160，裝載能力最大可達3 m3/min，能夠滿足施工要求。另外，現場配備輸送機的運輸能力為620 t/h。通過分析可知，系統運輸能力、裝載能力均符合現場情況，因此，除特殊情況外，無須新增設備。

6 結語

基于礦山建設中的安全施工問題，結合實際案例，研究安全施工方案，通過計算巷道曲率半徑、優化采礦工作面，對礦山巷道進行重新設計，使安全施工問題得到解決。在研究過程中，也重視增加安全管理力度，做好風險全面評估與檢查工作，確保礦山建設按照預期合同完工。結果表明，將安全施工措施應用在礦山建設中具有良好效果，不僅可以能夠確保施工作業規范性，加快施工進度，還能夠準確識別與控制施工中存在的風險，研究結果可應用在礦山施工領域中，為安全施工方案選擇提供參考。