牛肖錚，趙迎青

（大理恒泰安全科技有限公司，云南 大理 671000）

1 礦山概況

洪水塘灰?guī)r礦礦山為新建項(xiàng)目，在此之前未進(jìn)行規(guī)模開(kāi)采作業(yè)，礦山沿砂石骨料生產(chǎn)線向南沿山坡地形修建了簡(jiǎn)易的礦山道路。礦區(qū)范圍面積為0.565km2，開(kāi)采標(biāo)高2300m～2440m。礦區(qū)石灰?guī)r裸露地表，礦山選擇山自上而下，分臺(tái)段露天開(kāi)采方式。設(shè)計(jì)開(kāi)采標(biāo)高2300m～2439m，礦山生產(chǎn)與終了臺(tái)段高均設(shè)置為12m，安全平臺(tái)寬度為4m，清掃平臺(tái)寬度為8m，每隔兩個(gè)安全平臺(tái)設(shè)置1 個(gè)清掃平臺(tái)。最小工作平臺(tái)寬度40m，最終臺(tái)段坡面角定為60°，工作臺(tái)段坡面角65°，最小工作線長(zhǎng)度90m，組合臺(tái)段開(kāi)采各臺(tái)段之間超前距離不小于20m。礦區(qū)的內(nèi)部運(yùn)輸主要為礦石、生產(chǎn)材料的運(yùn)輸，礦石和廢石均采用陜重39t 自卸車作礦用自卸汽車運(yùn)輸。

2 采剝系統(tǒng)評(píng)價(jià)

2.1 采剝系統(tǒng)概況

礦山的主要?jiǎng)冸x物為第四系覆蓋土及輝綠巖夾層，輝綠巖石呈全風(fēng)化狀，錘擊易散，化學(xué)成分與第四系覆蓋土接近。對(duì)于厚度較大成片集中出現(xiàn)的剝離物，可用挖掘機(jī)挖掘，汽車運(yùn)輸進(jìn)行剝離。對(duì)于厚度較薄且鑲嵌在礦巖縫中的剝離物，則可與礦巖一起爆破，待塊狀礦巖運(yùn)走后，再對(duì)散落在采場(chǎng)內(nèi)的粘土或輝綠巖剝離物，用推土機(jī)集堆運(yùn)走。

礦山采剝作業(yè)過(guò)程中，根據(jù)礦體形態(tài)及巖石物理特性，選用D50 氣動(dòng)潛孔鉆機(jī)作為鉆孔設(shè)備，進(jìn)行深孔多排微差爆破；炮孔傾角65°，孔深14.04m（包括超深0.8m），采用梅花形布孔，孔距4.5m，排距3.2m，最小抵抗線3.2m，設(shè)計(jì)采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)，毫秒延時(shí)起爆方式。

礦巖的鏟裝采用液壓挖掘機(jī)完成，運(yùn)輸采用礦用自卸式汽車。

2.2 采剝系統(tǒng)有害因素辨識(shí)

2.2.1 邊坡坍塌、滑坡、滾石、泥石流

采場(chǎng)邊坡坍塌（滑坡）事故發(fā)生的主要原因有：由于生產(chǎn)過(guò)程中露天采場(chǎng)邊坡參數(shù)不合理；采場(chǎng)、臨時(shí)排土場(chǎng)周邊及其平臺(tái)內(nèi)沒(méi)有設(shè)置截排水設(shè)施或設(shè)施損壞等，都易造成邊坡失穩(wěn)、坍塌（滑坡）的危險(xiǎn)，雨季可能產(chǎn)生泥石流，作業(yè)前未對(duì)坡面危巖、孤石進(jìn)行清理，可能危及作業(yè)人員和設(shè)備、生產(chǎn)安全。

2.2.2 高處墜落

（1）因采場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)、采場(chǎng)頂部等未設(shè)置安全警示標(biāo)志，外來(lái)人員、牲畜進(jìn)入采場(chǎng)上部危險(xiǎn)區(qū)域；（2）在邊坡上進(jìn)行高處作業(yè)人員沒(méi)有按要求使用安全帶或安全繩、安全帶未正確、牢靠固定即進(jìn)行作業(yè)，由于失重、高溫、大風(fēng)或作業(yè)人員生理因素差等導(dǎo)致作業(yè)人員墜落，而造成傷亡事故；通往采場(chǎng)的人行通道，坡度太陡；（3）高處作業(yè)未制定作業(yè)規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)安全管理不到位；或作業(yè)人員疏忽大意，疲勞過(guò)度；（4）高處作業(yè)時(shí)安全防護(hù)設(shè)施損壞或高處作業(yè)時(shí)無(wú)人監(jiān)護(hù)或主觀判斷失誤等。

