爆破一体化企业钻爆作业及质量管理探析

银开州 方晓 章磊 石留贵 刘士林 高宏伟 马瑞成

摘要：爆破一体化改革是中国民爆企业和爆破公司做强、做大的必然战略选择，囿于传统爆破企业质量管理的观念和习惯，中国爆破一体化企业质量管理依然处于落后状况。通过分析爆破一体化企业主营业务钻爆产品及其属性，归纳了钻爆产品的技术及质量指标，阐明了影响钻爆作业流程质量的六大方面因素，提出了钻爆作业流程质量管理方法，从而为爆破一体化企业科学有效开展钻爆作业质量管理奠定理论基础。

关键词：爆破一体化;民爆企业;钻爆企业;钻爆产品;钻爆服务;质量管理

中图分类号：TD9         文章编号：1001-1277（2021）04-0001-05

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20210401

钻爆作业是爆破一体化企业的核心业务之一，加强钻爆作业质量管理有利于采掘企业生产的正常进行，同时也是爆破一体化企业自身发展的迫切需要。在中国民爆行业进行爆破一体化改革前，市场上钻爆作业往往由采掘企业或爆破公司进行，钻爆作业质量管理偏重于钻爆作业流程管理;现在爆破一体化企业直接面对终端客户，钻爆作业质量管理必然发生重大变化。因此，有必要结合国际民爆市场钻爆作业质量管理实践，对中国爆破一体化企业钻爆作业进行深入分析，理清钻爆产品及其属性，建立科学的质量管理方法，从而帮助中国爆破一体化企业抓住机遇，以市场和客户为导向，以质量管理为牵引，突破传统经营模式，不断提高企业质量管理水平，促进中国爆破一体化企业在激烈的国际民爆市场竞争中健康发展。

1 爆破一体化企业

爆破一体化企业大部分是由民爆企业以客户为导向、向下游延伸产业链纵向多元化发展形成的新型企业，少部分是由爆破公司向上游延伸产业链形成的企业。随着炸药现场混装车技术的发展，民爆企业将产业链从爆破器材生产延伸到钻爆作业领域，形成了炸药销售以外形式多样、有偿服务的新业务。新业务主要包括4种形式：①承包客户的现场装药工作;②承包客户的现场装药、爆区连线和起爆等工作;③承包客户的爆破设计、现场装药、爆区连线和起爆等工作;④承包客户的爆破设计、钻孔作业、现场装药、爆区连线和起爆等工作。爆破一体化企业主要是指有能力提供后2项新业务，且业务收入稳定，钻爆作业收入占其总收入相当比例的民爆企业;而仅提供前2项新业务的民爆企业依然是民爆企业，不属于真正意义上的爆破一体化企业。

爆破一体化企业横跨民爆和爆破2个行业[1]，具有传统民爆和爆破企业无可比拟的优势，正在快速打造一个民爆和爆破融合发展的新行业，即“爆破一体化行业”。爆破一体化企业的主要优势是：可以为客户提供更适合其需要的钻爆产品;可以从爆破一体化全产业链角度优化爆破方案，实现客户的个性化需求;可以在为客户提供钻爆核心产品的同时提供优质的钻爆服务等。因此，采掘业比较发达的国家或地区，爆破一体化企业取得了突飞猛进的发展，成为地区、国家乃至跨国爆破业务的主要提供商。

近年来，中国爆破一体化企业发展迅速，但存在许多制约问题，包括企业参与市场竞争的积极性和主动性不够，科技创新机制及企业国际化管理能力跟不上形势发展的要求等，其中钻爆作业质量管理落后是一个突出问题。中国爆破一体化企业质量管理问题主要是由企业对自身生产的产品属性认识不清，技术指标不健全，钻爆作业流程管理不够科学造成的。

