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        露天礦山高溫炮孔爆破的處理方法

        2016-08-30 13:25:53邱振華
        采礦技術(shù) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:處理方法

        邱振華

        (廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512127)

        露天礦山高溫炮孔爆破的處理方法

        邱振華

        (廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512127)

        摘 要:露天礦山生產(chǎn)過程中,由于爆破作業(yè)頻繁、礦體自燃使炮孔溫度升高,極易造成孔內(nèi)炸藥早爆或燃燒失效。為解決此類炮孔對(duì)露天礦山安全生產(chǎn)的威脅,防止早爆造成爆破作業(yè)人員傷亡及設(shè)備損毀,以凡洞銅礦露天作業(yè)出現(xiàn)的高溫鉆孔為研究對(duì)象,在總結(jié)高溫鉆孔形成原因的基礎(chǔ)上,分析研究了高溫鉆孔的有效處理方法,為類似礦山高溫鉆孔的處理提供了可借鑒的依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:銅硫礦體;高溫炮孔;處理方法

        1 概 況

        廣東省大寶山礦業(yè)有限公司凡洞銅礦是大型多金屬礦,其中主要以銅硫礦為主,礦床圍巖以硅化巖和矽卡巖為主,礦床巖體條件好,目前采用大露天開采。由于礦體含硫高,極易出現(xiàn)含硫礦體自燃現(xiàn)象,造成生產(chǎn)作業(yè)過程中部份炮孔孔內(nèi)溫度較高。在北部757,769m等臺(tái)階穿孔爆破中,個(gè)別炮孔溫度高達(dá)90℃。有關(guān)爆破安全規(guī)程規(guī)定:當(dāng)炮孔孔內(nèi)溫度達(dá)到60℃時(shí),礦井爆破必須采取相應(yīng)安全措施,一旦孔內(nèi)溫度超過140℃,應(yīng)使用耐熱的爆破器材,但在國內(nèi)目前尚無使用條件高于140℃的礦用炸藥。因此,為了保證礦山爆破作業(yè)的安全,必須對(duì)高溫炮孔采取相應(yīng)的安全措施。

        2 高溫炮孔產(chǎn)生的原因及危害

        凡洞銅礦區(qū)位于粵桂海西坳陷區(qū)東側(cè),曲江盆地東南邊緣,大東山~貴東東西向構(gòu)造帶與北東向北江斷裂帶的接觸帶。礦床類型按成礦地質(zhì)條件和礦床產(chǎn)出的空間位置,可分為上部風(fēng)化淋濾型褐鐵礦床、中部火山沉積—熱液改造型層狀菱鐵礦床、下部火山沉—熱改造型層狀銅鉛鋅多金屬礦床和西部斑巖型鉬礦床。礦山早期采礦活動(dòng)過程中,進(jìn)行過露天與地下聯(lián)合開采,受井下民窿盜采活動(dòng)及采空區(qū)處理滯后的影響,開采過程遠(yuǎn)達(dá)不到采充平衡的要求。2004年礦山出現(xiàn)三次采空區(qū)大塌方,嚴(yán)重威脅井下安全生產(chǎn)。此后,礦山全面停止井下作業(yè),并不斷優(yōu)化露天生產(chǎn)境界,進(jìn)行大露天開采。受礦山地質(zhì)條件及井下采空區(qū)影響,目前凡洞銅礦存在的高溫炮孔主要由以下2種原因產(chǎn)生:

        (1)原塌方采空區(qū)內(nèi)存在含硫較高的礦體,受塌方影響,采空區(qū)通風(fēng)條件差,含硫礦體自燃后在塌方區(qū)內(nèi)聚集大量的高溫氣體,炮孔貫穿密閉的塌方采空區(qū)后,高溫氣體看炮孔冒出,如圖1所示;

        (2)炮孔直接穿過高硫礦體時(shí),硫化礦體氧化自燃,產(chǎn)生炮孔溫度升高,如圖2所示。

        圖1 采空區(qū)引起的高溫炮孔

        圖2 高硫礦體引起的高溫炮孔

        炸藥存在自身熱感度,相關(guān)起爆器材,如導(dǎo)爆索、雷管等也只有在規(guī)定的溫度范圍才能正常使用。一旦溫度達(dá)到或超過炸藥熱感度,便極易造成早爆或自燃,從而威脅現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)人員的生命安全。同時(shí),溫度過高還可能使炸藥出現(xiàn)熱分解,使其失去爆破性能產(chǎn)生拒爆。另外,導(dǎo)爆索、雷管等爆破器材受高溫影響,也可能出現(xiàn)失效,產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)拒爆,留下爆破安全隱患。

        凡洞銅礦目前使用的爆破方式主要為非電起爆網(wǎng)絡(luò),排間微差爆破。其中炸藥主要為2#巖石乳化炸藥,礦巖單孔裝藥量約120kg,礦石單耗0.31kg/m3,巖石單耗0.29kg/m3,起爆器材主要為非電導(dǎo)爆管雷管及導(dǎo)爆管。其中,2#巖石乳化炸藥在130℃的高溫下,經(jīng)6 h失效;在80℃高溫下可用雷管正常引爆,只是爆速略有降低。由此可見,溫度高達(dá)90℃的炮孔若不采取一定處理措施對(duì)爆破作業(yè)是不利的,同時(shí)也存在極大安全隱患。