2.2.3 爆破傷害（放炮）

爆破是礦山礦巖開(kāi)采的主要工藝，也是礦山事故的主要來(lái)源。爆破事故的發(fā)生原因主要有爆破器材質(zhì)量事故及爆破設(shè)計(jì)事故、爆破施工事故等，且大部分是因?yàn)檫`章指揮、違章操作引起的。故加強(qiáng)爆破設(shè)計(jì)工作，提高放炮工的安全意識(shí)和爆破操作技能，避免冒險(xiǎn)作業(yè)；加強(qiáng)爆破安全管理，積極做好放炮警戒，及時(shí)通知有關(guān)人員躲避，都是預(yù)防事故的有效措施。

2.2.4 車輛傷害

場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸、裝載設(shè)備有故障、操作失誤或指揮不當(dāng)，有造成車輛傷害的危險(xiǎn)，車輛傷害在本項(xiàng)目中包括汽車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等車輛的傷害。

2.2.5 物體打擊

（1）邊坡浮石清理不及時(shí)、排浮不凈或排浮不按規(guī)程操作；單人作業(yè)等；（2）鏟裝作業(yè)過(guò)程中，司機(jī)操作失誤或違章作業(yè)；鏟裝作業(yè)時(shí)鏟斗經(jīng)過(guò)自卸汽車駕駛室，礦巖掉落；在邊坡、鏟裝半徑內(nèi)坐臥、停留；挖掘機(jī)檢修操作失誤，滾石傷人；采場(chǎng)多臺(tái)階作業(yè)時(shí)，上部臺(tái)階滾石引發(fā)的物體打擊；（3）采場(chǎng)未圈定危險(xiǎn)范圍，未設(shè)立安全警示標(biāo)志或標(biāo)志不明顯，人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)；（4）安全帽等勞保用品穿戴不齊或未按照規(guī)范佩戴等；（5）臺(tái)階上下同時(shí)作業(yè)時(shí)，上部臺(tái)階墜物及滾石可能對(duì)下部臺(tái)階的作業(yè)人員造成傷害；（6）礦區(qū)有小節(jié)理、裂隙發(fā)育，露天開(kāi)采臺(tái)階邊坡浮石處理不及時(shí)，易引起物體打擊。

2.2.6 機(jī)械傷害

采場(chǎng)在建設(shè)和生產(chǎn)期間使用多種機(jī)械設(shè)備如：潛孔鉆、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車等，所有這些機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中，由于各種原因，經(jīng)常導(dǎo)致機(jī)械傷害事故的發(fā)生。

2.2.7 觸電

引起觸電事故的主要原因，除了設(shè)備缺陷、設(shè)計(jì)不周等技術(shù)因素外，大部分是由于違章指揮、違章操作引起的。

2.2.8 火災(zāi)

礦山礦物及圍巖中不含硫等自燃發(fā)火物質(zhì)，故產(chǎn)生內(nèi)因火災(zāi)的可能性不大；可能產(chǎn)生火災(zāi)的條件體現(xiàn)在：施工機(jī)械使用的油品具有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、汽車等移動(dòng)設(shè)備因違規(guī)操作、缺乏消防滅火設(shè)施等有發(fā)生火災(zāi)的可能；當(dāng)電機(jī)及其控制裝置或其它電氣設(shè)備內(nèi)部線路的絕緣破壞時(shí)將導(dǎo)致短路、檢修過(guò)程中使用臨時(shí)照明電源或其他臨時(shí)用電時(shí)發(fā)生短路以及線路過(guò)電流有可能引發(fā)電氣火災(zāi)。

2.2.9 淹溺

高位水池使用及檢修過(guò)程中，由于無(wú)安全防護(hù)設(shè)施或設(shè)施損壞及管理措施不到位、無(wú)安全警示標(biāo)志等，易發(fā)生人員不慎掉入池中導(dǎo)致淹溺事故。

3 危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)

3.1 預(yù)先危險(xiǎn)性分析

利用PHA 分析對(duì)露天邊坡危害、滾石、高處墜落、其他傷害等進(jìn)行分析，Ⅲ級(jí)或Ⅲ級(jí)以上是危險(xiǎn)的，會(huì)造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞，需立即采取防范對(duì)策措施。通過(guò)分析可知，露天邊坡危害危險(xiǎn)等級(jí)為III 級(jí)；滾石危險(xiǎn)等級(jí)為II 級(jí)；高處墜落危險(xiǎn)等級(jí)為II 級(jí)；其他傷害危險(xiǎn)等級(jí)為II級(jí)。由此可見(jiàn)邊坡失穩(wěn)是主要的危險(xiǎn)有害因素，需要采取防范對(duì)策措施，其他事故為需要引起重視的危險(xiǎn)因素。