2 爆破一体化企业钻爆产品及作业流程

钻爆业务在中国被当作服务，主要是因为早期民爆企业只为客户提供爆破器材，所以后期向下游延伸产业链时产生的新业务被不加分析地称作爆破服务。但是，爆破一体化企业钻爆作业为客户提供的是有形产品而不仅仅是无形服务，甚至爆破一体化企业的主要产品就是有形产品。因此，研究钻爆作业质量管理首先要清楚爆破一体化企业钻爆产品及其属性。

2.1 钻爆产品

钻爆作业是采掘企业最终产品生产过程中的一个重要环节，其无论是由采掘企业还是其他企业承担，钻爆作业的性质和任务是不变的。因此，钻爆作业作为为采掘企业提供半成品的生产过程，其产品一定是有形的，而且该产品必然具有制造企业一般产品通用的技术指标。

爆破一体化企业主要承担采掘企业的钻爆作业，其生产方式类似来料加工模式，产品是采掘企业的半成品。很多从事钻爆业务的企业把自身当作提供服务的企业，尤其在中国这样的以传统民爆企业为主的国家，大部分爆破一体化企业对钻爆产品属性没有科学的认识，造成企业质量管理出现脱离市场和客户需求的倾向。

由于爆破一体化企业一般都是为采掘企业提供矿产品“初加工业务”，这个过程同采掘企业生产过程紧密相连、互成一体，因此爆破一体化企业必须融入采掘企业的生产链、供应链和价值链，做好有关的服务工作。爆破一体化企业确实在为客户提供服务，但这种服务是伴随其提供的有形产品而产生的，是企业主营业务的延伸。

2.2 钻爆产品属性

爆破一体化企业的产品是采掘企业的半成品，其产品质量属性要符合采掘企业对该半成品的技术指标要求。从采掘企业产品的实际呈现看，其最终产品主要分为两大类：一类是采矿，一类是掘进。透过现象深入分析其质量需求，钻爆作业的主要任务是，在保证爆破后留存体安全稳定的情况下，将矿石或岩石按照设计的几何形状和范围爆破出来，实现矿岩剥离和工程空间成形的目标。从抽象的角度分析，钻爆作业生产的产品就是破碎的矿岩堆体和采掘成形的空间。

2021年第4期/第42卷矿业经济与管理矿业经济与管理黄 金

2.3 钻爆作业流程

爆破一体化企业在生产爆破器材的同时为客户进行钻爆作业，其客户已经由过去的爆破公司、采掘企业2種变为采掘企业1种，因此爆破一体化企业的钻爆作业流程同传统爆破公司的钻爆作业流程发生了重要的变化。传统爆破公司钻爆作业流程见图1，爆破一体化企业钻爆作业流程见图2。

传统爆破公司购买钻爆设备和爆破器材，根据地质条件按客户的要求研究爆破方案、进行爆破设计、组织钻爆施工。钻爆设备的选购较容易，爆破器材的选择却非常困难，因为中国民爆企业不直接面对最终客户，其产品一般都是按照国标生产的国标产品，可选的产品规格有限。如果选择定制，由于需求量的限制，产品研发成本较高，因此爆破公司一般只能基于市场上现有的爆破器材进行爆破，导致爆破效果达不到最优。

爆破一体化企业自己研发和生产爆破器材，根据地质条件和客户对产品技术指标要求研究爆破方案、进行爆破设计、组织钻爆施工。爆破一体化企业甚至可以根据采掘企业要求和爆破参数优化方案结果研发适合的爆破器材，其有能力为客户提供最优质的钻爆产品和服务。以国际最大、最先进的爆破一体化企业澳大利亚澳瑞凯公司（下称“澳瑞凯公司”）为例，其产品包括：

