摘要：针对露天铁矿采场地球物理探测施工安全管控难题，本文基于对露天矿山地质环境及其有关隐伏地质灾害体探测技术设备特点，并结合矿山生产自身属性，综合分析研究提出一种适合露天铁矿采场地球物理探测施工的安全管理流程。该安全管理流程包括：施工前的组织与协调、施工中的安全管控和施工后的安全监控，这不仅可以保证露天采场探测人员和设备的安全，还可以提高探测数据质量，防控露天矿山隐伏地质灾害，提高矿山的安全效益和经济效益。

　　关键词：露天铁矿；采场；地球物理探测；安全管理；地质灾害

　　工程项目管理是一项繁琐复杂的系统工程，主要是确保实现工程目标的前提下，通过科学合理地组织协调和精准科学控制管理才可以保证项目按设计要求圆满完成，特别是面对矿山这种特殊的生产环境，对其内工程项目的全流程安全管理显得尤为重要。而且随着对矿山安全要求的逐步提高，预防因矿山开采扰动诱发的各类地质灾害，如：地裂缝、边坡滑坡、采空区地面塌陷、突发涌水等。这时，探测评价与超前预警技术成为一种必要手段，作为其中绿色勘探技术的地球物理探测技术手段是其必要之选，可以快捷、高效、无损的探测隐伏灾害体的埋深、规模和空间分布，保障矿山的生产安全，这在作为中国矿产资源主要开发方式的露天矿山至关重要，特别是在作为工业粮食的铁矿山最为重要。铁矿山开发历史悠久，规模大，大部分进入深凹露天开采状态，大幅度改变周围岩土介质的力学性质，极易活化各类隐伏致灾地质体(采空区、破碎带、断裂等)，从而导致各类次生地质灾害，需要根据生产进度进行隐伏灾害体的地球物理探测和预防治理。不同于传统的地面地球物理探测工作，露天矿山作为一种特殊的生产环境，其内开展工程项目，首要保证的是安全施工，需要有一套行之有效的安全施工管理方法。此类物探安全施工全流程管理，不同于常见的集土建、矿建和机电安装等三大工程于一体的矿山工程项目管理的系统化工程，并区别于其工程量大，工程期长和工序复杂的特点，有其自身特点。

　　基于此，本文通过对露天铁矿生产环境、采矿生产流程和作业特点的认识和理解，并结合对地球物理探测工作的系统认识，特别是地球物理探测工作的流程和方法特征，系统分析，总结了一套适合于在大型露天金属矿山采场开展地球物理探测工作的安全施工管理流程，在解决矿山安全生产威胁的同时，也保证地球物理探测工作者和设备的安全。这套露天金属矿山地球物理探测施工的全流程安全管理，对保障矿山全方位安全施工作业意义重大，对类似的矿山具有理论指导和实践意义。

　　1露天铁矿地质环境和生产特点

　　1.1矿山地质环境

　　人类社会的发展进步离不开对矿产资源的开发利用，而矿业开发活动本身影响矿山及其周边地质环境，其结果是产生各类矿山地质环境问题，具体表现为加剧了矿区地质灾害、生态破坏和环境污染等，这些问题影响矿山生态效益和经济效益的同时，也给矿山的安全生产和各类工程施工带来威胁。同时，如对矿山地质环境不重视，可能改变地壳面貌，破坏生态平衡，必须加大矿山地质环境研究工作，具体包括对矿区地质构造、矿石物质成分、第四纪沉积物和岩矿体物理力学性质的研究，特别是矿山开发可能引起的地质灾害和矿山“三废”的研究，并预测矿山环境的发展趋势，提出相应的防控措施，使矿山可持续的绿色安全发展。而对于本文研究来说，影响地球物理探测安全施工的地质环境主要因素是矿山地质灾害，解决它，也是矿山可持续发展的关键一环。

