露天礦爆破安全事故樹分析

梁亞男 武文越 宿海芬

(內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司)

某露天鐵礦位于蒙古國境內，采用φ310 mm鉆機穿孔，臺階高度12 m巖石區炮孔超深1.5 m，孔網參數(10～16)m×(6～5.5)m;礦石區炮孔超深2～2.5 m，孔網參數(9～7)m×(6～5.5)m。難爆部位為礦石區、礦巖交界區及地質突變區，也是容易出現安全問題的區域。

2014全年該礦共組織爆破307區，完成預爆量7913萬t，全年單耗256 g/t;2015年計劃爆破量6700萬t。為有效提高電鏟的采掘效率，炮孔排數控制在6～8排，采用高精度雷管逐孔控制爆破技術，減少了同時起爆藥量，有效控制了爆破振動，減輕對邊坡及工業廠房的影響。水深0.5～1.5 m的炮孔，采用底部干孔空氣間隔器間隔后，填裝多孔粒狀銨油炸藥，以減少乳化炸藥使用量，節約成本，同時可以有效克服頂部大塊;水深大于1.5 m的炮孔，采用水孔間隔器底部間隔，填裝乳化炸藥，減少乳化炸藥填裝100～150 kg/孔。根據一段時間的試驗，電鏟采掘沒有受到影響，底板管理也比較順利，同時藥柱得到提升，有利于克服頂部大塊。水孔間隔器的使用，不僅有效降低了爆破成本，而且保證了爆破質量，值得大力推廣。

采用精度雷管爆破，可以有效降低起爆藥量，但與普通雷管相比，成本高。普通雷管排間起爆地震較大，采用多次分段技術，降低同時起爆藥量，可以降低爆破地震。

通過分析露天礦爆破影響因素，該礦采取了大孔距，小抵抗線，增大單次爆破規模至60～100萬t/區，推廣使用水孔間隔器等諸多措施，同時采用裝藥、填塞機械化，降低了爆破工勞動強度，減少了人為操作失誤，取得了較好的爆破效果。

1 爆破事故樹基本事件分析

分析出爆破事故諸如大塊、根底、巖墻發生的原因，建立爆破安全事故樹，確定爆破事故樹的基本事件［1-2］。

1.1 拒 爆

拒爆是威脅露天礦安全生產的主要問題之一，拒爆帶來的危害極大，要杜絕該事故的發生。分析拒爆產生的原因:①炸藥受潮變質，感度低不能形成爆轟，炸藥部分燃燒，有研粉相隔，影響傳爆;②雷管失效，雷管起爆力不足或是雷管與藥脫離;③導火索質量不合格，即管內斷藥超過15 cm，破裂口大于1 cm，有水滲入管內，管內有異物或涂藥結節等;④填塞時將導爆管砸斷;⑤起爆網絡紊亂，延時不當，讓爆轟波沖斷;⑥乳化炸藥高度與藥砣提升高度不匹配，造成炸藥、藥砣分離，或是孔口渣掉入孔內，造成藥砣與炸藥分離。

1.2 爆破飛石

炸藥爆破時釋放能量，產生沖擊波和爆生氣體。爆生氣體的能量一部分用于破碎礦巖，另一部分通過礦巖原有裂隙或爆炸生成的裂縫劇烈噴出自由面，推動前方的礦巖運動，產生飛石。飛石是傷人、打砸設備、打砸電纜的主要原因。產生飛石的原因如下:①由于巖體的不均質性，爆破時較弱巖石處的阻力小，易沖出形成飛石;②斷層、軟弱夾層、沖溝、多面臨空地形，易產生飛石;③爆破設計和施工不當，藥量過大，填塞長度不夠或填塞質量不佳，最小抵抗線過小，多段微差爆破中起爆順序不當，延遲時間太短，二次爆破易產生飛石。

1.3 大塊、根底、巖墻

分析大塊、根底、巖墻產生的原因:①炮孔孔深不足，底盤抵抗線過大、孔距過大;②掘溝鉆孔過程中水位過高，成孔困難及塌孔;③爆破工填塞操作失誤，致使堵孔，孔內導爆索、導爆管斷;④連線時爆破網絡錯連、漏連;⑤導爆管性能不穩定，炸藥、藥砣質量低劣;⑥礦巖交界處爆破時會出現結構面，結構面產生應力集中，導致爆破事故發生;⑦對礦巖賦存條件和物理機械性能認識不足，孔網參數、起爆順序設計不合理，炸藥量偏小等。

2 編制爆破事故樹

2.1 確定爆破事故樹頂上事件

爆破事故樹頂上事件［3］是優先考慮的事故事件。頂上事件易于發生，且后果嚴重。本文確定頂上事件為爆破事故。爆破事故就是指爆破造成的死亡、疾病、傷害、損壞或者其他意外情況，是一種無法預估的、突然發生的、出乎人們意料的事件。

2.2 編制事故樹

利用EasyDraw事故樹分析軟件，得到爆破安全事故樹如圖1。表1為事故樹中各代碼含義。

圖1 爆破安全事故樹

表1 事故樹中各代碼含義

3 爆破事故樹定性分析

查明事故基本事件，分析從基本事件發展到頂上事件(爆破事故)的過程，求出事故樹基本事件的最小割集和最小徑集［4］，計算事故樹中基本事件的結構重要度，了解頂上事件發生的原因，明確事故出現的模式及事故發生后的影響程度，以便根據計算結果分析爆破事故產生的原因，達到減少爆破事故發生的目的。