3.2 邊坡失穩(wěn)魚(yú)刺圖分析

圖1 采場(chǎng)邊坡失穩(wěn)的魚(yú)刺圖分析

露天開(kāi)采的主要危險(xiǎn)是邊坡失穩(wěn)引起滑坡、坍塌，輕則會(huì)招致設(shè)備損壞、采場(chǎng)道路損毀，重則引起人員傷亡，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。因而對(duì)礦山邊坡穩(wěn)定性必須予以足夠的重視。

本魚(yú)刺圖分析了邊坡失穩(wěn)的主要因果關(guān)系，用于對(duì)邊坡危險(xiǎn)因素的預(yù)測(cè)和分析，見(jiàn)圖1。影響采場(chǎng)邊坡失穩(wěn)的原因主要有：地質(zhì)因素（主要為邊坡體內(nèi)存在軟弱結(jié)構(gòu)面），開(kāi)采工藝（如無(wú)序開(kāi)采、掏采），設(shè)計(jì)因素（如臺(tái)階高度過(guò)高、坡面角、邊坡角過(guò)陡），地表水的入滲導(dǎo)致巖體強(qiáng)度降低，爆破振動(dòng)以及邊坡管理不善?？赡軐?dǎo)致本項(xiàng)目施工邊坡失穩(wěn)的影響因素分析如下：

3.2.1 地質(zhì)因素

地質(zhì)勘察深度不足，節(jié)理裂隙發(fā)育，對(duì)開(kāi)采布置有影響。礦區(qū)地層總體呈一傾向北東的單斜構(gòu)造，目前已發(fā)現(xiàn)2 條斷層，編號(hào)F1、F2，F(xiàn)1 斷層位于礦區(qū)北部，走向北東-南西向，傾向近北東向、傾角 40°～55°。F2：位于礦區(qū)北東部，走向北西-南東向，傾向北東、傾角 45°～60°。與賓川大斷裂的活動(dòng)與控制關(guān)系密切。礦區(qū)內(nèi)有3 組構(gòu)造節(jié)理，其中第1 組最發(fā)育，第2 組次發(fā)育，第3 組發(fā)育一般。不良地質(zhì)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)存在影響。邊坡穩(wěn)定性一般，在雨季集中強(qiáng)降雨、地下水、爆破震動(dòng)等不利因素作用下，可能沿層面發(fā)生滑坡、崩塌。總之，與開(kāi)采有關(guān)的工程地質(zhì)巖組巖性較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，礦床開(kāi)采直接圍巖強(qiáng)度較低；露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性一般，局部地段易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問(wèn)題。只要對(duì)礦床開(kāi)采進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、施工，做好露天采場(chǎng)的排水及防洪措施，即可避免工程地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生。

3.2.2 邊坡結(jié)構(gòu)因素

臺(tái)階高度12m，終了臺(tái)階坡面角60°。因此，臺(tái)階坡面角施工不合理導(dǎo)致的陡邊坡是該礦可能發(fā)生邊坡坍塌主要因素之一。

3.2.3 水的因素

雖礦床都位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，但由于大氣降雨的影響，如果未設(shè)置截排水設(shè)施或設(shè)置不當(dāng)、排水設(shè)施損壞，可能會(huì)對(duì)邊坡穩(wěn)定造成影響，采場(chǎng)邊坡在雨季經(jīng)過(guò)雨水沖刷、浸泡極有發(fā)生滑坡、坍塌的可能。

3.2.4 生產(chǎn)因素

設(shè)計(jì)說(shuō)明該露天礦山采用2.5m3挖掘機(jī)進(jìn)行鏟裝，采場(chǎng)采用深孔爆破工藝，液壓挖掘機(jī)進(jìn)行鏟裝，設(shè)計(jì)臺(tái)階高度12m，滿足要求。但應(yīng)按照設(shè)計(jì)的臺(tái)階高度及坡度進(jìn)行作業(yè)，避免臺(tái)階高度設(shè)置超高影響邊坡穩(wěn)定。

3.2.5 邊坡管理

如果開(kāi)采方法不當(dāng)，靠幫邊坡部位超挖，欠挖等，以及護(hù)坡工作沒(méi)有做到位會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定。

3.2.6 設(shè)計(jì)因素

若設(shè)計(jì)中未結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，或設(shè)計(jì)的采場(chǎng)參數(shù)不符合規(guī)范要求，爆破參數(shù)未結(jié)合周邊影響等，亦可能會(huì)造成邊坡失穩(wěn)。

