矿山爆破设计施工方案
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矿山爆破设计施工方案范文第1篇
关键词：露天爆破；施工现场；安全管理
露天矿山开采大多采用高台阶、大区微差爆破、大型电铲、大吨位汽车、高效旋回破碎机和胶带运输机等设备，逐步实现了开采过程计算机管理和自动开采。相应的爆破工艺也朝着爆破器材数字化和爆破工艺过程精确可控化方向发展，特别是高精度导爆管雷管和电子雷管的研发和应用，为爆破施工作业提供了安全可靠性更高的爆破器材。近年来，爆破设计计算机模拟技术在露天矿山得到了广泛应用，如南芬露天矿建立了以爆破块度等为约束条件，以采矿总成本为目标函数的爆破优化数学模型；首钢水厂铁矿建立了GPS定位穿孔管理系统，应用Blast-Code模型，由计算机辅助完成爆破设计及破碎效果、爆堆形态的预测。由此可见，随着爆破技术的发展和计算机自动化技术的引入，精确可控的数字化爆破将是矿山爆破工艺发展的重要方向。
2爆破施工安全管理
2.1爆破施工企业资质及爆破设计方案审查
对于爆破施工企业首先要审查其是否具有国家颁发的爆破作业单位许可证，根据施工企业的资信来进行选择，在审核过程中要确保施工企业必须具有完善的管理队伍及施工队伍，避免因施工企业资质不够带来的安全隐患。而设计方案作为爆破施工的执行基础，其质量的优劣关系着之后爆破作业的执行质量。因此需要由多方进行审查，在确定方案没有明显差错后方可进行施工，同时在爆破施工中需要根据工程实际情况及需要对方案进行审查验证，一旦发现安全问题需要及时进行整改，避免造成严重的安全事故。
2.2爆破器材的检查及加工
主要是对炸药及雷管的性能进行检查，避免炸药受潮或是雷管变形、锈蚀而影响爆破效果。爆破器材加工则是根据施工需要对火工品进行处理，加工时严格按照爆破设计文件规定的单孔药量进行加工，严格按规范进行操作。
2.3装药过程的管理
装药时应轻拿轻放，使用木质或竹质的炮棍，将药包放置到位。装药过程中发生卡药时应使用竹（木）棍疏通，不得使用铁制工具，严禁使用钻孔机具及钻杆推人炸药；装入起爆药包过程中不得捣、拉、拽药包；填塞炮孔应使用粘土或细沙，严禁使用碎石填塞，绝对禁止无填塞爆破。
2.4爆后检查及评估
爆炸后的检查工作需要由爆破员在引爆炸药后5min后进行，避免哑炮或是岩体不稳定为检查人员带来安全隐患，在发现有安全隐患存在的情况后需要及时进行上报并对危险区域进行警示阻拦，避免人员靠近；如果不能确定是否有盲炮则应等待15min后方可进入爆破现场检查。爆炸后评估主要是对其施工效果及安全性进行评估，以便之后对施工方案进行调整，从而制定更加经济、安全的施工方案。
2.5爆破作业现场安全警戒
安全警戒可有效防止爆破事故的发生，爆破现场只有在确认安全警戒到位的情况下，才能起爆；爆后只有在确认无盲炮等安全隐患时，才能撤除安全警戒。警戒范围应由工程技术人员根据《爆破安全规程》结合爆破设计确定。一般性的露天小规模爆破，在确保布孔、钻孔、装药、填塞、连网路等环节正确操作后，按照规定的个别飞散物最小安全允许距离进行警戒，在特殊情况时，予以放大警戒范围。
3火工品安全管理
3.1火工品库管员
通常在采矿场中会建设爆炸物品库房来存储爆破中所需要应用的火工品，为了避免火工品使用混乱的情况，通常会安排专业的管理人员对库房进行管理。首先，要保证管理人员对火工品有一定的了解且具有相应的爆炸危险物品的管理资格；其次，对管理人员进行岗前培训，确保其具有相应的安全意识，避免管理过程中出现失误；最后，保证管理人员具有专业的管理技术，并且具有较强的任意识，火工品所带来的危险因素过大，若是没有足够的责任意识无法胜任这份工作。
3.2制定严格的管理制度
（1）制定完善的火工品管理制度。首先，规范火工品出入库的检查，保证其没有问题后进行登记入库；其次，不同规格、种类的火工品进行分类存放，避免炸药及雷管的混存，增加储存风险；最后，严格的对火工品进行登记记录，在入库及发放时进行编号，以免造成雷管炸药的流失。（2）规范火工品使用流程。首先，火工品的领用必须由专业的爆破人员来执行，避免领取过程不规范造成安全隐患，领取人员需要进行登记，其中包括领取火工品的时间、数量及物品编码等等；其次，退还火工品也需要由领取物品的爆破人员进行，并清算当天火工品实用数量，清点完成后由领取人员及库管员登记、签字。
4拒爆和熄爆
拒爆是指起爆后爆炸材料未被起爆的现象，俗称“瞎炮”、“哑炮”、“盲炮”。拒爆有雷管未爆或雷管爆炸而炸药未被引爆的不同情况。防止拒爆的措施：a.禁止使用不合格的爆破器材；b.联线后检查整个线路有无联错或漏联，进行爆破网路发火电流的计算及起爆前的电阻测试；c.检查爆破电源并对起爆能力进行计算；d.装药时硝铵类炸药要避免压缩过紧，密度过大；e.采取措施消除管道效应；f.装药前要清除炮孔内岩粉。一旦产生拒爆现象，应首先查明拒爆的原因。
5熄爆
熄爆又称不完全爆炸，是指爆轰波不能沿炸药继续传播而终止的现象。炸药熄爆的原因除炸药的间隙效应外，可能有：a.使用变质的炸药，如吸潮硬化的炸药；b.装药不良，药卷间距超过殉爆距离；c.药卷间有异物，使炸药不能殉爆；d.炮眼距离过近，炸药被压缩或炸药被相邻爆破的岩石错断。一旦发生熄爆出现残药、残眼时，不得在残眼上继续打眼，不能继续使用残药；若残药为硝铵类炸药，不能从炮孔中取出，可采用注水的办法使残药彻底失去爆炸能力，以防意外爆炸事故的发生。
6早爆
早爆是指爆炸材料比预定起爆时间提前发生爆炸的现象。预防早爆的主要措施有：a.防止杂散电流；b.防止静电，预防机械产生静电的影响；c.防止雷电；d.应经常检查导火索的质量，不使用变质的导火索；e.在高温情况下炸药应有防高温的措施。
7结语
受露天爆破环境的特殊性影响，在施工现场中存在的不稳定因素过多，而这也造成了安全管理的过程中存在着很多不确定因素。为此需要组织专业的安全管理队伍，并从多方面进行控制及管理，从而减少安全隐患带来的生命及财产上的损失，使矿山爆破开采可以顺利施工。
参考文献：
[1]孙金号.探讨爆破施工现场的安全管理[J].四川水泥，2014，11：61+60.
[2]表永一，肖昆明，文成立.爆破施工现场安全管理工作的几点体会[J].爆破，2010，02：109-111.
[3]沈国强.探讨爆破施工现场的安全管理[J].建筑知识，2016，02：139.
矿山爆破设计施工方案范文第2篇
关键词：硐室 改绞
一、井筒关联硐室的施工
(1) 副井马头门施工
副井马头门是直接与副井井筒相连的主要硐室。它的施工必须考虑与井筒施工的关系和对凿井设备的利用。马头门的施工一般安排在凿井阶段进行。
1）施工方案
根据与井筒施工顺序的不同，马头门的施工方案一般有两种：
方案1：马头门与井筒顺序施工
待井筒施工到底后，再回过头来施工马头门。该方案的优点是马头门施工不占用井筒施工期，缺点是施工设备需重新布置，造成投资浪费；高空作业，安全性差。
方案2：马头门与井筒同时施工
这种方案在井筒围岩条件相对较好的情况下采用。马头门和井筒一起施工，同时掘出。该方案的优点是可以充分利用凿井设备，施工工序简单，功效高，工作条件好，安全性好。其缺点是占用井筒施工期。
2）施工方法
马头门因与井筒相连接，断面较大，又受施工条件的限制，故一般采用自上而下的分层施工法。围岩稳定中，一般分层高度取2.5～3m。当井筒掘进到马头门上方5~10m处时，井筒停止掘进，将上段井壁砌好。继续下掘井筒至第一分层底板处，用钻眼爆破法掘出马头门拱顶，喷砼临时支护。拱圈做出后，由里向井筒方向砌筑拱，并与上段井筒整体浇注好。随井筒下掘马头门各个分层，同时浇注各层的侧墙和井壁。穿过马头门部分后，井筒继续施工到底，剩余工程在主副井贯通后随车场巷道一起施工。
(2)箕斗装载硐室
箕斗装载硐室是直接与主井井筒相连的主要硐室。它的施工必须考虑与井筒施工的关系以及对凿井设备的利用。
1）施工方案
根据箕斗装载硐室与井筒施工顺序的不同，一般有以下两种施工方案：
方案1装载硐室与井筒顺序施工。
井筒施工时，在和硐室相连部分预留硐口，并做临时支护。井筒到底后，再掘砌硐室。这种方案的主要优点是硐室施工不占用建井工期。但主井凿井设备都已全部拆除，需重新安装一套临时施工设施，又是高空作业，对安全工作要求较高。因此装载硐室的施工比较复杂。
方案2装载硐室与井筒同时施工。
这种方案的优点是能充分利用凿井设备，一次成井，工作简单，效率较高。不足之处是要求硐室围岩稳定，允许大面积暴露，而且组织管理较为复杂，硐室施工占用井筒施工工期。
2）施工方法
井筒掘至箕斗装载硐室上方5～8m处停止掘进，将上段井壁砌好，然后继续向下掘进井筒，并同时施工箕斗装载硐室。硐室施工采用正台阶分层掘砌交叉作业施工方法，分层高度为2.0～4.0m。具体施工工艺如下：
a、机头硐室掘进采用光面爆破，要求严格采用光爆操作规程，保证成形质量，为保证硐室与井筒之间免遭爆破震动，在靠近井筒侧应留1m岩柱，最后防振动炮刷齐。胶带运输机头部巷道的刷大按顺序进行，每茬炮的进度不超过2m，完成一段刷大并进行一次临时支护后，方可进行下一段刷大工作。定量仓和下部各硐室的掘进均采用自上而下分层掘进的方法。每层掘进高度为2m。
b、排矸采用人工与机械相结合的方式。矸石由人工铲入主井，在井底箕斗清理撤煤巷道内汇集，经一侧0.6m3耙斗装岩机耙入1.5t矿车运出。
c、锚喷网第一次支护分为初喷和复喷两次进行。放炮后，先喷射50mm厚混凝土，接着安装锚杆，然后挂金属网，最后复喷一层150mm厚混凝土。由于锚喷临时支护作为永久支护的一部分，必须严格施工，保证质量。
d、硐室全部施工完成后，进行双排钢筋混凝土砌筑工作。
(3)煤仓
井底煤仓主要施工工艺有：
1）施工上、下水平硐室；
2）浇筑主机基础；
3）供排水系统和设备的选择和安装；
4)安装反井钻机并调试；
5)钻导向孔和扩孔工序；
6)拆除钻机；
7)人工打眼放炮，进行煤仓断面的刷大；
8)自下而上的进行混凝土支护。
(4)其它硐室
管子道，在副井掘砌时向管子道掘进6m作预留段，其余部分等到施工中央变电所和主排水泵房时再施工。
二、主、副、风井贯通方案
主副井施工到井底车场水平后，应首先进行短路贯通。以便为提升、通风、排水等设施的迅速改装创造条件。选择临时贯通巷道时，应考虑的原则是：主副井之间的贯通距离最短，弯曲最少，便于车场施工初期两井之间的运输、调车；巷道位置要考虑主井临时改绞时的提升方位和二期工程重车主要出车方向；应充分利用矿井设计中原有的辅助硐室和巷道；与永久巷道或硐室之间应留有足够的安全岩柱。
三、主、副、风井装备交替改装
由主井掘进到底及开拓巷道时，提升矸石量增多，运送材料、设备及人员上下增多，需要提升的能力一般约为井筒掘进时期的3~4倍。另外，转入平巷施工时，需用矿车运输，要与吊桶提升相结合，困难很多。因此，一般情况下，必须先有一个井筒改装临时罐笼，以加大提升能力。改装的主要原则是：保证过渡期短；使井底车场及主要巷道能顺利地开工；使主副井井筒永久装备的安装和提升设施的改装相互衔接；改装后的提升设备应能保证井底车场及巷道开拓时期的全部提升任务。改绞考虑以下两种方案：
方案1 主井―副井―主井的改装顺序。
主副井短路贯通后，主井改装为临时罐笼。临时改绞时，主井暂用V形矿车通过溜槽向副井吊桶内翻矸。一旦主井临时罐笼能正常运行，可以担负井下施工的提升任务后，副井即停下来进行永久提升设施安装。这时风井临时改绞完成，临时水仓和临时车场投入使用。等副井安装完毕能担负井下施工任务时，主井再拆去临时罐笼进行永久设备安装。
该方案的优点是：随着主副井提升的交替转换，提升能力在不断增强。缺点是改绞工程量大。
方案2副井―主井的改装顺序。
主副井短路贯通后，先把副井停下来进行永久提升设备安装。在副井安装的这段时间内，井底车场施工的提升任务暂由主井的吊桶来维持，待副井安装完毕，运转正常后再进行主井永久提升设施的安装。
该方案的优点是：一次改绞，工程量小，费用少。但最大的不足之处是吊桶提升为车场服务的时间过长，副井永久装备期间提升工作较为紧张。
结语
井巷过度可以通过本文上述施工方案的选择，实现对主井、副井、风井的改绞。具体情况可采取具体分析，采用多种方案交叉进行施工设计。
参考文献
[1]王建平，靖洪文．矿山建设工程．中国矿业大学出版社，2007.10
矿山爆破设计施工方案范文第3篇
关键词： 掌子面危岩清理；掌子面绿化；矿山地质环境
中图分类号：TU45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）07-0135-02
0 引言
河北省满城县建筑用白云岩露天矿山，因采矿活动形成的掌子面均为高陡岩质边坡，边坡高度一般在20m～100m，边坡角度一般在45°～75°，边坡上一般未留开采平台，多为一坡到底。矿山爆破开采在掌子面表层均遗留了厚薄不一、大小不等的危岩体，易发生崩塌或掉块，而未受爆破震动影响的岩层其稳固性好，岩石坚硬。
掌子面治理工程一般首先必须进行危岩清理工作，其次是对掌子面实施开槽种植池、穴或种植台阶等进而实施植被绿化重建工作。由于掌子面岩层岩石坚硬，工作面高且狭窄，在掌子面上开凿种植池或种植台阶十分困难，但掌子面与周边环境极不协调且存在崩塌地质灾害隐患，是矿山地质环境治理工程必须重点治理的区域。因此，掌子面治理工程既是矿山地质环境治理工程的治理难点又是治理工程的重点，选择有效、合理的治理方法与技术十分重要。本文根据工程实践，对相关矿山地质环境掌子面治理工作方法与技术进行总结，对取得的成功经验及工程中存在的实际问题进行分析和阐述，与业内同行进行探讨，并提出作者建议。
1 掌子面危岩清理
掌子面危岩清理的目的包括两个方面，一是尽可能消除掌子面易发生崩塌或掉块所产生的地质灾害隐患，另一方面是保证掌子面及掌子面下部采矿平台生态重建工程施工安全，能否达到预期的清理效果，与选择的清理方法和采用的清理技术有直接关系。
1.1 危岩清理方法与技术 掌子面危岩清理主要包括两个方面：一是清理残存在掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石；二是清理受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体。河北省满城县矿山地质环境治理工程设计一般根据掌子面的高度、危岩体数量和规模大小、坡面和坡顶松散物情况，综合考虑确定了清危方法和工艺。一般根据危岩实际情况，掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石，设计多采用蜘蛛侠人工清理方法，主要工具为撬杠和锹镐；受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体，因需清理量大，设计多采用搭设综合脚手架人工清理方法，主要工具为撬杠和千斤顶。
1.2 危岩清理工作存在的问题及建议 人工结合机械手段清理危岩的方法，优点是投入少，相对比较安全；缺点是坡面的大块石、受爆破震动及裂隙切割形成的危岩体，因其体积大、需清理量大，很难彻底清除，致使部分地段仍留有安全隐患。因此，为彻底消除掌子面崩塌地质灾害隐患，对人工无法有效清除的较为集中的危岩体，建议在设计之初即聘请具有相关资质的单位编写爆破专项设计，在确保安全的前提下采取浅孔爆破法实施危岩清理工作，对公路、村庄周边，爆破法可能影响交通运输及村民安全的区域建议利用膨胀水泥实施危岩清理工作。对坡面残留的人工无法清除的孤立大体积块石，建议采用挂网喷浆等方式进行加固。
2 掌子面绿化
掌子面绿化工程一般分掌子面顶部、掌子面和掌子面底部三个区域，其中掌子面顶部和底部绿化工程方法技术比较成熟，掌子面绿化工程方法技术则在不断的探索与完善之中。
2.1 掌子面顶部绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面顶部绿化方法技术，一般是在掌子面坡顶距离掌子面1.0m处开挖宽度50cm、深度60cm的种植槽，回填底土和肥土后在种植槽内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵，利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性，短期内达到有效遮挡掌子面上部区域的目的。
掌子面顶部绿化种植槽开挖设计多采用人工与手持式风钻相结合的方法，回填土多采用人工搬运和小型升降机搬运人工回填的方法，爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明，只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面顶部绿化，均可取得良好的治理效果。
2.2 掌子面底部绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面底部绿化方法与技术，一般是在掌子面底部坡积裙下方采用干砌石砌筑宽度50cm、深度60的种植池，回填底土和肥土后在种植池内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵，利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性，短期内达到有效遮挡掌子面底部区域的目的。