1）标配产品。澳瑞凯公司在爆破中，对矿山进行分类，不同的矿山使用不同的炸药，按客户需求实现不同的爆破效果。根据不同的地质条件，澳瑞凯公司按照硬度指标对爆破岩石进行划分，深入开展了不同地质条件下适用炸药的研究。当硬度<100 MPa时，用ANFO炸药;当100 MPa≤硬度<200 MPa时，用Fortan centra炸药;当200 MPa≤硬度<300 MPa时，用Vistan高性能炸药。以硬度100 MPa为基数，从低威力到高威力的炸药配方都有，适用于不同硬度岩石的开采。

2）定制产品。澳瑞凯公司现场使用散装炸药时，按照预设计方案进行小规模试验。首先钻孔，控制钻孔精度，依据经验装药，之后对爆破效果进行研究;在用电铲铲装爆堆过程中，采用云计算技术分析爆堆块度，计算适宜的爆破参数，其决定了大规模爆破对所需散装炸药的性能要求，从而为客户制定专门的炸药配方。

此外，为了更有效地开展钻爆作业，数十年来，澳瑞凯公司不遗余力地研发和推广数码雷管，生产了数种适合不同爆破需要的数码雷管。数码雷管的优势是可以根据岩石性质设置爆破方案需要的不同孔距和排距之间的延期时间，巧妙地实现了起爆器材标准产品和定制产品的统一。

2.4 钻爆服务

爆破一体化企业钻爆作业是一种生产有形产品的作业，除部分爆破一体化企业自有采掘项目外，大部分爆破一体化企业都是为客户进行钻爆作业。由于钻爆作业仅仅是客户整个生产的一个环节，因此要做好钻爆作业并赢得客户的长久合作，就必须做好服务。钻爆作业需加工出客户需要的产品，做好项目运营过程中的日常服务。这些服务工作包括：①生产计划沟通;②生产作业协调;③生产环境维护;④质量事故处理;⑤爆破效果跟踪评价;⑥客户意见反馈;⑦客户满意度调查等。

钻爆作业具有一般加工业的特征，同时也具有自己的特殊性，主要是其生产的产品和提供的服务空间重合度比较高，且时间往往是交叉的。钻爆作业的质量管理应充分考虑钻爆作业有形产品和无形服务的质量管理。

3爆破一体化企业钻爆技术、质量指标体系构建做好钻爆作业质量管理，必须要先确定钻爆产品技术指标，之后确定采掘企业各技术指标的标准，并在此基础上完善有关质量指标体系[2]。

3.1 钻爆产品技术指标

钻爆作业的生产目的一是空间成形，二是直接利用爆出的矿石进行后续加工。无论哪个目的，都需要在保证临时或永久留存体安全和损伤较少的情况下将一部分原矿（或原岩）从原来位置爆破分离出来，而且这2个目的一般是同时进行、一次性完成。做好上述工作，首先要保证爆破的矿石块度满足后续加工需要，同时方便快速装运;其次要保证临时或永久留存体爆破到位;最后还要考虑矿石贫化损失和爆破震动控制等。

1）爆破矿岩要达到一定的块度，满足后续加工需要，同时爆堆要有一定的松散度和维持一个好的形态，便于后续铲装和运输。这些体现在爆破技术性能指标表现为爆堆的块度级配、形态和松散度。爆堆块度级配可以分为2类：一类是矿石块度级配，一类是废石块度级配。2种级配对应2种不同的爆堆物料处理过程，废石爆破后运至排土场，矿石进一步破碎并进行后续选矿。

2）爆破后留存体空间成形满足设计采掘空间几何形状和位置，爆区周边留存体安全稳定。这些体现在爆破技术性能指标表现为：对于露天开采是台阶底板平整度、根底率、爆区爆破后铲装标高符合设计要求的情况、最终工作帮坡角符合设计境界要求的情况;对于掘进爆破是开挖空间超欠挖情况，挖装后底板达到设计要求的情况。