　　矿山常见的地质灾害主要有地面塌陷、地面裂缝、危险边坡、崩塌、滑坡和泥石流等。地面塌陷主要与地下采空区有关，特别是面积大、顶板厚度不够的采空区，其上覆岩体容易失去支撑，进而产生裂隙和滑移，直至下陷和拉裂形成地面塌陷。而上述的采空区多为早期无序开采遗留，其埋深、规模、形态和大小均处于不明状态，也是诱发各类矿山次生地质灾害的主要因素。高陡边坡和矿山碎石堆放形成的危险边坡，一旦受力失稳，极易诱发崩塌和滑坡等次生地质灾害。高陡边坡和矿山碎石堆，主要在对矿山持续的开采中形成，特别是随着开采技术的进步，露天矿山开采深部不断加深，变成了深凹露天金属矿山，同时在不同遗留安全台阶上残存了大量规模不等的碎石堆，属于散积体，也是一个安全隐患。此外，矿山生产过程中排放的废石，一般基于成本等要求，选择就近排放，在开采矿山的周边形成规模不等的高大废石堆，这些废石堆在强降雨条件下极易发生泥石流，夹带大量碎石的泥石流破坏力极强，也属于矿山地质环境中的一个重大安全隐患，需要持续监测和时刻关注。

　　1.2矿山生产特点

　　露天矿山的生产活动是一个人、工具、环境和管理四者相互作用和影响的复杂过程。同时矿山因其作业人员、开采设备、人文环境和地质环境等条件的不同，具有自身的生产特点。一般来说，矿山的生产年限相对较短，需要在有限的时间内，进行安全、稳定工作项目的设计，使矿山企业在经济效益与安全稳定运行之间取得平衡；矿山中各类运输道的作用，矿山运输道随采矿活动变更快且数量大，需要结合矿山基本需求的分析和降低成本，构建经济化的矿山运输道运行模式和维持方案，为矿山结构的资源优化开采提供有力的支持。这些生产特点导致矿山环境扰动大，极易改变周围岩土体的力学性质而诱发次生地质灾害，特别是在采空区和水患等灾害发育的露天矿山。

　　具体金属矿山，特别是本文研究的露天铁矿，因其赋存地质条件的复杂性，开采工艺比较复杂，开采与粗选一体化，采矿爆破、生产运输和排岩等全天候，而且作业地点多、线长、面广，运输线路不固定，随生产进行而不断更换。矿山生产还具有封闭开放二元性，采矿和选矿封闭性，排岩运输开放性，而且多大型施工车辆，对环境扰动特别大。

　　2地球物理探测技术设备和施工特点

　　对于矿山的地球物理探测来说，主要利用综合电法手段(电阻率法、电磁法CSAMT等)和工程地震开展，他们各有其探测技术设备和特点，主要利用岩矿石自身物性差异开展工作，解决隐伏地质问题，是一种绿色无损的探测技术方法。

　　2.1电法探测技术设备及其施工特点

　　电法中的电阻率法主要是高密度电阻率法，这是一种阵列勘探方法，它以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律。野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于观测剖面的各测点上,然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集,当将测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果来进行解译，进而解决地质问题。而电磁法主要为瞬变电磁法，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。电法为CSAMT(可控源音频大地电磁法)时，这是电磁法的一种，它的主要特点是用人工控制的场源做频率测深。而对于具体电法探测技术设备在露天铁矿应用的主要有三种类型，具体如下所述。

　　第一种电法探测设备为电阻率法探测设备，主要由测量主机、电极转换器、电缆、电源和测量电极等组成，需要在采场布设一定的长度，方可测地下一定深度内的电性分布。测量电极布设需要用到电钻等设备，测量时需要提供300v以上的直流电压。

　　第二种电法探测设备为瞬变电磁法探测设备，主要由测量

　　主机、信号发射装置、信号接收装置、电源和电缆等组成，数据采集时需要远离金属类物体和采场供电干扰，如：铁质设备和线缆等，以免影响数据采集质量。

　　第三种电法探测设备为CSAMT探测技术设备，主要由测量主机、发射机、大型发电机、测量电极、测量磁棒、电缆和信号同步等组成，数据采集时需要利用大型发电机向地下发射信号，采场内需要避免输电和车辆运输等干扰。