掌子面底部绿化种植池砌筑及回填土多采用人工方法，爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明，只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面底部绿化，一般可以取得良好的治理效果。但工程部分部位亦可能发生因雨水冲刷造成种植池内回填土流失进而造成爬山虎面积性枯萎死亡的现象。因此，掌子面底部绿化种植池采用干砌石砌筑的设计欠妥，建议对干砌石砌筑的种植池进行M10砂浆勾缝，或采用浆砌法进行砌筑。
2.3 掌子面绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程，设计掌子面绿化方法与技术一般有以下几种，归纳总结如下：
①局部生态袋绿化。掌子面局部生态袋绿化是指利用掌子面上有利于土壤储存，并能为植物生长提供稳定生长条件的岩腔、较大裂缝和岩坎，采用生态袋绿化技术对掌子面进行的局部绿化。以京昆高速沿线（保定段）矿山环境治理一期项目A包为代表工程，设计要求在掌子面上容土体积不小于0.8m3的岩腔、较大裂缝、岩坎中码放生态袋，并使其牢固在掌子面上。生态袋绿化厚度50cm，其中基层30cm，表层20cm。装袋基材一般由泥碳土50%、种植土20%、草纤维8%、木屑（或谷糠、蘑菇肥）12%、保水剂5%、粘合剂1%、速效缓释肥2%组成。生态袋表层为拌和种子的基材，每立方基材拌和植物种子100g～125g（按种子用量20g～25g/m2计算），由草（含草花）及灌木种子组成，其中前者60%，后者40%。草（含草花）种子一般选择狗尾草、虎尾草、阿尔泰紫菀、苍耳、节节草、鹅冠草、白草等，灌木选择胡芝子、黄刺梅、酸枣等耐旱耐高温的植物。生态袋稳固之后，再在生态袋上栽植荆条或爬山虎幼苗。
工程实践表明，局部生态袋绿化方法的优点是需投入的人力物力较少，缺点是采用此技术需要掌子面上有足够的岩腔、较大裂缝或岩坎，绿化覆盖率一般仅可达到10%左右。在高陡掌子面上放置生态袋，施工非常困难，且放置的生态袋日久天长易老化破裂，雨天易造成水土流失，致使局部生态袋绿化工程失败。
②机械法开凿种植池或种植台阶绿化。以满城县抱阳山风景区白云岩矿采石场治理恢复工程施工项目为代表工程，设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备凿取种植池，“品”字形布置，种植池间距2m，行距不大于12m，种植池长、宽、深基本规格为1m×1m×1m，然后在种植池内覆土种植爬山虎。
以京昆高速沿线（保定段）矿山地质环境治理恢复施工A包为代表工程，设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备等距（6m）开凿种植台阶，开凿台阶宽度一般0.6m，高一般0.8m，台阶上砌筑种植池，外缘用M10水泥砂浆砌筑水泥砖池壁，壁厚0.12m，高度0.4m，然后在种植池内覆土，前后栽植爬山虎两排，每延米栽植爬山虎幼苗5棵，以达到垂直绿化的目的。
工程实践表明，在高陡掌子面上利用凿岩设备开凿种植池或种植台阶，因岩石坚硬、施工空间狭小，施工十分困难，最终虽能取得一定的绿化效果，但存在诸多不确定性。笔者认为，属较保守（回避爆破施工方案）、较理想化（对施工方法的困难程度估计不足）设计方案，实际施工很难达到预期的设计效果。因此，建议掌子面绿化方法技术设计充分尊重凿岩机开槽种植池或种植台阶困难极大的客观事实，在设计之初即聘请具有相关资质的单位实地勘查工程区各掌子面的实际情况，经爆破专家论证，对爆破施工不存在安全隐患的掌子面，尽量采取爆破手段进行种植池或种植台阶开凿。爆破法台阶开凿可根据掌子面的实际情况，15m开凿一个台阶，开凿后掌子面各台阶边坡角度保持在500以下，种植平台宽度3m～5m。完成种植台阶开凿后在各种植平台靠台边缘1.0m的位置砌筑浆砌块石挡墙，墙高0.6m，墙宽0.4m，回填肥土后前后种植爬山虎各一排，以达到全面绿化掌子面的目的。对于爆破手段确有可能影响周边公路、村庄安全的掌子面，掌子面顶部区域可采取在掌子面顶部种植爬山虎的方式进行遮挡，掌子面底部区域可采取在掌子面底部种植爬山虎结合在采矿平台上种植高大乔木的方式进行遮挡，掌子面中部则可利用高大广告牌或采用M10砂浆抹面后书写宣传标语的方式进行遮挡，既可达到美化矿山环境的目的，又可起到招商、宣传党的政策的目的。
③钻孔洞穴绿化。为探索更为有效、可行的掌子面绿化方法与技术，有关单位技术人员提出了钻孔洞穴的掌子面绿化方案，具体方法是利用普通的打孔设备在掌子面上实施钻孔作业（钻孔间距1m、深度0.6m），在钻孔中回填肥土后种植爬山虎。钻孔洞穴绿化法仅在某掌子面下部区域实施了小面积实验，由于实验工程位于掌子面底部，便于浇水养护，爬山虎成活率可达95%以上，绿化面积可达40%以上。如采用钻孔洞穴法绿化掌子面，由于掌子面均为高陡边坡，实际施工时需搭设人工脚手架，施工难度较大，掌子面上部绿化工程浇水养护亦有一定难度，能否达到实验工程这样的绿化效果，尚有待工程检验。
3 结论
矿山地质环境保护与恢复治理工程在全国仍处于初步探索阶段，河北省满城县建筑用白云岩矿开采后遗留的矿山地质环境问题复杂多样，特别是高陡掌子面的治理，难度巨大。尚需广大业内同行不断总结完善，以创新、拓展掌子面治理的新方法、新技术，使矿山地质环境掌子面治理工程达到更好的治理效果。
本文观点只代表作者个人的经验总结和粗浅认识，其中难免有错谬之处，敬请业内专家和同仁批评指正。
参考文献：
[1]DZ/T 0223-2011，矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范[S].
