徐雪原，羅國(guó)慶，李旺華，武佳順，廖新朝

(宏大爆破工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410011)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步快速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)逐步向西部布局[1]?！耙粠б宦贰背h的貫徹實(shí)施，也促使中西部地區(qū)礦山基建項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大。項(xiàng)目所在地地理位置較為復(fù)雜，多處于高寒地區(qū)，工程量大。大規(guī)模、高強(qiáng)度，冬季施工對(duì)爆破器材、施工設(shè)備及作業(yè)人員帶來(lái)極大挑戰(zhàn)[2-6]。

1 工程概況

內(nèi)蒙古突泉縣牤牛海礦區(qū)由已關(guān)閉的 17座小煤礦整合而成，過(guò)去開(kāi)采方式多為邊探邊掘、以掘代采、房柱式、巷柱式和高落式，未形成正規(guī)的開(kāi)拓、提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)系統(tǒng)，更未形成正規(guī)壁式回采工作面。不規(guī)范、不科學(xué)、亂采亂挖式的開(kāi)采，導(dǎo)致礦區(qū)形成不同深度、不同范圍的采空區(qū)。2012年12月該礦區(qū)啟動(dòng)了采空區(qū)災(zāi)害治理項(xiàng)目。

治理區(qū)位于牤牛海煤盆地西緣，北段地層走向360°，傾向 90°。南段走向北東，傾向南東，傾角10°～45°，一般在 25°左右，呈單斜構(gòu)造，沿走向及傾向均有不同程度的波狀起伏。據(jù)礦井采礦驗(yàn)證該區(qū)小斷層特別發(fā)育，多為正斷層，落差在2～3 m，使煤層的連續(xù)性遭到破壞。治理區(qū)煤層頂?shù)装逡阅噘|(zhì)巖類(lèi)為主，穩(wěn)定性差，而且受水的作用，易變形；剝離期硬巖以礫巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖為主，普氏硬度系數(shù)為8～13。

2 爆破施工

2.1 總體方案

治理區(qū)地表境界面積為4.55 km2，底板界面積為1.98 km2，最大治理深度為180 m，根據(jù)礦區(qū)礦帶分布特點(diǎn)，將采場(chǎng)劃分為6～8個(gè)獨(dú)立的采剝區(qū)，形成多工作面作業(yè)。該施工方案可以采用小型采剝?cè)O(shè)備，保證大量設(shè)備有效地投入使用，生產(chǎn)能力得到保障。

2.2 深孔爆破方案

采用深孔爆破作業(yè)方式，膠狀乳化炸藥，導(dǎo)爆管雷管四通復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)。

2.2.1 爆破參數(shù)

由于治理區(qū)表土松軟，剝離前期設(shè)備平整后易形成規(guī)整臺(tái)階，按設(shè)計(jì)臺(tái)階高度10 m進(jìn)行臺(tái)階爆破，爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 深孔爆破參數(shù)

2.2.2 爆破網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆管雷管起爆系統(tǒng)，排間起爆方式，孔內(nèi)用2發(fā)ms10段雷管，孔間采用四通連接，排間用ms5段延期，爆破網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1 導(dǎo)爆管逐排微差起爆網(wