0 前言

爆破是露天开采工艺环节中重要的一个环节，对于大多数的露天矿山而言，先爆后采是目前露天采矿生产的一个正常程序，不进行爆破，采剥作业是无法顺利进行的，露天深孔爆破是露天矿山机械化、规模化生产的一个重要条件.在各类工程爆破中，炸药爆炸后产生的能量大约只有10%做了有用功来达到预期的工程效果，大部分能量消耗于周围介质的过粉碎和转化为爆破有害效应^[1].如何减弱、控制爆破有害效应，预防爆破有害效应对人和物造成危害是爆破技术人员需要研究、探讨的重要问题.

1 露天深孔爆破有害效应及造成危害的案例分析

爆破有害效应有爆破地震、爆破冲击波、爆破飞石、爆破毒气、爆破噪声和爆破烟尘等，在露天矿山深孔爆破有害效应中，最容易引发安全事故的主要是爆破地震、爆破飞石、爆破冲击波和爆破毒气^[2].下面通过城门山铜矿的一起爆破事故来分析.

2008年5月2日，在+2 m台阶东北部进行的一次深孔爆破，爆区距采坑东部村庄距离为260 m，东部边坡高110 m，北部边坡30 m，孔数为12个，台阶高度8 m，孔深9 m，孔径250 mm，孔网参数6 m×7 m，最小抵抗线6 m，底盘抵抗线7.5 m, 孔内有水，药量2250 kg，采用逐孔毫秒微差爆破，最大单孔装药量200 kg.爆破飞石飞到东部村庄，民房墙面被击毁.下面从爆破飞石、爆破地震及爆破冲击波三方面有害效应分析.《爆破安全规程》规定的空气冲击波超压安全允许标准：对人员为0.02×10⁵ pa；当深孔爆破作用指数n < 3的爆破作业对人员和其他保护对象的防护首先考虑个别飞散物和地震安全距离^[3].下面就从爆破地震和爆破飞散物的安全距离两个方面分析.

1.1 爆破地震安全允许距离

爆破震动的安全允许距离^[4]按照下式计算：

式中：R_C—爆破振动安全允许距离，m；Q为炸药量，延时爆破为最大一段药量，kg；V为保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s，(本例中民房为砖瓦结构，爆破安全规程中规定允许爆破振速范围为2~3 cm/s, 此处取2.1)；K、a为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数：(K=200, a=1.7).

经计算：

R_C=(K/V)^1/a×Q^1/3=(220/2.1)^1/1.7×200^1/3≈90.64 m, 远远小于爆区与民房的距离, 故此次爆破的爆破震动不会对民房造成危害.

1.2 爆破飞散物距离

露天深孔爆破飞石飞散距离^[5]有如下的经验公式:

式中：R_max-飞石的飞散距离, m；K_Φ为安全系数，取15~16；D为炮孔直径，cm.

经计算：

根据上式计算, 个别飞散物的最大飞行距离等于150 m，小于260 m, 如果按设计施工对民房不会造成危害.那么此次爆破事故的发生就说明了在爆破方案的实施过程中出现了问题，根据事后调查，设计要求孔深9 m，因爆区地质条件复杂，裂隙、节理发育, 有软弱地质夹层，地下水丰富，所以尽管有些孔经过套孔也没有能达到设计孔深；又由于水的影响，装药不容易到达孔底或产生悬空，但仍然按计划药量装药, 造成装药后大部分炮孔充填长度达不到设计要求；同时也没有采取相应的防飞石措施就起爆, 导致多个炮孔发生冲天炮.事后调查发现飞石最远距离达到了350 m，差点击中在田里干活的一位村民，所幸没有造成人员伤亡.

2 露天深孔爆破有害效应造成危害的原因

爆破有害效应造成危害的原因归纳为以下几个方面：

(1) 爆破技术方案存在设计上的缺陷或错误.如在爆破安全技术方面，对爆破有害效应的控制、预防和防护考虑不周.最小抵抗线过大填塞长度过小而形成爆破漏斗效应，最小抵抗线方向选择错误；单孔装药量过大；孔过浅；药包布置在断层、破碎带或软弱夹层中；药包起爆顺序选取不当等.

(2) 爆破方案实施过程中存在不按方案施工或施工操作不当的情况.如没有按照设计孔位钻孔，孔深测量有误；充填高度和材料不符合设计要求, 警戒、防护工作没做好.

(3) 爆区局部地形、地质条件的特殊性.个别飞散物的飞行距离由经验公式求出的是直线距离，而爆区标高如果远高于保护对象，则要考虑飞石作抛物线运动会加大抛射距离.爆区局部的岩石性质和地质弱面及地下水可能对爆破的影响会产生预想不到的结果.