        3 高溫炮孔作業(yè)的處理方法

        針對(duì)高溫炮孔對(duì)爆破作業(yè)所帶來的危害,目前國內(nèi)可靠的處理方法主要分為物理降溫與化學(xué)降溫兩種,其中物理降溫即采用水作為冷卻劑對(duì)炮孔進(jìn)行降溫;化學(xué)降溫即使用一系列的化學(xué)原料,使之與高溫礦體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),使礦體不易自燃產(chǎn)生高溫。在對(duì)凡洞銅礦進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與分析后,總結(jié)出了以下幾種處理方法,并在礦山進(jìn)行了推廣,取得了十分理想的應(yīng)用效果。

        3.1注水降溫

        解決高溫炮孔最直接的方法就是注水進(jìn)行物理降溫,水由于比熱容較大能夠很好的吸收熱量達(dá)到降溫目的。但是注水降溫時(shí)應(yīng)該注意高溫水氣對(duì)作業(yè)人員的灼傷,注水完成后應(yīng)對(duì)炮孔的孔內(nèi)溫度及孔深進(jìn)行重新測(cè)量,如注水過程中造成炮孔孔內(nèi)巖石脫落產(chǎn)生塌孔,則需要調(diào)整裝藥量等爆破參數(shù)。

        3.2添加石灰水

        高溫炮孔充滿酸性氧化物,不斷的化學(xué)反應(yīng)放出大量的熱量。因此,采用添加石灰水的方法,即在高溫炮孔裝藥之前,往炮孔里注入石灰水,堿性的石灰水與酸性的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),降低氧化物酸性或完全中和酸性,達(dá)到化學(xué)降溫的目的。此外,水本身可起到物理降溫作用。

        3.3隔熱裝藥

        為避免炸藥在一定溫度時(shí)發(fā)生熱分解而引起失效,在高溫炮孔裝藥時(shí),用隔熱材料將炸藥包扎好,使其與孔壁隔離,以使炸藥處于常溫狀態(tài),沒有發(fā)生熱分解,避免不確定的事故發(fā)生。

        3.4化驗(yàn)分析

        此方法是對(duì)高溫炮孔的危害定量分析,即利用化驗(yàn)法驗(yàn)證炸藥的危險(xiǎn)性。其具體操作為:取高溫炮孔一定量的孔樣,要求篩分后在100目以下,將孔樣編號(hào)后同炸藥混合,比例為2∶1,混合均勻后,放入小試管,再把小試管放入模擬環(huán)境中加熱。一般加熱要持續(xù)1 h左右,期間化驗(yàn)員要仔細(xì)觀察每個(gè)試管的反應(yīng)情況,反應(yīng)激烈的試管,比如冒泡,且泡量多、頻率大,說明該炮孔危險(xiǎn)性大,嚴(yán)禁裝藥。

        另外也可以用pH試紙測(cè)定,若pH值呈強(qiáng)酸性,表明該炮孔危險(xiǎn)性大,不能裝藥。

        3.5滯后裝藥

        為了縮短炸藥與高熱量環(huán)境接觸的時(shí)間,高溫炮孔滯后裝藥,即所有的常溫炮孔裝藥完畢后,再快速給高溫炮孔裝藥,隨后立即起爆(見圖3)。這種方法使炸藥與高溫環(huán)境接觸時(shí)間變短,不足以形成燃燒或爆炸,增加了安全系數(shù)。

        圖3 滯后裝藥

        4 作業(yè)流程

        為了在實(shí)際生產(chǎn)過程中為了方便操作和更加有效的處理高溫炮孔,制定出了一套相應(yīng)的作業(yè)規(guī)程:

        (1)爆破作業(yè)前必須提前對(duì)所有炮孔孔溫進(jìn)行測(cè)量,并標(biāo)記各孔孔內(nèi)溫度;

        (2)往高溫炮孔注入石灰水后,重新測(cè)量注水后孔深及孔內(nèi)溫度,如注水造成塌孔,則因重新測(cè)量孔深后,調(diào)整每孔裝藥量;

        (3)根據(jù)爆區(qū)實(shí)際情況確定高溫孔數(shù),裝藥時(shí)先把常溫孔裝好,再裝高溫孔;

        (4)全部炮孔裝藥完成后,方可填塞炮泥,填塞過程應(yīng)嚴(yán)格控制填塞時(shí)間。填塞完成后,經(jīng)檢查無誤立即起爆。一旦在操作過程中,已裝藥炮孔出現(xiàn)燃燒、冒煙等異?,F(xiàn)象,立即撤離作業(yè)區(qū)域內(nèi)所有人員。

        5 結(jié) 語

        針對(duì)爆破中遇到的高溫炮孔,凡洞銅礦在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和學(xué)習(xí)總結(jié)中得到了幾種有效的處理方法,包括添加注水、石灰水、隔熱裝藥、化驗(yàn)分析、滯后裝藥,并在采場(chǎng)中得到了很好的應(yīng)用,成功消除了高溫炮孔對(duì)露天安全生產(chǎn)的威脅,為類似礦山高溫炮孔的處理提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]傅建秋.膠狀乳化炸藥和電雷管的耐高溫性能試驗(yàn)研究[J].爆破,2008,25(3):410.

        [2]廖明清.普通導(dǎo)爆索在高溫爆破中的應(yīng)用[J].爆破器材,1991(1):19-21.

        [3]姚 建.大寶山地下采空區(qū)穩(wěn)定性分析及處理技術(shù)[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2006.

        [4]宋嘉棟,王 堅(jiān).地下采空區(qū)頂板礦體露天開采工藝[J].有色金屬,2000(5)14-18.

        [5]李夕兵.鑿巖爆破工程[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2011.

        收稿日期:(2016-04-17)

        作者簡(jiǎn)介:邱振華(1981-),男,廣西昭平縣人,主要從事露天礦山管理及生產(chǎn)安全工作,Email:py8129@163.com。

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