运用安全经济学原理对矿山开采面和最终边坡角进行定量分析评价

　　[摘要]：运用安全经济学中的相关原理，对露天矿开采面和最终边坡角进行经济性与安全性定量分析评价，以减少生产过程的无益消耗和事故损失，保障和维护生产或价值的全面形成，达到企业安全生产总效益提升的目的。

    [关键词]：经济性与安全性   定量分析   评价

    [Abstract]: Use the relation priciples of safety economics, make quantitative analysis assessment of economy and safety in the strip mined face and the final slope angle, in order to reduce useless cost and accident in production process, protect and preserve the overall formation of production or value, achieve the purpose that enterprise safety production get a high promoted of the overall benefit.

    [Keywords]: economy and safety  quantitative analysis  assessment

    1安全经济学的基本原理

    1.1安全经济学对宏观理论研究

    安全经济学在宏观方面主要研究社会经济制度、经济机构、经济发展等宏观经济因素对安全的影响，以及与人类安全活动的关系，确定安全目标在社会生产、社会经济发展中的地位和作用，从理论上探讨安全投资增长率与社会经济发展速度的相互关系，调整和控制安全经济投入与经济发展规模的平衡性。

    1.2安全经济学对事故和灾害的影响研究

    研究安全生产中发生的事故和灾害对社会经济的影响规律。针对不同时期、不同地区、不同行业、不同科学技术水平和生产条件下，事故、灾害发生的规律和造成的损失对社会经济的影响，探求分析和评价事故与灾害损失的理论及方法，为掌握安全生产事故和灾害对社会经济的影响规律提供理论依据。

    1.3安全经济学对安全投入和效果优化的研究

    安全经济学遵循安全生产投入与社会经济状况相统一的原则，发展安全与发展经济比例协调性原则，宏观与微观协调的原则。运用社会有限的投入去实现对人类尽可能高的安全水准，在获得人类可接受的安全水平下，尽力去节约社会的安全投入，这是上述现代社会背景和现状对安全科学技术提出的挑战和要求，显然应成为每一个安全科学技术工作者思考的安全经济命题。利用社会主义市场经济条件下的价值规律，制定安全生产投资政策和生产工艺符合“效益优先的利益原则”。应做到社会的经济效益和企业的经济效益兼顾的原则，直接效益和间接效益并存的原则，短期效益和长期效益关联的原则，安全投入在企业安全生产的总效益中，以减少生产过程的无益消耗和事故损失，保障和维护生产或价值的全面形成为目标。

    1.4 安全经济学对安全成本与收益的研究

    从安全利益规律出发，以企业为代表的经营者的利益，安全与否影响其生产资料投入的作用发挥，追求利益最大化，以个人为代表的劳动者的利益，安全与否影响本人的身体健康、心智平和、家庭幸福、生命及财产安全。

    从安全效益规律讲，人们首先追求的是减少事故造成的人员伤亡与病残，减少财产损失以及环境危害。无论采取哪一方案或措施，都是为实现最省时、省事，且投入最小，综合效益最佳，实现系统的最佳安全性。

安全的效益不仅包括经济的效益，还有更为重要的非价值因素，包括社会和谐、生活安定、员工健康、家庭幸福等方面的因素。

    从安全成本分析，提高或改变安全性，需要投入（或输出），即付出一定的代价或成本。人们在社会经济活动中要求安全保障性越大，风险性越小，需要支出的成本越高。从理论上讲，要达到100%的安全（绝对安全）所需投入趋于无穷大。安全经济学对于安全成本投入趋于科学合理的评价。可根据价值工程原理，安全投资项目的合理性和有效性可用投资方案的“功能—成本”比或“效益—成本”比来评价。由此，可建立如下评价模型。

　　SIRDj=PiLiRi/Cj=安全效果/安全投入

　　SIRDj ————  第j种方案安全投资合理度；

　　Pi ————    投资系统中第I种危险的发生概率；

　　Li  ————   投资系统中第I种危险的最大损失后果‘

　　Ri  ————   投资后对第I种危险的消除程度

　　Cj  ————   第J中方案的安全工程总投资

　　式中，PiLiRi表达了安全投资后的总效果，其中pili是系统危险度

　　不同的投资方案具有不同的安全效果和投资量，因而具有不同的投资合理度。因此，根据SIRD值的大小，可对方案进行优选。

　　2矿山开采面和边坡角方案优化

　　矿山建设中投资者的目的是获取最大利益，管理者往往将利益最大化作为企业的核心。当监管部门提出“安全第一”时，投资者与管理者是否就已经改变初衷，答案是非常明确的。无数的事例已经证明，过分强调经济性、盲目追求经济利益，忽视矿山的安全性，将会付出血与生命的惨烈代价。因此，如何将投资者的利益最大化和安全保障系数最大化有效地结合起来，选用科学合理的评价方法对矿山开采面和最终边坡角的设计与施工进行经济性与安全性评价，使投资者在确保安全生产的前提下获得最大利益，是安全评价工作的核心目标。任何经济活动的安全措施或对策都有多个方案可以选择，不同的方案往往有不同的约束条件，不同的方案都有其不同的特点和适应对象。因此，安全经济的决策活动应建立在优选的基础上。安全经济应提供安全经济优化技术和方法。