(4) 麻痹大意，安全意识不强.如为了预防爆破毒气对爆破人员造成危害，对于露天深孔爆破，要求响炮后不少于15 min才准许爆破作业人员进入作业面进行检查.但有的爆破人员认为在露天采坑内进行深孔爆破主要是防飞石，防冲击波，防震动，对毒气造成危害的认识不足，存在麻痹大意思想，认为露天深孔爆破毒气散发快，又有急于收工的想法，不会等够15 min毒气散尽就去查看爆堆，结果造成爆破毒气中毒.

3 预防露天深孔爆破有害效应导致爆破事故的方法措施

目前的爆破科学技术水平还难以完全避免爆破有害效应发生，但是可以将其控制在相对安全的范围内.如可采用接近零氧平衡的炸药，采用毫秒延期爆破，采用非电起爆网络起爆，限制一次爆破的最大药量和单孔最大药量，尽量避免采用导爆索露天爆破等措施来减弱爆破有害效应.减弱、控制爆破有害效应只是预防爆破事故最基本的一个方面.预防爆破有害效应导致爆破事故需要采取更加全面的方法措施^[6-9].

3.1 强化爆破技术人员的安全意识和责任意识

爆破有害效应造成的安全事故会造成人员伤亡，设备损坏，生产中断等严重后果，造成重大经济损失，因此绝对不可以掉以轻心、麻痹大意.但是只要从事爆破作业的相关人员能够做到严密组织、精心设计、精细施工、严格管理就完全可以将这些有害效应减弱到安全范围内.强化设计人员对自己的设计负责的意识，当施工过程中发现爆区条件出现新问题、新情况，及时调整设计，确保爆破作业的安全进行.深刻理解安全是最大的效益的理念，把安全放在第一位，只有在安全爆破的前提下，设计出安全的爆破方案，提高爆破质量，才能降低采矿成本，一旦发生爆破事故，造成的经济损失会远远大于通过不安全的爆破设计降低的采矿成本.

3.2 严格按照爆破作业施工程序组织爆破

在露天矿山建设和生产中进行重复性的爆破作业也必须做到每次爆破都有爆破设计方案，做到有章可循，按设计施工，杜绝无爆破设计方案施工的情况发生.

3.3 制定完善的爆破设计方案

依据爆区的地形、地质资料、岩石性质、爆区气象和爆区附近保护对象的建筑、构筑设施、人员等, 选择合理的爆破参数，按照保护对象的距离计算出最大的允许装药量及最小抵抗线方向和数值，结合岩石性质、地下水、台阶高度、炸药单耗等因素确定孔网参数.当任意一个条件改变时都应对设计进行修改和调整，优化爆破方案和爆破参数，重新确定对保护对象的安全判据.在爆破设计中应充分考虑地质结构弱面对爆破的影响，如对裂隙节理发育或有软弱夹层的岩体爆破时，易出现应力集中，岩石沿原有的结构面裂开，爆炸气体沿靠近爆源的软弱带冲出，炸药的能量以“冲天炮”或其他形式泄出，可能改变抛掷方向，产生大量飞石，增大个别飞散物的飞行距离，造成事故危害.在爆区有地质断层，可在断层两侧布孔，避免最小抵抗线与断层平行，在断层面附近的药包采用齐发爆破来减少断层对爆破的影响.也可采用压渣爆破及增加充填量控制飞石.

3.4 严谨施工确保施工质量

爆破施工过程中，爆破方案设计人员应到现场参加、指导施工，出现问题立即采取应对措施，及时调整、修改爆破设计^[8].对爆破作业所有工序的施工质量进行检查验收.炮孔验收包括孔位、深度、倾角是否符合设计要求；严格按照每孔设计药量装药，发现堵孔时，应停止装药并及时处理；填塞必须达到设计要求长度，填塞料禁止使用石块和易燃材料，炮孔有水时，应防止填塞悬空.采用电力、导爆管起爆网络起爆，雷雨季节采用非电起爆法等.

3.5 强化爆破安全管理力度

加强安全管理，求真务实是消灭事故的保证.建立健全各项规章制度，做到有章可循，有法可依，按设计施工.组织爆破作业人员参加爆破技术专业培训和安全培训，确保每个爆破人员都持证上岗.对爆破的各个环节制定具体操作细则，严格执行各环节的操作细则，组织爆破作业人员在工作中相互学习，相互交流经验，不断提高爆破安全技术管理水平^[9].建立质量保证体系，有专人检查、验收、签字后才能进入下一道工序.加强操作人员、检查人员的责任感，为爆破工程的质量和安全提供保证.逐步推行爆破工程安全监理制度，对爆破工程施工过程进行专门的第三方安全监督.