基于本质安全化方法的矿山研究

导语：基于本质安全化方法的矿山研究一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

1矿山实施本质安全化方法的基本原理

1.1基于本质安全化方法的本质安全型矿山特征本质安全型矿山的特征体现在矿山对事故具有良好的预防和控制能力，它是矿山生产系统具有良好安全可靠性的体现。从本质安全化方法角度出发，本质安全型矿山的特征应包括两个方面的内容:1)事故发生概率处于可接受水平，即系统中可能诱发事故的危险、有害因素得到了充分、有效的控制，矿山工作人员自觉遵守安全生产规章制度，矿山设备保持良好的工况，生产作业环境符合有关安全生产法律、法规、标准和设计要求，安全管理制度科学、有效，系统发生事故的可能性很小。2)事故严重程度处于可接受水平，即系统对于可能发生的事故具有良好的防御和控制能力，矿山应急救援系统健全有效，防灾减灾设施设备齐全完备，事故发生后，遇险人员得到及时救助，事态得到及时、有效的控制，事故损失实现最小化。1.2基于本质安全化方法的本质安全型矿山层次模型根据文献〔5〕对海因里希事故因果连锁理论、博德事故因果连锁理论、亚当斯事故因果连锁理论、北川彻三事故因果连锁理论以及人物轨迹交叉论的综合分析，事故发生的原因是多方面的，但主要包括4个方面:1)人的不安全行为;2)不安全的生产作业环境;3)物的不安全状态;4)管理的缺陷。因此，可以通过采取工程技术对策、教育对策和法制对策(即3E原则)，使系统中的人、物、环境和管理本质安全化，从而降低系统事故的发生概率和严重程度到可接受水平，实现系统本质安全化。据此构建本质安全型矿山层次模型(如图1所示)，其中，矿山生产系统危险度处于可接受水平为实施本质安全化方法所要达到的最终目标，属于总目标层;总目标可以分解为事故发生概率和事故严重程度分别处于可接受水平的两个子目标，它们属于一级子目标层;两个一级子目标又可以进一步分解为人、物、环境和管理的本质安全化四个子目标，它们属于二级子目标层;四个二级子目标要通过工程技术对策、教育对策和法制对策加以实现，这些对策属于实施层。图1基于本质安全化方法的本质安全型矿山层次模型Fig.1Hierarchicalmodelofintrinsicallysafeminebasedoninherentsafetymethod1.3本质安全化方法在露天矿山的实施体系基于上述本质安全型矿山特征与层次模型分析，并将本质安全化方法内容与露天矿山开采的特点相结合，本质安全化方法在露天矿山的实施体系可由图2表示。