　　除此之外，上述设备均比较大，数量还比较多，进出露天采场需要专门的车辆运输，设备的摆放也需要有一定的平整场地。

　　2.2地震探测技术设备及其施工特点

　　露天采场应用的地震探测，主要为浅层地震法，其利用地震波在不同岩、土中传播的特征,以探测浅部(通常是数十到数百米)地质构造、测定岩土物理力学参数等的工程地质地球物理勘探。常用的具体方法有：反射波法、折射波法，以及一些特殊技术，如瑞利波勘探、反射波测桩技术、常时微动观测技术等。该方法具有精确度高，勘探对象广，施工周期短，成本低等优点，可广泛用于探测地下洞穴、地裂缝、滑坡体等。该探测方法的技术设备，一般主要为：工程地震仪，主要由测量主机、线缆、检波器、锤击震源和电源等组成。地震数据采集过程中，需要避免周边震动活动的发生，同时避免出现游散工业电流，保证测量质量。

　　3露天铁矿地球物理探测施工安全管理研究

　　对于露天铁矿地球物理探测施工安全管理，一方面要保证地球物理探测技术设备和人员的安全；另一方面要保证地球物理探测数据的采集质量和后期探测场地安全性。特别值得一提的是，在探测过程中尽量不影响矿山的正常生产工作。基于上述认识，露天铁矿地球物理探测施工安全管理可以分为三个关键管理流程(施工前的组织与协调、施工中的安全管控和施工后的安全监控)，以实现露天采场作业安全。

　　3.1施工前的组织与协调

　　露天铁矿地球物理探测工作首先需要开展施工前的组织与协调工作，主要有以下工作组成：

　　(1)探测场地的确定和探测设计：系统收集和整理探测区的各类数据资料，综合分析研究后，根据探测目的和要求，选择合适的探测场地和技术设备组合，并依据探测场地具体情况，特别是探测场地的空间大小，基于成本优先，合理设计探测测线分布和预计工作量，制定合理的风险控制方案。

　　(2)露天采场安全预警装置的准备：根据露天采场的实际情况，特别是现场施工安全需要，购买和准备醒目的带杆红旗、警示桩、警戒锥、小彩旗和警示牌等，方便后期布设在探测区周边，起警示和阻滞作用。

　　(3)安全交底：施工前，安全员、技术员和施工人员必须参加矿山组织的采场安全作业技术培训工作，并经考试通过，方可具备进场作业条件，严格遵守矿山的各类安全规章和制度，严格按照安全操作规程进行作业。

　　(4)施工协调：根据探测场地的位置和大小，与矿山调度室提前进行沟通协调，避免在探测工作区域进行大型采矿作业和运输活动，使矿山合理安排安全生产作业区段，保证地球物理探测工作与正常的矿山生产不冲突，同时还要每天联系爆破管理人员，知悉放炮时间和位置，提前做好预案，掌握好工作进度，避免在爆破时间段内工作，全方位保证施工作业安全。

　　3.2施工中的安全管控

　　露天铁矿中的地球物理探测工作，重点在于现场数据采集，现场数据采集具有持续时间较长和占用的作业空间也大的特点。鉴于此，为了人员设备安全和数据采集质量，需要进行以下的安全管控：

　　(1)探测设备安全运输：采用越野性能良好的车辆负责运输探测技术设备，运输车辆需要办理采区通行证，进入采场前和在采场中，必须悬挂醒目的带杆红旗，运输车辆在采场内必须遵循采场内的道路交通秩序，严禁超速超载，与大型运输车辆保持安全距离。在条件具备时，最好在车辆上安装防碰撞警示装置。