3.1 事故樹最小割集

一般情況下，并非所有基本事件都發生才能導致頂上事件的發生。露天礦爆破中，人員傷害或是打砸設備的事故屬于爆破事故;采掘過程中，出現大塊和根底，嚴重影響采場生產，也歸類為爆破事故。露天礦爆破事故最小割集較為單一，每一個基本事件發生都會引起頂上事件的發生。

用布爾代數法驗證事故樹的最小割集:T=M1+M2+M3=(M4+M5+X1+X2+X3)+(M6+M7+M8+M9)+(M10+M11+X18+X19+M12)=［(X4+X5+X6)+X7X8+X1+X2+X3］+ ［(X9+X10)+(X11+X12)+(X13+X14+X15)+(X16+X17)］+［(X20+X21)+(X22+X23)+X18+X19+(X24+X25)］。

得到23個最小割集分別為 G1={X1}，G1={X2}，G1={X3}，G1={X4}，G1={X5}，G1={X6}，G1={X7，X8}，G1={X9}，G1={X10}，G1={X11}，G1={X12}，G1={X13}，G1={X14}，G1={X15}，G1={X16}，G1={X17}，G1={X18}，G1={X19}，G1={X20，X21}，G1={X22}，G1={X23}，G1={X24}，G1={X25}.

3.2 事故樹最小徑集

事故樹最小徑集是事故樹最小割集的反事件，表現的是系統的安全性，最小徑集都是保證事故樹頂事件不發生的條件，是采取預防措施，防止發生事故的途徑。

用布爾代數法計算事故樹的最小徑集:G1={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X22，X23，X24，X25};G2={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X22，X23，X24，X25};G3={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X21，X22，X23，X24，X25};G4={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X22，X23，X24，X25}.

得到4條最小徑集，說明可以控制爆破事故發生的途徑有4條。

3.3 結構重要度分析

在爆破工作中，基本事件發生的難易程度是不相同的，但是在分析結構重要度時，忽略基本事件發生的難易程度，假定基本事件發生為同等概率，研究事故樹結構中基本事件對頂上事件的影響程度［5］。

利用最小割集計算結構重要度值的大小，見表2。

表2 結構重要度值

結構重要度大小:I［X1］=I［X2］=I［X3］=I［X4］=I［X5］=I［X6］=I［X9］=I［X10］=I［X11］=I［X12］=I［X13］=I［X14］=I［X15］=I［X16］=I［X17］=I［X18］=I［X19］=I［X22］=I［X23］=I［X24］=I［X25］＞ I［X7］=I［X8］=I［X20］=I［X21］.

3.4 結果分析

(1)從事故樹最小割集中可以看出，導致爆破事故發生的基本原因有23個，這些因素組合在一起，都可以導致爆破事故的發生，因此系統是較為危險的。

(2)露天礦爆破事故樹中，總門數為13個，或門數11個，占總門數量的84.6%;與門僅2個，比例為15.4%。說明露天礦爆破事故很容易發生。

(3)從最小徑集和最小割集的組數來看，露天礦爆破事故中，有最小割集23組，最小徑集僅為4組。即露天礦發生爆破事故“可能的途徑”共有23種，預防途徑僅有4種。而最小徑集中所包含的基本事件很多，需要同時采取多項預防措施后，才能保證爆破事故不發生。所以露天礦爆破事故極易發生而且難以控制，系統較為危險。

4 安全措施

①露天礦爆破必須嚴格遵守《爆破安全規程》，嚴格按照操作規程施工;②加強對技術員和爆破工的培訓，減少人為施工失誤，降低安全事故發生概率;③建立并執行嚴格的考核機制，實行鉆機穿孔三級驗收制度，狠抓現場施工管理;④充分利用現有地質資料和生產探礦地質資料，合理設計孔網參數，跟蹤鉆機鉆孔及電鏟采掘，及時調整孔網參數;⑤警戒點必須提前制定妥當，在爆破警戒時必須逐一落實到位，由專人負責。警戒人員不得擅自離開，并注意避炮，爆破主管人員根據現場情況及時調整擴大人員、設備警戒范圍。

5 結論

通過對爆破事故的分析和總結，利用EasyDraw事故樹分析軟件，可以快速計算事故樹最小割集、最小徑集，分析出爆破事故樹結構重要度。通過分析得出，發生爆破事故的可能途徑共有23條，預防途徑僅有4條，可見露天礦爆破工作屬于高危行業。自然條件及礦巖地質條件無法改變，但通過嚴格執行安全操作規程，狠抓現場施工管理，加大培訓力度，堵塞施工、管理漏洞，減少露天礦爆破事故是完全可以做到的。

［1］ 王文才，張世明，周連春，等.大型露天金屬礦爆破的事故樹分析［J］.金屬礦山，2010(4):163-166.

［2］ 張義平，曾照凱，吳 鋼，等.事故樹分析法在爆破飛石事故分析中的應用［J］.金屬礦山，2010(3):122-125.

［3］ 郭 進，胡坤倫，劉 偉.事故樹在深孔爆破危險性分析中的應用［J］.有色金屬:礦山部分，2009，61(2):62-64.

［4］ 魏春榮，李艷霞，孫建華，等.事故樹結構重要度的求解方法［J］.黑龍江科技學院學報，2012，22(1):84-88.

［5］ 魏春榮，孫建華，張錦鵬.事故樹定性分析法及其在礦井安全評價中的應用［J］.工業安全與環保，2009，35(9):39-41.