2本质安全化方法在金属非金属露天矿山的实施

2.1降低事故发生概率2.1.1提高设备设施的可靠性露天矿山设备设施种类众多，如空压机、钻机、挖掘机、推土机、破碎机、矿用自卸汽车、油罐车、洒水车等。这些设备设施在运行过程中可能引起容器爆炸、机械伤害、车辆伤害等各种事故。要降低事故的发生概率，提高这些设备的可靠性是基础。1)提高元件的可靠性设备的可靠性取决于组成元件的可靠性，要提高设备的可靠性，必须加强对元件的质量控制，因此，矿山首先应把好设备元件采购关口，确保所有元件均从正规厂家购买，合格证、使用说明书等资料应齐全。其次，还可以通过对设备及其元件的维护保养来提升其运行稳定性。2)采取安全保护措施露天矿生产作业场所处于风、雨、雪、雾、日晒、粉尘、爆破以及地质灾害等不利环境中，为了提高设备运行的可靠性，应当对设备采取适当的安全保护措施。如根据有关规范要求〔6〕，矿用汽车在冰雪或多雨季节道路较滑时作业，应有防滑措施并减速行驶，如给轮胎装上防滑铁链。山坡填方的弯道、坡度较大的填方地段以及高堤路基路段，外侧应设置护栏、挡车墙等拦挡设施。爆破前应将采掘设备移至安全区域，防止爆破飞石、冲击波、震动对设备造成损害。3)加强预防性维修预防性维修是排除事故隐患、消除设备的潜在危险和提高设备可靠性的重要手段。矿山应制定完善的设备设施维修保养制度，定期对设备设施进行预防性维修，并建立生产设备档案，做好维修记录，每台设备落实到人。对于发现的事故隐患，不论大小都要及时维修，决不允许设备设施带病运行，以免因“小病”酿成“大祸”，真正发挥预防性维修防患于未然的作用。2.1.2选用可靠的工艺技术，降低危险因素的感度危险因素的存在是事故发生的必要条件。危险因素的感度是指危险因素转化成为事故的难易程度。虽然事故发生性质不可改变，但危险因素的感度可以控制，关键是选用可靠的工艺技术。1)合理确定采场工艺技术露天矿采场工艺技术直接关系到采场整个生产过程的安全，必须重视其规范性和合理性。露天矿应按照由上而下的开采顺序，分成水平台阶正规开采，避免掏底开采、“一面坡”式的开采，防止形成伞岩等安全隐患。开采阶段高度要与采掘设备配套，挖掘机或装载机铲装时，爆堆高度不大于机械最大挖掘高度的1.5倍〔6〕，以减少爆堆坍塌事故的发生。安全平台、清扫平台、运输平台的宽度及布置要满足防护落石和车辆行驶安全需要。台阶坡面角度、最终边坡角度及高度要根据矿岩稳定性、结构弱面发育情况合理选取。2)合理确定爆破工艺技术爆破工艺参数的选取直接关系到爆破危害的大小以及矿岩破碎效果的好坏。露天矿山应推广采用中深孔爆破方法，以提高爆破作业安全性。爆破设计书和爆破说明书，如爆破孔径、孔深、炮孔超深、抵抗线、孔距、排距、布孔方式、装药及填塞长度、起爆方法及器材、炸药种类选取、避炮掩体、爆破安全距离等，应由具备相应资质的设计单位和设计人员编制〔7〕。在形成最终边坡时，采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破方法减少对边坡岩体的破坏，以提高最终边坡稳定性。爆破过程中可根据实际爆破效果适当调整爆破参数，以控制爆破危害并形成合理爆块块度。3)合理确定凿岩、铲装、运输工艺技术凿岩、铲装、运输是露天矿主要生产环节。根据有关规范要求〔7-9〕，钻孔时，钻机司机室距崖边距离要不小于1m，以防止钻机跌落。钻车通过坡道时，钻架应回位，防止钻机倾倒。采装工作面出现伞岩时，挖掘机不应正面作业，以防物体打击。运输设备要避免装载过满或装载不均，防止车辆超载和重心偏移，特别应注意避免将巨大岩块装入车的一端，以免引起翻车事故。自卸汽车进入工作面装车，应停在挖掘机尾部回转范围0.5m以外，防止挖掘机回转撞坏车辆。对主要运输道路及联络道的长大坡道，可根据运行安全需要设置汽车避让道，以防止撞车。4)合理确定排土工艺技术排土场是露天矿山的重要辅助设施，它的设计合理性直接影响到矿山的正常生产以及附近特别是下游区域的安全，必须由具有相应资质条件的技术服务机构进行设计。根据有关规范要求〔9〕，排土场不宜设在工程地质或水文地质条件不良的地带，如因地基不良而影响安全，必须采取有效措施。排土场位置选定后，应进行专门的工程、水文地质勘探，进行地形测绘，并分析确定排土参数。排土时应分区段排弃废石、倒堆整治、形成各级碾压平台，确保废石土体的密实度和边坡稳定。2.1.3提高矿山生产系统抗灾能力系统的抗灾能力是指当系统受到自然灾害和外界事物干扰时，自动抵抗而不发生事故的能力，或者指系统中出现某危险事件时，系统自动将事态控制在一定范围的能力。露天矿生产作业环境恶劣，容易发生边坡失稳、山洪泥石流、水灾、雷击等灾害，必须重视矿山抗灾能力的提升。在采掘场边坡设立专门观测点，根据最终边坡的稳定类型、分区特点确定各区监测级别，对露天矿场的边坡变化情况进行定期观测，包括坡体表面和内部位移观测、地下水位动态观测、爆破震动观测等，发现异常情况及时采取处理措施，可有效预防采掘场边坡失稳伤害事故。矿山工业场地选址时应进行地质灾害评估，确保选址恰当。