3）爆破震动比较小，对留存体破坏范围和程度可控，对一定范围内的其他构筑物破坏作用可控。这些体现在爆破技术性能指标表现为爆破震动。

4）矿石貧化率和采矿损失率要低，降低废石混入，提高矿石质量，减少矿石浪费，提高矿产品回收率。这些体现在爆破技术性能指标表现为爆破作业采矿损失率和矿石贫化率。

对于钻爆产品而言，爆堆块度、空间成形、爆堆形态、爆堆松散度和爆破震动属于核心指标，采矿损失率和矿石贫化率、根底率和飞石属于非核心指标。对于爆破作业而言，只要做好钻爆产品核心指标的控制，非核心指标基本可以实现。

3.2 钻爆服务指标

钻爆服务是钻爆作业项目运营前、中和后服务的总称。由于钻爆作业同客户主营业务是密切协作的流水线关系，因此运营中服务比较重要，是钻爆服务的主要环节。

钻爆服务的目的是保证钻爆作业为客户提供符合质量要求的半成品。首先，研究分析钻爆作业的矿岩地质属性，选择或研发合适的爆破器材，使用与爆破要求匹配的钻机，确定满足要求的爆破总体方案，并在现场进行试爆，最终确定实际交付现场应用的爆破设计。其次，按爆破设计进行钻爆施工，按生产计划要求进行爆区设计和钻爆作业。爆破质量出现波动时，分析原因并进行质量控制，如果不是爆区设计和施工质量的问题，需重新优化和调整爆破方案，提交新爆破设计进行爆区设计。为了保证钻爆产品质量得到有效控制，需对爆破质量指标进行跟踪，爆破效果波动时要对钻爆作业流程影响因素进行分析，寻找问题原因，及时加以改进。

钻爆服务分为狭义钻爆服务和广义钻爆服务。狭义钻爆服务主要指项目运营期间爆破一体化企业为客户提供的钻爆服务。广义钻爆服务包括从钻爆项目获取到结束期间爆破一体化企业提供的所有服务。

狭义钻爆服务主要包括：①钻爆计划协同情况。由于钻爆服务的特殊性，钻爆作业必须纳入客户统一的生產计划，因此钻爆作业按采掘企业统一的采掘计划进行精准作业就显得极为重要。随着矿业软件的推广应用，钻爆作业爆破工程师要参与客户生产计划的讨论和制定，使钻爆作业同客户的生产协同开展，同时做好钻爆企业的供应链管理，保证钻爆生产正常进行。这些体现在钻爆服务技术指标表现为交货的及时性。②钻爆质量事故响应时间。对爆破后爆堆质量及时进行预测，实际已发生的质量问题及时向客户反馈，而对于影响后续作业安全和效率的问题及时采取必要措施进行处理，确保生产高效推进。这些体现在钻爆服务技术指标表现为售后服务态度。

广义钻爆服务还需要考虑以下情况：①客户满意度。客户对爆破一体化企业整体钻爆作业和服务的满意度。这些体现在钻爆服务技术指标表现为客户满意度。②专项爆破服务产品的技术指标。为客户提供爆破方案优化和爆破设计软件，这些产品属于管理学范畴的服务产品，应该按照标准的服务产品进行技术指标和企业标准设定，按照正规的服务产品质量指标进行监测管理。

本文主要研究钻爆有形产品的质量管理，即爆破一体化企业钻爆质量管理，这是造成中国爆破一体化企业质量管理停滞不前的最主要原因。

3.3 钻爆质量指标体系

钻爆作业质量管理的核心是保证钻爆产品满足客户对产品的技术指标要求，且需确保钻爆产品质量的一致性和稳定性。

众所周知，质量指标表示产品质量的符合性，是反映企业生产效果、工作质量和资源利用状况的指标。质量指标通常用相对数（即比例、比值、百分率）表示。例如：反映产品质量的产品合格率;反映工作质量的产品返修率和漏验率;反映原材料利用情况的原料制成率和材料利用率等。确定钻爆产品质量指标，要在完善企业钻爆产品技术指标的情况下，研究制定有关指标的企业标准，通过爆破实际技术性能指标数据的采集，计算钻爆产品相关质量指标。