　　矿山边坡安全是一项综合性工作，包括确定合理的边坡参数，选择适当的开采技术和制定严格的边坡安全管理制度，其中，合理的台阶高度、宽度、工作台阶坡面角对露天开采的技术经济指标和作业安全都具有重要意义，因此，本文将针对影响露天矿安全性的开采面和最终边坡角两大重要因素，根据《金属非金属矿矿山安全规程》（GB16423-2006）中规定的台阶高度、宽度、坡面角和开采方式，采用图表的方式研究如何选择矿山设计、开采中经济性与安全性最佳的方案。

　　2.1开采面和边坡角的经济性和安全性评价

　　一般情况下，提高边坡稳定性的重要手段之一是减缓露天边坡角。但是，减缓边坡角必然影响露天开采的经济效果，将大大增加剥离费用。矿山建设在设计时对开采面的坡面角和最终边坡角的设计，只单纯地考虑边坡的稳定性，忽略经济效益，把边坡角设计过缓，这将会增大开采时的运输成本，增加无效投入。坡面角延缓过度会导致矿产资源的浪费和矿场布局不合理，安全性与经济性未能达到最优方案，显然不科学合理。

　　只追求眼前的产量和经济利益，将开采面和最终边坡角设计过大，边坡角过陡时，稳定性差，易滑坡，很可能还会带来人身和设备的不安全，导致停产。经济上也会造成巨大的损失，加上不按合理顺序采矿或边剥离边掏底，势必造成边坡整体滑动，导致矿灾。

　　针对众多的岩层，我们选用了松软、坚硬、沙状等三种具有代表性的岩层进行经济性和安全性评价。

　　2.1.1 松软岩体经济性和安全性评价

　　图1

　　对松软矿体的开采，开采面的高度不应大于3米，开采斜面不应大于50度，其经济性安全性最优。

　　2.1.2 坚硬岩体经济性和安全性评价

　　图2

　　对坚硬矿体的开采，开采面的高度不应大于6米，开采斜面不大于80度，其经济性安全性最优。

　　2.1.3 沙状岩体经济性和安全性评价运用安全经济学原理对矿山开采面和最终边坡角进行定量分析评价

　　图3

　　对沙状矿体的开采，开采面的高度不应大于1.8米，自然安息角不应大于30度，其经济性安全性最优。

　　2.1.4 不同岩层工作坡面角的优化设定

不同岩层开采坡面角度表

矿岩性质	工作阶段坡面角
松软的矿岩	不大于所采矿岩的自然安息角
较稳固的矿岩	不大于50度
坚硬稳固的矿岩	不大于80度

　　针对不同的岩层矿种，考虑到安全与经济性的优化组合，一般按照上述角度进行开采作业，可有效降低开采成本和保障安全生产。
 
　　2.1.5 开采台阶高度的合理确定

矿岩性质	采掘作业方式		阶段高度
松软的岩土	机械 铲装	不爆破	不大于机械的最大挖掘高度
坚硬稳固的矿岩		爆破	不大于机械的最大挖掘高度的1.5倍
砂状的矿岩	人工开采		不大于1.8m
松软的矿岩			不大于3.0m
坚硬稳固的矿岩			不大于6.0m

　　2.2最终边坡角经济性和安全性评价

　　按照安全经济学的安全效益规律原则，在矿山建设的经济活动中对安全的投入，必须讲求其经济效益和效率。

　　安全的目的首先是减少事故造成的人员伤亡与病残，减少财产损失以及环境危害。为此，人们不仅关心哪一方案或措施能获得最大程度的安全保障，而且关心哪一方案或措施的投入最小，以求综合的最佳效益，实现系统安全程度的提高。

　　矿山开采活动中对最终边坡角的确定，应考虑该矿山的岩石性质、地质构造、水文地质条件、开采高度、边坡存在期限等因素。由于这些因素十分复杂，因此通常参照类似矿山的实际数据来选择矿山最终边坡角。