合理选择排土场位置，可降低排土场泥石流对周围人员和设施的威胁。根据汇洪面积和当地最大降雨量，采取截排水措施对流入排土场和矿坑的地表水进行拦截，可减少排土场泥石流危害和边坡失稳危险。凹陷型露天矿设置备用水泵，可提高暴雨天气的防水灾能力。矿山电气设备采用恰当的防雷装置，可提高其抵御雷电袭击的能力。2.1.4减少人为失误美国杜邦公司从自己的安全实践中发现多数事故都是由于人的不安全行为造成的。这是因为人在生产过程中的可靠性远比机械设备差，因此欲降低系统事故发生概率，必须重视减少人的失误。1)对工人进行充分的安全知识、技能、态度等方面的教育和训练员工的安全教育与培训是减少人为失误的前提和基础，只有当员工具备了必需的的安全知识和操作技能，才有可能在实践中有意识地避免一些误操作。矿山安全管理部门应根据员工类别，对决策者、管理者和从业人员分别进行安全法规、管理制度、操作技能等不同层次的培训。同时，矿山还应该大力建设企业安全文化，将良好的安全理念融人到员工的潜意识中，这对于培养矿山员工安全意识、塑造安全行为、形成安全习惯等方面有积极意义〔10〕。2)以人为中心，改善工作环境，为工人提供安全性较高的劳动生产条件改善工作环境，不仅可以提高员工的劳动效率，还可以降低员工职业病的发生率，减少由健康原因导致的人为失误，对于提高矿山经济效益有着重要作用。矿山可通过采用湿式凿岩或配置除尘器、给爆堆和运输道路洒水等措施，减少凿岩、铲装、运输过程中的粉尘污染。现场作业人员还应配备防尘口罩、耳塞、安全帽等劳动保护用品。2.1.5加强监督检查安全检查是根据有关规定对设备设施、作业现场以及人的安全行为进行查证，其目的是尽早发现事故隐患，及时整改，避免事故的发生。因此，安全检查是企业一项重要的预防性安全管理工作。建立健全各种自动制约机制，加强专职与兼职、专管与群管相结合的安全检查工作，对系统中的人、事、物进行严格的监督检查，在各种劳动生产过程中是必不可少的。为确保检查的效果，矿山应在检查的频次和形式上下功夫，首先确保检查的定员、定时及定项，定员即确定检查人员，定时即确定检查的时间间隔，定项即确定应检查的项目。同时，还应制定与检查内容配套的检查标准，此标准应尽量细化以增加检查的针对性，避免检查流于形式〔11〕。2.2降低事故严重程度事故严重度指因事故造成的财产损失和人员伤亡的严重程度。事故的发生是由于系统中的能量失控造成的，事故的严重度与系统中危险因素转化为事故时释放的能量有关，能量越高，事故的严重度越大。因此，降低事故严重度对矿山安全具有十分重要的意义。2.2.1控制能量1)限制能量总量为了减少事故损失，必须对危险因素的能量进行限制，这样即使发生事故导致能量外泄，也不会造成重大人员伤亡和财产损失。矿山油库、炸药库存储的油料、爆破器材和炸药都属于易燃易爆危险物品，应严格限制贮存量，防止其构成重大危险源。爆破作业时严格控制一次爆破药量，可减少爆破危害。对于大型边坡、节理裂隙发育的边坡、地处断层的边坡以及岩层倾向与边坡倾向一致的边坡，采取削坡减载等措施能减少其重力势能，增加边坡稳定性。2)防止能量逸散防止能量逸散就是设法把有毒、有害、有危险的能量源贮存在有限允许范围内，而不影响其他区域的安全。如在边坡坡脚设置牢固的防护网等设施拦截落石，可以避免边坡落石对作业面人员和设备造成损害。3)缓冲能量在生产中，设法使危险源能量释放的速度减慢，可大大降低事故的严重度，而使能量释放速度减慢的装置称为缓冲能量装置。加装能量缓冲装置可有效降低失控能量对外界造成的伤害。通过合理选取平台宽度及设置形式，矿山安全平台、清扫平台可达到缓冲落石能量的目的。根据排土场土岩流失量估算，排土场下游设置停淤坝等设施，可有效缓冲泥石流的冲击能量。2.2.2采取减少人身伤亡的措施做好救护和工人自救准备工作，一旦发生人身伤害事故，迅速采取相应的急救措施，对降低事故的严重度有着十分重要的意义。为此，矿山应针对可能发生的重大事故编制完善的事故应急救援预案。预案应在总体指导方案的基础上，针对不同的事故类型制定详细的分项方案。同时，还应建立应急救援队伍，配备完善的应急救援设备。为了确保方案的可行性，应定期组织预案演练，针对演练中出现的问题对预案进行改进完善，使其不断地趋于科学合理。

1)矿山安全生产是一个复杂的系统工程，具有作业人员多、设备设施多、作业分散、作业环境复杂等诸多不利于安全生产的特点。要实现矿山本质安全化，必须综合考虑系统中事故隐患的类型及特点，采取全方位的安全技术和安全管理措施。2)通过将本质安全化方法内容与露天矿山的特点相结合，采取相应的安全工程技术对策、教育对策和法制对策，本质安全化方法能够很好地适用于金属非金属露天矿山安全生产实践。3)本质安全化方法着眼于降低系统事故发生概率和事故严重程度，能够帮助系统设计者及管理人员对事故隐患采取针对性的综合安全防范措施。它有助于矿山实现对事故隐患的综合治理和建立安全生产长效机制，可以有效提高矿山的本质安全化水平。

本文作者：郑开欢姜福川工作单位：昆明理工大学