矿山爆破设计施工方案范文第4篇
关键词：安全生产；标准体系；构建
中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：
1、陈贵矿业基本概况
湖北陈贵矿业集团成立于1996年，现有职工2200人，其中工程技术人员360多人，资产总值4.8亿元。截至2011年,集团共生产铁矿石1420万吨,铁精矿300万吨。目前集团下辖大广山矿业公司、刘家畈矿业公司、安船矿业公司、铜山口矿业公司4家采矿企业，雷山选矿公司、大广山选厂、中广山选厂、安铜选矿公司、小广山选厂5家选矿企业及捷安物流公司、矿管中心、天台泉公司等13家成员企业，是一家以铁矿石开采为龙头，集产、供、销、运一条龙的综合型企业集团。
2、安全标准化及安全避险“六大系统”建设情况
（一）加强领导，狠抓宣传培训，营造安全标准化创建及安全避险“六大系统”建设工作良好氛围为了加强对井下矿山企业安全标准化创建及安全避险“六大系统”建设工作的领导，陈贵矿业集团成为了矿山企业安全标准化创建及安全避险“六大系统”建设工作领导小组，总经理任领导小组组长，分管安全生产负责人为副组长，各井下矿山企业主要负责人为小组成员。制定并下发了“《安全标准化创建工作实施方案》及《建设完善大广山矿业公司安全避险“六大系统”工作实施方案》”的通知（陈矿集发[2011] 18、20号），明确井下矿山企业创建安全标准化及安全避险“六大系统”工作目标，保障资金到位，确保在规定时间内顺利完成安全标准化创建及安全避险“六大系统”建设工作任务。
（二）配合整改，全面实现安全标准化达标，着力打造安全避险“六大系统”示点示范单位
1、安全标准化创建情况。根据《金属非金属矿山安全标准化规范》要求，全面实现井下矿山企业安全标准化创建达标任务。一是聘请资质中介机构进行技术指导。2011年3月，集团聘请黄石安泰公司为下属四家矿山企业安全标准化创建提供技术指导和服务。二是加大投入，全面整改软硬件。集团投入1000余万元，对四大矿业公司井下安全出口、通风设施、应急电源、电机车架线、风水管、电缆、电器接地网、顶板岩石不牢固结构拉网喷浆等方面进行全面整改。同时编制了108项制度，48项安全生产责任制和46项操作规程。为安全标准化创建提供了基础。目前，集团下属四家矿业公司已有三家于11年10月份通过了黄石安监局组织的评审验收，获得安全标准化三级达标证书。
2、“六大系统”示点建设情况。根据《省安全监督局关于建设完善金属非金属矿山安全避险“六大系统”的实施意见》（鄂安监发［2011］6 号）文件的规定，2011年1月我集团下属大广山矿业公司被列为全省56家安全避险“六大系统”试点示范单位之一。集团投入350万元资金，建设大广山矿业公司安全避险“六大系统”。2011年8月，聘请省安监局公告认可的中介机构（中钢集团武汉安环院、湖北景深安全技术有限公司）为大广山矿业公司建设完善安全避险“六大系统”提供技术服务。2011年9月份，湖北景深安全技术有限公司提交了监测监控、人员定位、通信联络三大系统的设计施工方案，10月份，该设计施工方案经省安科中心审查通过，11月份，施工人员进驻大广山矿业公司矿井正式开工建设。
3 建立安全生产标准体系
3.1 安全生产标准体系的结构与层次
我国安全生产标准体系可由五个分体系构成,即基础标准分体系、管理标准分体系、技术标准分体系、产品标准分体系和方法标准分体系。每个分体系又由若干子体系组成, 基础标准分体系由基本规定、名词与术语等三个子体系组成; 管理标准分体系由设计、风险评价等十三个子体系组成; 技术标准分体系由机械设备安全、特种设备安全等五个子体系组成; 产品标准分体系由劳动防护用品、安全防护装置等五个子体系组成; 方法标准分体系由设备检测、产品试验和检测方法等三个子体系组成。
图1安全生产标准体系构成
3.2 安全生产标准体系的内容
3.2.1 基础标准分体系
基础标准分体系构成见图2。基本规定标准是规范安全生产标准或标准体系编制的程序和要求。名词和术语标准是针对安全生产有关名词和术语制定的、具有普遍适用性的标准。
图2 基础标准分体系构成
3.2.2 管理标准分体系
管理标准分体系构成见。设计安全标准是为了保证工业企业总体设计(包括厂区和厂房)、生产工艺、生产和辅助设备设施等设计满足安全生产要求而制定的标准。例如《工业企业总平面设计规范》、《工业企业设计卫生标准》和《生产设备安全卫生设计总则》等。
风险评价标准包括危险有害因素识别分析、风险评价和安全对策措施等方面的标准。其中, 危险有害因素识别包括重大危险源识别和事故隐患的识别, 安全对策措施包括重大危险源的监控与预警。如《重大危险源辨识》、《安全评预价导则》和《安全验收评价导则》等。
安全信息标准是指与生产安全有关的信息收集、分析、处理、使用和维护等方面的标准。
危险作业标准是针对人身安全影响较大的作业, 如煤气作业、动火作业、爆破作业和高处作业等制定的标准。如《缺氧危险作业安全规程》、《爆破安全规程》和《焊接与切割安全》等。
职业危害标准是针对作业场所产生的有害因素, 如粉尘、毒物、噪声与振动、高温、低温和辐射等制定的识别、评价和控制等方面的标准。如《作业场所有害因素职业接触限值》、《有毒作业分级》和《生产性粉尘作业危害程度分级》等。