过去，中国采掘企业受技术和设备的影响，质量管理处于粗放阶段，存在的问题主要为：①不能科学确定钻爆技术性能指标标准;②无法精准监测各项性能指标。目前，西方国家钻爆企业已基本解决了这些问题。首先，各种爆破优化技术不断发展并日趋成熟，可以按钻爆费用最优，或采矿费用最优，或采选费用最优，优化确定最佳爆堆块度、形态、松散度及最低的爆破根底率等指标标准，并同时确定满足该技术性能指标标准的最佳工艺参数。其次，国际上爆破技术性能指标评价手段已日趋成熟，爆破块度电子筛分技术、激光扫描仪扫描技术、无人机飞测等三维地形建模技术，新型自动爆破测震技术和人工智能等技术为钻爆产品的全面、准确评价带来可能，解决了爆破技术性能指标监测问题。由于爆破优化技术和爆破技术性能指标监测技术的发展，爆破作业质量指标体系得以建立，爆破质量管理进入科学管理新时期。

4 钻爆作业流程质量管理

产品质量是在加工过程中形成的，认真控制生产过程即钻爆作业流程质量是提供合格钻爆产品的基础。钻爆作业过程质量控制包括对生产的监控、异常因素诊断溯源、异常因素矫正等，对应上述过程的技术方法包括统计过程控制（SPC）、异常因素诊断、主成分分析和贡献度研究等[3]。

4.1 统计过程控制

实施SPC首先要确定钻爆流程的影响因素和指标。通过对爆破一体化企业的流程分析可知，影响爆破质量的主要因素及指标包括：岩石综合抗爆性能系数、台阶高度、钻孔直径、孔深（或超深）、孔距、排距、孔间延期时间、排间延期时间、炸药相对体积能（RBS）、炸药单耗等。这些指标的稳定性和规范化控制对于保证钻爆产品质量具有重要作用。

SPC通过对钻爆作业流程影响因素指标的测量和记录，绘制控制图，科学区分生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制钻爆产品质量的最终目的。

SPC应用分为2个阶段：一是分析阶段，二是监控阶段。分析阶段的主要工作为：在钻爆生产过程所需的爆破器材、劳动力、设备、测量系统等按照标准要求准备好进行生产过程中，当地质条件稳定及影响生产的各要素无异常时进行数据收集;使用稳定生产过程收集的数据计算控制界限，绘制分析用控制图、直方图，检验生产过程是否处于统计稳态，或进行过程能力分析，判断过程能力是否足够。如果任何一个条件不能满足，则必须寻找原因、进行改进，并重新准备生产及分析，直至钻爆作业过程处于统计稳态;钻爆作业过程能力足够，则分析阶段结束，进入监控阶段。监控阶段的主要工作是使用控制图进行监控。此时，控制图的控制界限已根据分析阶段的结果确定，生产过程中的数据需及时绘制到控制图上，并密切观察控制图。控制图中点的波动情况可以显示出钻爆作业过程受控或失控，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。控制图可以充分体现SPC的预防、控制作用。

在钻爆作业实施过程中，每个控制项目都必须经过以上2个阶段，并且必要时需重复进行从分析到监控的过程。由于钻爆作业数据收集相对困难，钻爆作业流程统计过程控制可定期或不定期进行，平时以钻爆作业标准控制为主。

4.2 异常因素诊断

异常因素诊断主要是从影响钻爆产品质量的各种因素中找到关键因素，进而分析并集中资源解决问题。如果控制图上显示生产过程处于稳定状态，但钻爆产品质量出现问题时，主要从爆破设计方案和工艺方法查找原因;如果控制图显示钻爆作业流程出现异常，就要从“人”“机”“料”“法”“环”和“测”六大方面查找原因。