　　(2)探测设备布设前的安全评估：进入探测场地，需要及时评估场地周围的安全状况，避免在高陡边坡下方10m内、松散堆积物下、地面严重变形区、主干运输道路等安全事故易发区域开展地球物理探测工作。同时要关注因天气原因导致的场地条件变化，这在雨季和冻融时节要特别注意。

　　(3)安全警戒工作：在地球物理探测作业区域内，在地球物理探测设备布设前，要竖起警示牌，沿探测区域边界拉起警示网，外围放置警戒桩，避免个别生产运输车辆随意进入探测区域，保证探测人员和设备的安全，同时保证有一名安全员随时关注周边安全环境变化，及时提醒和监督安全作业流程。

　　(4)采场人文干扰源确认：对于探测区域内存在的高压动力输电线，满足条件的可将其暂时移走，无法移走的，避免在其下开展探测工作，同时保证探测区域内输电线路保持断开状态，避免影响探测数据质量。同时，设备运输车辆和设备附件要放置安全地带，控制降低干扰源的影响。

　　(5)探测设备的布设、数据采集和设备回收中的安全管控：在地球物理探测技术设备布设、数据采集和探测设备回收过程中，随队安全员要时刻保持警惕，观察周围环境和变化，及时提醒和制止违规操作，严格按照规定进行操作。特别是在数据采集时，所有参与人员要集中于安全带内等待数据采集完毕。

　　3.3施工后的安全监控

　　由于露天采场进行的是关系矿山生产安全的地球物理探测工作，选定的区域一般为隐伏地质灾害易发区，对于探测后的区域，数据采集过程中放置的警示装置需要等到探测结果出来或安全威胁解除后，方可以撤回。期间要对探测区域进行不间断检查，评估探测区域发生的各类变化，保证矿山生产安全。同时，对探测中发现的危险区域或地段，要及时与矿山进行沟通，做好安全处理工作，消除安全生产的隐患。

　　3.4露天铁矿地球物理探测施工安全管理探析

　　地球物理探测施工中的安全管理工作根据不同施工阶段其主要工作任务也不同，但主要目的都是为了加强安全施工管理，提高安全工作意识，规范安全施工流程，最大限度地保障作业过程中人员和设备的安全。由于我国地域庞大，矿产资源总储量丰富，地区分布广且不平衡，尤其是一些重要矿产的分布地区差异性明显。对于不同的地理位置，因其开采条件差异等原因，就地球物理探测施工中的安全管理工作来说也有所差异，对于露天铁矿地球物理探测中的安全管理工作，就是要在理解矿山地质环境特征和生产特点的基础上，结合地球物理探测设备自身的特点，在保证探测人员和设备安全的前提下，大幅度提高探测质量，以解决矿山开发利用过程隐伏地质灾害的诱发难题，保证矿山的生产安全，提高矿山的安全效益和经济效益，助力露天金属矿山的绿色可持续发展。

　　除以上所述外，建立和完善相应的专项应急处置措施对于矿山来说也是安全管理中的一项重要内容。进行紧急处理并在最短时间内解决问题，使问题处于合理、可控的范围内，对矿山而言，需要建立有完善的信息处理机制，搜集同地区或同类矿山存在的相关数据病进行分析总结，从历史中汲取教训，发挥历史事故数据的真正价值，也是贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针的具体表现。

　　4结论

　　(1)露天矿山作为矿产资源集中开发利用的重点区域，生产过程中因隐伏灾害体的而容易诱发地面塌陷、地面裂缝、危险边坡、崩塌、滑坡和泥石流等次生地质灾害，是安全生产的主要管控目标。

　　(2)作为一种绿色无损的探测技术，地球物理可以解决隐伏灾害体的探测工作，可以保证矿产资源的安全开发利用。

　　(3)露天铁矿地球物理探测施工的安全管控，不仅可以保证探测人员和设备的安全，还可以提高探测数据质量，防控露天矿山隐伏地质灾害，提高矿山的安全效益和经济效益。