培训与考核标准主要针对风险较大作业的有关人员制定的培训与考核方面的标准, 包括培训内容、培训方式和培训效果检验等。如《压力管道安全管理人员和操作人员考核大纲》、《锅炉安全管理人员考核大纲》和《气瓶充装人员考核大纲》等。
安全监察与检查标准。安全监察标准是指行政或履行行政职责的人员实施安全生产监察时依据的标准; 安全检查标准是企业人员检查安全工作时依据的标准。安全监察与检查标准包括监察(或检查)的方法、程序和内容等。目前, 该领域的标准比较缺乏, 如职业危害作业场所监察和重大危险源监察等均未有相应的标准。
3.2.3 技术标准分体系
技术标准分体系主要指通用生产和工艺方面技术要求和设备设施的安全技术要求, 其构成见图3。机械设备安全标准是针对机械设备和设施的设计、制造、检测与实验、使用等方面制定的标准。电气设备安全标准是针对电气设备和设施的设计、制造、检测、安装和使用等方面制定的标准。如《电气设备安全设计导则》、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》和《用电安全导则》等。
特种设备安全标准是针对特种设备的设计、制造、安装与调试、使用、改造、维护保养和报废等方面制定的标准。如《压力管道元件型式试验规则》、《气瓶使用登记管理规则》和《压力容器安装改造维修许可规则》等。
图3 技术标准分体系构成
消防设备安全标准是针对灭火设备设施及辅助装置设计、安装、检测与监测、使用和维护等方面的安全要求。
生产和工艺标准是针对风险性较大的生产和工艺等方面制定的有关安全标准。如《金属非金属矿山安全规程》、《石油天然气安全规程》和《焦化厂安全规程》等。
矿山爆破设计施工方案范文第5篇
[关键词] 公路隧道施工工法合理性选择
0前言
在隧道施工中首先对围岩的自承能力进行分析，然后进行开挖方法、预加固措施、支护方法的确定。“充分发挥围岩自承能力”是工程建设所期望的。为了发挥围岩自承能力，“基本维持围岩的原始状态”是基础，如何确定合理的隧道施工方案，才能达到有效地维持围岩的原始状态，就成为隧道工程建设所关注的重点问题。
由于目前的隧道施工法较多，各种施工工法的表面存在差异性，如何抓住问题的本质，提出具有普遍适用性的隧道施工方案，进行合理性判别，将有利于指导隧道工程的建设。
1围岩自承能力分析
围岩的自承能力来源于围岩自身强度。施工前岩体处于三维地应力状态，隧道施工后，在岩土体中形成新的空间，导致隧道周边岩土体失去原有的支撑，径向应力降低。围岩向隧道洞内移动，径向应力降低；切向应力随围岩初始应力状态的不同，出现应力升高，或出现应力分异而局部压应力集中及局部可能出现拉应力。总之，隧道开挖导致围岩应力状态趋于恶化。围岩稳定性是围岩强度与二次应力一对矛盾比较的结果。当围岩自身强度高于二次应力，围岩是能够稳定的，因此围岩的自承能力大小取决于围岩强度的高低。此处的围岩强度不是指围岩中岩石块体的强度，而是包含了结构面分布与性质、岩石块体（结构体）强度和工程因素等多方面影响的综合指标。隧道工程中不支护而长期稳定的实例则证明了围岩的自承能力，我国西北地区的窑洞就是一个显见的例证。
如果围岩强度低于二次应力围岩则发生破坏，破坏由表面向深处发展，围岩内应力不断调整，破坏不断发展，在围岩内形成三个区，由围岩表面向深部依次是塑性软化区、塑性强化区和弹性区，如图1所示。
三个区的岩体处于不同的变形阶段，塑性软化区围岩处于峰值后变形阶段，即塑性软化变形阶段，塑性强化区围岩处于峰值前的塑性变形阶段，即塑性强化阶段，弹性区围岩处于弹性变形阶段。
理论研究表明，塑性强化区和弹性区是围岩承载的主体，塑性软化区是支护的对象。强化区和弹性区的切向应力高于原岩应力，软化区应力得到释放，切向应力低于原岩应力。围岩的自承能力与岩体的力学性质密切相关，图2是岩石在较低围压下的力学性质示意图，岩石的两种性质对于围压的自承能力有重要影响，一是随着围压的升高，岩体峰值前和峰值后的承载力都不断增大；二是岩石处于软化变形阶段仍具有承载力。
围岩处于塑性软化变形阶段时，岩石已破碎，围压较低，围岩变形处于非稳定状态，其承载力来源于破裂面的摩擦力及相互嵌固力。软化区的承载力具有双重作用，一是有利于自身的稳定，但必须通过施加支护才能实现软化区围岩的稳定；二是软化区对强化区围岩具有作用力，增大了强化区围压，提高了围岩强度，促进强化区围压进入稳定状态。因此软化区工作状态对强化区的承载力有重要影响。强化区围压较软化区大，围岩结构面处于紧密挤压状态，围岩变形处于稳定状态，是主要的承载区之一。强化区对弹性区围岩具有支撑作用，增大了弹性区围压，提高了岩体屈服强度，促使弹性区的形成。弹性区围压高于软化区、强化区，使得围岩处于弹性工作状态，岩体应力和变形关系服从胡克定律，是主要承载区之一。
由上述分析可见，塑性软化区、强化区和弹性区是相互关联、相互影响、相互作用的整体。塑性强化区和弹性区是承载的主体，但都位于围岩深处，一般不能对其进行支护加固，而塑性软化区是支护的主要对象，通过对浅部（软化区）围岩进行加固或支护，提高其强度，使其达到稳定，浅部（软化区）围岩再对深处（强化区）围岩实施作用，实现深部围岩稳定，并使其成为主要的承载区。
