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1礦山實施本質安全化方法的基本原理

1.1基于本質安全化方法的本質安全型礦山特征本質安全型礦山的特征體現在礦山對事故具有良好的預防和控制能力，它是礦山生產系統具有良好安全可靠性的體現。從本質安全化方法角度出發，本質安全型礦山的特征應包括兩個方面的內容:1)事故發生概率處于可接受水平，即系統中可能誘發事故的危險、有害因素得到了充分、有效的控制，礦山工作人員自覺遵守安全生產規章制度，礦山設備保持良好的工況，生產作業環境符合有關安全生產法律、法規、標準和設計要求，安全管理制度科學、有效，系統發生事故的可能性很小。2)事故嚴重程度處于可接受水平，即系統對于可能發生的事故具有良好的防御和控制能力，礦山應急救援系統健全有效，防災減災設施設備齊全完備，事故發生后，遇險人員得到及時救助，事態得到及時、有效的控制，事故損失實現最小化。1.2基于本質安全化方法的本質安全型礦山層次模型根據文獻〔5〕對海因里希事故因果連鎖理論、博德事故因果連鎖理論、亞當斯事故因果連鎖理論、北川徹三事故因果連鎖理論以及人物軌跡交叉論的綜合分析，事故發生的原因是多方面的，但主要包括4個方面:1)人的不安全行為;2)不安全的生產作業環境;3)物的不安全狀態;4)管理的缺陷。因此，可以通過采取工程技術對策、教育對策和法制對策(即3E原則)，使系統中的人、物、環境和管理本質安全化，從而降低系統事故的發生概率和嚴重程度到可接受水平，實現系統本質安全化。據此構建本質安全型礦山層次模型(如圖1所示)，其中，礦山生產系統危險度處于可接受水平為實施本質安全化方法所要達到的最終目標，屬于總目標層;總目標可以分解為事故發生概率和事故嚴重程度分別處于可接受水平的兩個子目標，它們屬于一級子目標層;兩個一級子目標又可以進一步分解為人、物、環境和管理的本質安全化四個子目標，它們屬于二級子目標層;四個二級子目標要通過工程技術對策、教育對策和法制對策加以實現，這些對策屬于實施層。圖1基于本質安全化方法的本質安全型礦山層次模型Fig.1Hierarchicalmodelofintrinsicallysafeminebasedoninherentsafetymethod1.3本質安全化方法在露天礦山的實施體系基于上述本質安全型礦山特征與層次模型分析，并將本質安全化方法內容與露天礦山開采的特點相結合，本質安全化方法在露天礦山的實施體系可由圖2表示。