对于钻爆作业，“人”主要指同钻爆作业流程有关的各种管理人员、技术人员和操作人员;“机”主要指爆破器材，其影响因素包括炸药性能、雷管精度等;“料”主要指爆破作业地质体，包括其成分、物理性能、结构、构造等;“法”主要指钻爆作业流程的安排、钻爆方案的制定、爆破器材的利用、钻孔及辅助设备的选择等，包括爆破器材及现场装填方式选择、爆破参数优化确定、作业面平场设施使用及钻机设备选择等;“环”主要指环境对钻爆作业流程的影响;“测”主要指测量仪器和测量方法等，是中国爆破一体化企业要着重研究解决的重要问题。关键因素分析法包括系统图法、因果图法（鱼刺图）、排列图法等。

4.3 主成分分析和贡献度研究

在异常因素诊断中，影响爆破质量的因素较多，有些因素存在关联性，需要利用主成分分析和贡献度研究法从中归纳、提取部分彼此不相关的综合变量，从而降低问题分析的难度，找出影响钻爆产品质量关键因素中的主要因素。

主要因素找出后，研究主要因素同产品相关质量指标之间的影响规律。由于主要因素同相关质量指标之间往往不是线性关系，因素之间的联合交互效应起着关键作用。研究因变量发生变化的各个不同因素来源的贡献度大小可以采用方差分析法、回归分析法和响应曲面分析法等。

5 结 语

中国钻爆作业管理粗放与行业对钻爆产品属性认识模糊有关，同时与未建立科学的、国际化的钻爆作业产品技术、质量指标体系有关。随着精细化爆破、数字爆破、绿色爆破理论的提出，爆破一体化改革不断推进，迫切需要改进钻爆作业质量管理及其模式。

通过对钻爆产品属性分析得出：①钻爆产品是矿石破碎体和空间成形，是有形产品，是钻爆作业的核心产品，所有质量管理都要围绕保证钻爆核心产品的质量展开。②鉆爆服务包括售后服务和专项爆破服务2种，做好钻爆生产工作，离不开钻爆服务的支持;专项爆破服务工作是纯粹的服务产品，做强爆破一体化企业，必须开展技术创新，研发世界一流的爆破专项技术产品，提高企业的综合服务水平。

对于中国爆破一体化企业而言，钻爆作业流程质量管理是钻爆产品质量管理的最重要领域，要推广统计质量管理方法，逐步建立完备的爆破工序质量监测手段，培养职业化的爆破技术人才队伍，以达到世界一流钻爆作业质量管理水平。

[参 考 文 献]

[1]银开州，孙继林，陈震，等.爆破一体化企业现代质量管理模式构建探析[J].黄金，2020，41（12）：1-4.

[2]银开州.我国采掘业企业新一轮管理改进与改革研究[J].黄金科学技术，2017，25（4）：65-72.

[3]苗苗.基于多因素融合的制造过程质量异常分析研究[D].太原：中北大学，2019.

Exploration of drilling blasting operation and quality management

for blasting integration companies

Yin Kaizhou，Fang Xiao，Zhang Lei，Shi Liugui，Liu Shilin，Gao Hongwei，Ma Ruicheng

（Beijing Auxin Chemical Technology Ltd.）

Abstract：Blasting integration reform is the inevitable choice for civil explosive companies and blasting companies in China to become stronger and larger.However，with conventional quality management ideas and routines of blasting companies in the way，quality management for blasting integration companies in China still is underdeveloped.Based on the analysis of drilling blasting products，which are the major business of blasting integration companies，and its property，the paper summarized the technical and quality index of the drilling blasting products，elucidated 6 aspects of factors that influence the quality index of operation flowsheet，and proposed the quality management method for drilling blasting operation flowsheet，laying theoretical basis for reasonable and effective implementation of drilling blasting operation quality management for blasting integration companies.

Keywords：blasting integration;civil explosive company;drilling blasting company;drilling blasting product;drilling blasting service;quality management