除了对浅部（软化区）围岩的加固措施外，在矿山法施工隧道时采用光面爆破的目的是减轻爆破对围岩的震动，尽可能保持原始状态。在稳定性差的围岩条件下，常采用预支护方法，在隧道施工前围岩即得到强化。浅部支护、光面爆破和预支护等措施都是工程施工中常用的技术手段，其目的都是在施工时尽可能“基本维持围岩原始状态”，保持原有强度，达到围岩稳定。
新奥法提出保持围岩稳定的关键是充分发挥围岩的自承能力，这一提法是从力学角度提出了保持围岩稳定的思路，揭示了决定围岩稳定性的主要因素是围岩的自承能力。从上述分析可见，围岩自承能力源于围岩强度，因此“基本维持围岩原始状态”，既是保持原有围岩强度，又是发挥围岩自承能力的充分必要条件。
2隧道支护与围岩自承能力关系分析
隧道开挖形成新的临空面，产生应力释放，而的应力状态并不发生变化，隧道开挖释放的应力必须由围岩和支护结构来平衡。当围岩和支护结构能够提供的抗力大于平衡围岩所需要的力时，隧道围岩是稳定的。也就是说，在隧道开挖过程中，始终要求围岩和支护结构能够提供的抗力大于平衡围岩所需。
在具体的隧道工程建设中，当隧道开挖后，围岩不能自稳时，我们就要采用支护，如果需要的支护力比较大，就对我们的衬砌要求比
较高，既费工又费时，所以我们要使支护抗力尽可能的小，并且要保证围岩的稳定。要达到这个目标，就要充分发挥围岩的自承能力，所以无论采用那种工法，都要尽量减小对围岩的扰动。
隧道在开挖前，处于一个三维应力状态，隧道开挖后，在一定时间段内，围岩具有一定的自承能力。如果围岩的极限自承能力大于围岩的原始内力时，围岩本身所具有的承载力足以保持围岩稳定。隧道刚开挖完成，允许围岩发生变形；若人为限制围岩变形，反而必须采用比较大的支护抗力，如图3所示，围岩的极限自承能力是一个降低的过的过程，而围岩的自承力是一个先增长再降低的过程。因此，如果围岩有一定的自承能力，应该允许围岩发生少量的变形，随着围岩的变形增大，围岩的自承能力得到发挥，自承能力呈增大趋势，而需要提供的支护抗力就会相应减小。但围岩变形是有限度的，当围岩变形到达极限点B，围岩压力由形变压力转化为松弛压力，围岩进入松弛状态，围岩的自承力要迅速下降，反而必须提供足够大的支护抗力才能维持围岩的稳定。如果围岩是比较破碎的，开挖后围岩很快就进入松弛压力阶段，围岩的自承力也很小，自承力发挥的过程就很短，所以要求开挖前提高预支护或及时提供足够大的支护抗力，要求初期支护刚度要大。此时支护抗力曲线和支护的刚度曲线的交点C应尽量靠近A点，即支护曲线变陡，刚度大。这样才能发挥围岩的自承力，保证围岩的稳定。
为了更清楚的说明围岩的预支护原理，我们按照围岩的完整程度分为三种情况来进行阐述：
（1）完整围岩
这种完整围岩极限自承能力比较大，可以提供维持围岩稳定所需要的自承力，如图4，即使不采取任何支护措施，围岩也能自稳。这类围岩隧道开挖要允许围岩有一定的变形，则提供的初期支护力可以较小。在许多省道或县道，为了节约建设成本，采用开挖完毛洞或只作少量初喷砼，充分利用围岩的自承能力来维持洞室的稳定，如图5就是很好的实例，另外如龙游石窟、西北黄土高原的窑洞等。
（2）有一定自承能力的围岩
围岩有一定的自承能力，如图6所示，围岩的极限承载力初期大于原始内力P0。隧道开挖后，围岩不会立即松弛垮塌，围岩压力还处于形变压力阶段，随着变形不断增大，围岩的极限承载力呈下降趋势，而围岩的自承力得到发挥，此时支护时机的选择非常重要，从围岩自承能力曲线上不难看出，如果支护过早就不能充分发挥出围岩的自承能力，则需要的支护抗力就比较大；如果支护过迟，围岩压力由形变压力转换为松弛压力，围岩发生松弛，容易引起大面积坍塌，如图7就是某隧道中支护过迟所引起的块体塌落事故。
（3）破碎围岩或自承能力很差的围岩
从图8曲线上也可以看出，这种破碎围岩的自承力很小，洞室开挖后围岩会很快进入松弛状态，所以要求开挖前提供预支护或及时提供足够的支护抗力，才能维持围岩的原始状态，保证围岩的稳定。这类围岩基本没有自稳能力，围岩的极限承载力在洞室开挖后会迅速下降，自承能力发挥的空间很小，隧道开挖后迅速转化为松弛压力，如果不提供预支护或及时采用刚性支护，极容易发生大面积塌方事故，如图9就是某隧道开挖后由于支护不及时或支护刚度不足所发生的破坏。
3、隧道施工工法合理性的选择
每一种隧道施工工法都不是万能的，都有其各自的使用条件，必须根据围岩类别不同选用不同的工法。无论选用怎样的工法，一个共同的目标就是要用最经济的手段保证隧道的稳定，施工工法的选取具体应遵循下面两条原则：
（1）充分发挥围岩的自承能力和基本维持围岩的原始状态
综合运用新奥法、浅埋暗挖法、矿山法等多种工法解决隧道围岩与支护系统共同作用问题，达到稳定平衡和确保隧道结构安全。综观这些工法，如何熟练快速有效应用于隧道工程实践，就应该解决隧道施工合理方法判别原则问题、隧道受力独立性问题、隧道支护平衡稳定性问题、隧道设计理论统一性和适用性问题、隧道合理施工与初期支护顺序有关问题、隧道量测参数和精度选择问题等等
新奥法提出保持围岩稳定的关键是充分发挥围岩的自承能力，这一提法是从力学角度提出了保持围岩稳定的思路，揭示了决定围岩稳定性的主要因素是围岩的自承能力。围岩自承能力源于围岩强度，因此“基本维持围岩原始状态”，既是保持原有围岩强度，又是发挥围岩自承能力的充分必要条件。