　　合理的最终边坡角还应考虑矿山开拓剥离、运输方式、边坡的综合利用和设备选型及安全管理水平等相关因素而确定。

　　目前边坡设计多采用类比法和经验数据。

　　按照《金属非金属矿矿山安全规程》（GB16423-2006）的规定，根据不同的开采方式、不同岩层、矿种，确定不同的开采面，开采高度，平台和最终边坡角，可有效地降低开采费用提高经济效益，在安全评价工作中运用安全经济学原理，对矿山开采的安全性与经济性有机结合，使矿山开采过程在保障安全作业的前提下，尽量达到投资成本最省，投资收益最大。

　　3开采面和最终边坡角的安全性与经济性选择

　　金属非金属露天矿开采面和最终边坡角的安全性与经济性选择应重点考虑如下因素：

　　3.1 确定合理的台阶高度和平台宽度

　　合理的台阶高度对露天开采的技术经济指标和作业安全都具有重要的意义。确定台阶高度要考虑矿岩的埋藏条件和力学性质、穿爆作业的要求、采掘工作的要求，一般不超过15米。

　　平台宽度不但影响边坡角的大小，也影响边坡的稳定。工作平台宽度取决于所彩的采掘运输设备的要求和爆堆的宽度。

　　3.2正确选择台阶坡面角和最终边坡角

　　台阶坡面角的大小与矿岩性质、穿爆方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素有关。工作台阶坡面角的大小在种类矿山安全规程都作了详细的规定。在一般情况下，其大小取决于矿岩的性质：松软矿岩，工作台阶坡不大于所开采矿岩的自然安息角；较稳定的矿岩，工作台阶坡面角不大于50°；坚硬稳固的矿岩，工作台阶坡面角不大于80°。

　　最终边坡角与岩石的性质、地质构造、水文地质条件、开采深度、边坡存在期限等因素有关。由于这些因素十分复杂，因此通常参照类似矿山的实际数据来选择矿山最终边坡角。

　　3.3 选用合理的开采顺序和推进方向

　　在生产过程中要坚持从上到下的开采顺序，坚持打下向孔或倾斜炮孔，杜绝在作业台阶底部进行掏底开采，避免边坡形成伞檐状和空洞。一般情况下应选用从上盘向下盘的采剥推进方向，做到有计划、有条件的开采。

　　在垂直露天矿边坡走向断面上，自最上一个台阶的坡顶至最下一个台阶的坡底的边线与水平线之间的夹角称为边坡角。当露天矿延伸到达最终境界位置的边坡，称为露天矿最终边坡，其相应的边坡角为露天矿最终边坡或称露天矿废止角。

　　在众多的安全评价方法中，往往仅针对矿山的安全性进行评价，而忽略了经济性。本文对金属非金属矿开采面和最终边坡角的经济性与安全性评价，重点采用了《金属非金属矿矿山安全规程》（GB16423-2006）中规定的台阶高度、宽度、坡面角和开采方式用图表的方式，直观地告诉建设单位，如何选择矿山设计、开采中经济性与安全性最佳的方案，确定科学合理的开采面和最终边坡角，所以在安全生产、安全评价和安全监督管理工作中，都应该将安全性与经济性有机结合，以最小的经济投入达到安全生产的目的，把矿山开采的安全性与经济性有效结合起来，采用最优化的可比方案，进行矿山开采设计、施工建设。

　　4 结论

　　在对露天矿安全评价中，运用经济学原理对开采面和最终边坡角进行经济性与安全性分析评价，有利于设计单位优化设计方案、建设单位采用最佳开采方案，使矿山建设工程在保障安全生产的前提下，投资收益最大化，有利于提高安全评价报告的质量和矿山开采企业科学决策。

　　5参考文献

　　[1]《金属非金属矿安全规程》，（GB16423-1996）

　　[2]《金属非金属矿安全规程》，（GB16423-2006）

　　[3]《非煤矿山的安全生产法规与安全生产技术》，煤炭工业出版社，赵耀江等

　　[4]《矿物与岩石》，化学工业出版社，吴良士、白鸽、袁忠信

　　[5]《矿山生产技术与安全管理》，四川省安全局编制，隆泗、刘飞

　　[6]《非煤矿职工安全培训教材》，中国石化出版社

　　[7]《安全评价》，煤炭工业出版社，国家安全生产监督管理局

　　[8]《稀土矿开采安全状况评价报告》，四川源汇安全评价事务公司 

　　[9]《中国安全科学生产技术》，第四卷第四期，分析评价，牛星钢

　　[10]《安全经济学》，工工业出版社，罗云等