2本質安全化方法在金屬非金屬露天礦山的實施

2.1降低事故發生概率2.1.1提高設備設施的可靠性露天礦山設備設施種類眾多，如空壓機、鉆機、挖掘機、推土機、破碎機、礦用自卸汽車、油罐車、灑水車等。這些設備設施在運行過程中可能引起容器爆炸、機械傷害、車輛傷害等各種事故。要降低事故的發生概率，提高這些設備的可靠性是基礎。1)提高元件的可靠性設備的可靠性取決于組成元件的可靠性，要提高設備的可靠性，必須加強對元件的質量控制，因此，礦山首先應把好設備元件采購關口，確保所有元件均從正規廠家購買，合格證、使用說明書等資料應齊全。其次，還可以通過對設備及其元件的維護保養來提升其運行穩定性。2)采取安全保護措施露天礦生產作業場所處于風、雨、雪、霧、日曬、粉塵、爆破以及地質災害等不利環境中，為了提高設備運行的可靠性，應當對設備采取適當的安全保護措施。如根據有關規范要求〔6〕，礦用汽車在冰雪或多雨季節道路較滑時作業，應有防滑措施并減速行駛，如給輪胎裝上防滑鐵鏈。山坡填方的彎道、坡度較大的填方地段以及高堤路基路段，外側應設置護欄、擋車墻等攔擋設施。爆破前應將采掘設備移至安全區域，防止爆破飛石、沖擊波、震動對設備造成損害。3)加強預防性維修預防性維修是排除事故隱患、消除設備的潛在危險和提高設備可靠性的重要手段。礦山應制定完善的設備設施維修保養制度，定期對設備設施進行預防性維修，并建立生產設備檔案，做好維修記錄，每臺設備落實到人。對于發現的事故隱患，不論大小都要及時維修，決不允許設備設施帶病運行，以免因“小病”釀成“大禍”，真正發揮預防性維修防患于未然的作用。2.1.2選用可靠的工藝技術，降低危險因素的感度危險因素的存在是事故發生的必要條件。危險因素的感度是指危險因素轉化成為事故的難易程度。雖然事故發生性質不可改變，但危險因素的感度可以控制，關鍵是選用可靠的工藝技術。1)合理確定采場工藝技術露天礦采場工藝技術直接關系到采場整個生產過程的安全，必須重視其規范性和合理性。露天礦應按照由上而下的開采順序，分成水平臺階正規開采，避免掏底開采、“一面坡”式的開采，防止形成傘巖等安全隱患。開采階段高度要與采掘設備配套，挖掘機或裝載機鏟裝時，爆堆高度不大于機械最大挖掘高度的1.5倍〔6〕，以減少爆堆坍塌事故的發生。安全平臺、清掃平臺、運輸平臺的寬度及布置要滿足防護落石和車輛行駛安全需要。臺階坡面角度、最終邊坡角度及高度要根據礦巖穩定性、結構弱面發育情況合理選取。2)合理確定爆破工藝技術爆破工藝參數的選取直接關系到爆破危害的大小以及礦巖破碎效果的好壞。露天礦山應推廣采用中深孔爆破方法，以提高爆破作業安全性。爆破設計書和爆破說明書，如爆破孔徑、孔深、炮孔超深、抵抗線、孔距、排距、布孔方式、裝藥及填塞長度、起爆方法及器材、炸藥種類選取、避炮掩體、爆破安全距離等，應由具備相應資質的設計單位和設計人員編制〔7〕。在形成最終邊坡時，采用光面爆破、預裂爆破等控制爆破方法減少對邊坡巖體的破壞，以提高最終邊坡穩定性。爆破過程中可根據實際爆破效果適當調整爆破參數，以控制爆破危害并形成合理爆塊塊度。3)合理確定鑿巖、鏟裝、運輸工藝技術鑿巖、鏟裝、運輸是露天礦主要生產環節。根據有關規范要求〔7-9〕，鉆孔時，鉆機司機室距崖邊距離要不小于1m，以防止鉆機跌落。鉆車通過坡道時，鉆架應回位，防止鉆機傾倒。采裝工作面出現傘巖時，挖掘機不應正面作業，以防物體打擊。運輸設備要避免裝載過滿或裝載不均，防止車輛超載和重心偏移，特別應注意避免將巨大巖塊裝入車的一端，以免引起翻車事故。自卸汽車進入工作面裝車，應停在挖掘機尾部回轉范圍0.5m以外，防止挖掘機回轉撞壞車輛。對主要運輸道路及聯絡道的長大坡道，可根據運行安全需要設置汽車避讓道，以防止撞車。4)合理確定排土工藝技術排土場是露天礦山的重要輔助設施，它的設計合理性直接影響到礦山的正常生產以及附近特別是下游區域的安全，必須由具有相應資質條件的技術服務機構進行設計。根據有關規范要求〔9〕，排土場不宜設在工程地質或水文地質條件不良的地帶，如因地基不良而影響安全，必須采取有效措施。排土場位置選定后，應進行專門的工程、水文地質勘探，進行地形測繪，并分析確定排土參數。排土時應分區段排棄廢石、倒堆整治、形成各級碾壓平臺，確保廢石土體的密實度和邊坡穩定。2.1.3提高礦山生產系統抗災能力系統的抗災能力是指當系統受到自然災害和外界事物干擾時，自動抵抗而不發生事故的能力，或者指系統中出現某危險事件時，系統自動將事態控制在一定范圍的能力。露天礦生產作業環境惡劣，容易發生邊坡失穩、山洪泥石流、水災、雷擊等災害，必須重視礦山抗災能力的提升。在采掘場邊坡設立專門觀測點，根據最終邊坡的穩定類型、分區特點確定各區監測級別，對露天礦場的邊坡變化情況進行定期觀測，包括坡體表面和內部位移觀測、地下水位動態觀測、爆破震動觀測等，發現異常情況及時采取處理措施，可有效預防采掘場邊坡失穩傷害事故。礦山工業場地選址時應進行地質災害評估，確保選址恰當。