各种设计理论和工法之间都存在差异，就新奥法而言，在硬岩隧道与软岩隧道应用新奥法也有本质区别，特别是各种辅助工法独立于各种理论之外，其实各种设计理论和工法存在统一性和适用性，其核心都是隧道围岩与支护共同作用要达到足够大并“保持平衡稳定性”，才能使隧道“基本维持围岩原始状态”，从而达到隧道“充分发挥围岩的自承能力”的目的。在此基础上建立隧道预支护原理，统一各种设计理论和工法的核心思想，归纳为四种情况（即围岩自稳好情况的预支护原理应用、深埋围岩自稳差情况的预支护原理应用、浅埋围岩自稳差情况的预支护原理应用、深埋围岩大变形情况的预支护原理应用），明确其统一性和适用性问题，便于人们理解和应用。
（2）能量最小原理
土质或软弱松散围岩隧道施工中常采用分部施工留核心土工法、CD法（中隔墙法）、双侧壁导坑法（眼镜法）、CRD法（交叉中隔墙法）等工法，这些工法基本无需或只需少量爆破，常采用机械和人工开挖施工，石质隧道一般需要爆破施工。这两种隧道施工过程消耗能量E都可表达为三部分：
式中：E1为破碎隧道断面内岩体与抛掷碎石耗能或机械和人工施工的耗能，是有效耗能；E2为对围岩及预支护结构扰动及保持围岩变形临界稳定的耗能及恢复破坏与变形不稳定围岩的稳定性的耗能；E3为其他耗能，其量值小，一般可忽略不计。
①石质隧道施工中，实施爆破需要解决两个同等重要的问题：一是用最有效的方法将隧道断面内的岩石适度破碎，并将碎石适度抛掷；二是降低爆破对围岩的扰动，最大限度地维持围岩原始状态，以有利于隧道的长期稳定。开挖能量最小原理可表述为：在实现爆破效果良好的前提下，对围岩及预支护结构扰动耗能E2最小的施工开挖方案最优，对围岩扰动最小。
②土质或软弱松散围岩隧道施工中，采用分部施工留核心土等工法，其核心是控制围岩变形，以实现隧道基本维持围岩原始结构状态，否则隧道围岩局部失稳破坏会诱发更大范围围岩失稳破坏。对此种情况，保障隧道建设消耗能量最小的基本要求是防止围岩产生大范围的破坏。当围岩发生破坏后，重新实现围岩稳定性所需要做功将远大于预支护维持围岩稳定所需做的功。因此，直接机械和人工开挖施工隧道，能量消耗主要是施工洞体的能量消耗和预支护结构实施的能量消耗。施工过程中需要解决两个重要的问题，一是降低施工过程对围岩及预支护体系的扰动，最大限度地维持围岩的原始状态及发挥支护结构的效能；二是防止施工过程产生大范围岩土体的失稳。因此，土质或软弱松散围岩隧道，开挖能量最小原理表述为：在实现分部施工及支护结构控制围岩变形良好的前提下，对发生破坏或变形不稳定围岩恢复稳定的耗能E2最小的方案最优，对围岩扰动最小。
4“能量最小原理”在隧道工法中的应用
4．1导坑超前＋扩挖施工法
在大断面隧道施工中，采用钻爆法施工导坑超前或小型掘进机先行施工一个导坑（图10），然后用爆破方法进行扩挖。此时扩挖是在有导坑临空面条件下进行的，爆破临空面大，夹制作用小，爆破耗能少，大大降低了对隧道围岩的扰动。
4．2硬岩光面爆破与预裂爆破
预裂爆破是在隧道施工爆破前，预先沿设计轮廓爆出一条具有一定宽度的裂缝，当主爆区爆破时，裂缝对应力波起到反射作用，减少应力波对围岩的破坏作用。因此轮廓孔爆破时，围岩和断面轮廓线内的岩石对爆破具有相同的夹制作用，爆破对围岩的破坏作用较大，特别是在岩石强度较高的情况下，轮廓孔装药较多，耗能较大，破坏作用更为明显。而光面爆破是先爆破中央部分时对围岩影响较小，后爆破周边时已有临空面对围岩影响也较小。因此在岩体强度较高的情况下，不宜采用预裂爆破而应采用全断面光面爆破。
4．3软弱围岩弱爆破分步施工
在隧道施工中，经常遇到强度低、易风化、破碎的软弱围岩，在隧道围岩稳定性分级中属于稳定性较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩，稳定性差，易出现坍塌等工程事故。实践表明，爆破工序对此类围岩的稳定性有重要影响，爆破振动经常是围岩坍塌的诱导原因。因此，应降低爆破振动强度，尽可能减轻对围岩的扰动，最大限度维持围岩的原始状态。
软弱围岩隧道一般采取台阶法施工。上部台阶施工时拱部采用光面爆破，岩石自重有助于拱部岩面沿周边眼的开裂，适当降低炸药消耗，降低耗能，既保证了爆破效果，又有利于降低周边眼起爆对围岩的振动强度。在下台阶施工时，为了及时对围岩支护，需要先施工边墙部分，施工顺序见图11所示。因岩体强度低，此时采用弱爆破即可实现施工，对边墙围岩的扰动较小。
在隧道断面内岩石性质差别显著时，要注意调整施工方案。如果上部岩体软弱而下部岩体坚硬时，下台阶分部施工顺序要相应调整，应采用图12所示的施工顺序。如果按图11所示的施工顺序，下台阶两侧岩体（边墙）水平方向受到较强的夹制作用，由于岩石坚硬，需采用较强的爆破才能破碎岩体，耗能较高，相应对围岩的扰动也较显著。
5结束语
总之，在隧道建设实践中采用施工工法，关键是施工过程中要遵循“能量最小原理”。充分发挥围岩自承作用，基本维持围岩原始状态，通过相应支护，达到隧道结构平衡稳定性。“能量最小原理”是直接判断施工方法优劣的原则，是实现“基本维持围岩原始状态” 的准则，按此原理选择合适的工法，以最经济的手段保证隧道围岩的稳定，指导隧道工程又好又快地建设。
参考文献
[1]《隧道预支护原理与施工技术》朱汉华等编著 人民交通出版社2008年