4 采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)的東側(cè)最終邊坡高為96m，南側(cè)最終邊坡高為138m，礦區(qū)有 2 條斷層，編號(hào) F1、F2。F1 位置距礦坑較遠(yuǎn)（平距>70m），對(duì)露天礦坑影響不大。F2 位于開(kāi)采境界東北角40m 以外，走向北西-南東向，傾向北東、傾角45°～60°。與開(kāi)采境界東部邊坡坡向相反，兩者呈相對(duì)有利關(guān)系組合，且與開(kāi)采境界無(wú)交集。礦區(qū)可溶鹽巖巖體發(fā)育3組節(jié)理裂隙，節(jié)理裂隙以第1、2 組節(jié)理裂隙具代表性，節(jié)理裂隙平均間距為0.5m，屬IV 級(jí)結(jié)構(gòu)面。石灰?guī)r飽和狀態(tài)下平均抗壓強(qiáng)度64.33MPa，軟化系數(shù)0.89，換算成f 系數(shù)為7.23。可能滑動(dòng)體平均容重γ 取值27.30kN/m3（取試驗(yàn)平均值）。邊坡巖體可能滑動(dòng)面可被利用的內(nèi)摩擦角φm取值 37.4°（取巖石試驗(yàn)平均值，按 φm=arctg（0.8×tgφk）折減，φk=43.71°），邊坡巖體可能滑動(dòng)面可被利用的內(nèi)聚力 Cm取值 351.6kPa（kN/m2）（取巖石試驗(yàn)平均值，并作折減，H=32m，L（節(jié)理間距）取 0.5m，Ck=6.2×103kPa）。

依據(jù)技術(shù)規(guī)范，確定本礦山的邊坡危害等級(jí)均為Ⅲ級(jí)；礦山的邊坡工程安全等級(jí)均為Ⅲ級(jí)。最終計(jì)算結(jié)果均符合安全穩(wěn)定系數(shù)要求，因此本礦山設(shè)計(jì)的邊坡參數(shù)安全合理。

表1 最終境界邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

由于礦山實(shí)際情況往往存在不確定性，比如局部地段巖體較破碎、生產(chǎn)爆破對(duì)邊坡造成的損害以及暴雨沖刷邊坡造成巖體強(qiáng)度降低等，這些因素都將對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此礦山要提高安全生產(chǎn)意識(shí)，在特殊情況下采取相應(yīng)的保證邊坡穩(wěn)定的措施，比如在靠幫邊坡的生產(chǎn)爆破時(shí)采取控制爆破技術(shù)、境界外攔截地表水、局部破碎地段的加固與護(hù)坡等。

5 安全措施及建議

（1）礦山上部的剝離工作面應(yīng)當(dāng)超前于開(kāi)采工作面4米以上；（2）在坡面上進(jìn)行排險(xiǎn)作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)系安全帶，不得站在危石、浮石上及懸空作業(yè)。嚴(yán)禁在同一坡面上下雙層或者多層同時(shí)作業(yè)；（3）露天礦邊界應(yīng)設(shè)可靠的圍欄或醒目的警示標(biāo)志，防止無(wú)關(guān)人員誤入；（4）作業(yè)前和作業(yè)中以及每次爆破后，應(yīng)當(dāng)對(duì)坡面進(jìn)行安全檢查。發(fā)現(xiàn)工作面有裂痕，或者在坡面上有浮石、危石和傘檐體可能塌落時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)并撤離人員至安全地點(diǎn)，采取安全措施和消除隱患；（5）應(yīng)明確道路邊坡安全加固及防護(hù)措施；（6）安全設(shè)施設(shè)計(jì)中必須補(bǔ)充保持邊坡穩(wěn)定性的措施：如靠幫后的爆破方式、開(kāi)采時(shí)保持臺(tái)階坡面角；對(duì)相對(duì)破碎地段的邊坡進(jìn)行噴漿加固等措施；（7）企業(yè)在建設(shè)中及建成后的生產(chǎn)中應(yīng)做好邊坡監(jiān)控工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)滑坡、坍塌等事故，減少或杜絕滑坡可能造成的災(zāi)害。對(duì)于軟巖邊坡部分，除做好監(jiān)控工作外，還應(yīng)采取錨桿加固或擋墻加固等其它安全措施。

6 結(jié)論

洪水塘灰?guī)r礦為新建項(xiàng)目，對(duì)其進(jìn)行采剝系統(tǒng)安全預(yù)評(píng)價(jià)，通過(guò)有害因素辨識(shí)和安全檢查表及危險(xiǎn)性分析等手段發(fā)現(xiàn)洪水塘灰?guī)r礦邊坡失穩(wěn)危險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，是主要的危險(xiǎn)有害因素。利用魚(yú)刺圖分析了邊坡失穩(wěn)的因素，并對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析，結(jié)合礦山實(shí)際條件給出了相應(yīng)的安全措施及建議，確保礦山企業(yè)安全生產(chǎn)。