合理選擇排土場位置，可降低排土場泥石流對周圍人員和設施的威脅。根據匯洪面積和當地最大降雨量，采取截排水措施對流入排土場和礦坑的地表水進行攔截，可減少排土場泥石流危害和邊坡失穩危險。凹陷型露天礦設置備用水泵，可提高暴雨天氣的防水災能力。礦山電氣設備采用恰當的防雷裝置，可提高其抵御雷電襲擊的能力。2.1.4減少人為失誤美國杜邦公司從自己的安全實踐中發現多數事故都是由于人的不安全行為造成的。這是因為人在生產過程中的可靠性遠比機械設備差，因此欲降低系統事故發生概率，必須重視減少人的失誤。1)對工人進行充分的安全知識、技能、態度等方面的教育和訓練員工的安全教育與培訓是減少人為失誤的前提和基礎，只有當員工具備了必需的的安全知識和操作技能，才有可能在實踐中有意識地避免一些誤操作。礦山安全管理部門應根據員工類別，對決策者、管理者和從業人員分別進行安全法規、管理制度、操作技能等不同層次的培訓。同時，礦山還應該大力建設企業安全文化，將良好的安全理念融人到員工的潛意識中，這對于培養礦山員工安全意識、塑造安全行為、形成安全習慣等方面有積極意義〔10〕。2)以人為中心，改善工作環境，為工人提供安全性較高的勞動生產條件改善工作環境，不僅可以提高員工的勞動效率，還可以降低員工職業病的發生率，減少由健康原因導致的人為失誤，對于提高礦山經濟效益有著重要作用。礦山可通過采用濕式鑿巖或配置除塵器、給爆堆和運輸道路灑水等措施，減少鑿巖、鏟裝、運輸過程中的粉塵污染。現場作業人員還應配備防塵口罩、耳塞、安全帽等勞動保護用品。2.1.5加強監督檢查安全檢查是根據有關規定對設備設施、作業現場以及人的安全行為進行查證，其目的是盡早發現事故隱患，及時整改，避免事故的發生。因此，安全檢查是企業一項重要的預防性安全管理工作。建立健全各種自動制約機制，加強專職與兼職、專管與群管相結合的安全檢查工作，對系統中的人、事、物進行嚴格的監督檢查，在各種勞動生產過程中是必不可少的。為確保檢查的效果，礦山應在檢查的頻次和形式上下功夫，首先確保檢查的定員、定時及定項，定員即確定檢查人員，定時即確定檢查的時間間隔，定項即確定應檢查的項目。同時，還應制定與檢查內容配套的檢查標準，此標準應盡量細化以增加檢查的針對性，避免檢查流于形式〔11〕。2.2降低事故嚴重程度事故嚴重度指因事故造成的財產損失和人員傷亡的嚴重程度。事故的發生是由于系統中的能量失控造成的，事故的嚴重度與系統中危險因素轉化為事故時釋放的能量有關，能量越高，事故的嚴重度越大。因此，降低事故嚴重度對礦山安全具有十分重要的意義。2.2.1控制能量1)限制能量總量為了減少事故損失，必須對危險因素的能量進行限制，這樣即使發生事故導致能量外泄，也不會造成重大人員傷亡和財產損失。礦山油庫、炸藥庫存儲的油料、爆破器材和炸藥都屬于易燃易爆危險物品，應嚴格限制貯存量，防止其構成重大危險源。爆破作業時嚴格控制一次爆破藥量，可減少爆破危害。對于大型邊坡、節理裂隙發育的邊坡、地處斷層的邊坡以及巖層傾向與邊坡傾向一致的邊坡，采取削坡減載等措施能減少其重力勢能，增加邊坡穩定性。2)防止能量逸散防止能量逸散就是設法把有毒、有害、有危險的能量源貯存在有限允許范圍內，而不影響其他區域的安全。如在邊坡坡腳設置牢固的防護網等設施攔截落石，可以避免邊坡落石對作業面人員和設備造成損害。3)緩沖能量在生產中，設法使危險源能量釋放的速度減慢，可大大降低事故的嚴重度，而使能量釋放速度減慢的裝置稱為緩沖能量裝置。加裝能量緩沖裝置可有效降低失控能量對外界造成的傷害。通過合理選取平臺寬度及設置形式，礦山安全平臺、清掃平臺可達到緩沖落石能量的目的。根據排土場土巖流失量估算，排土場下游設置停淤壩等設施，可有效緩沖泥石流的沖擊能量。2.2.2采取減少人身傷亡的措施做好救護和工人自救準備工作，一旦發生人身傷害事故，迅速采取相應的急救措施，對降低事故的嚴重度有著十分重要的意義。為此，礦山應針對可能發生的重大事故編制完善的事故應急救援預案。預案應在總體指導方案的基礎上，針對不同的事故類型制定詳細的分項方案。同時，還應建立應急救援隊伍，配備完善的應急救援設備。為了確保方案的可行性，應定期組織預案演練，針對演練中出現的問題對預案進行改進完善，使其不斷地趨于科學合理。

1)礦山安全生產是一個復雜的系統工程，具有作業人員多、設備設施多、作業分散、作業環境復雜等諸多不利于安全生產的特點。要實現礦山本質安全化，必須綜合考慮系統中事故隱患的類型及特點，采取全方位的安全技術和安全管理措施。2)通過將本質安全化方法內容與露天礦山的特點相結合，采取相應的安全工程技術對策、教育對策和法制對策，本質安全化方法能夠很好地適用于金屬非金屬露天礦山安全生產實踐。3)本質安全化方法著眼于降低系統事故發生概率和事故嚴重程度，能夠幫助系統設計者及管理人員對事故隱患采取針對性的綜合安全防范措施。它有助于礦山實現對事故隱患的綜合治理和建立安全生產長效機制，可以有效提高礦山的本質安全化水平。

本文作者：鄭開歡姜福川工作單位：昆明理工大學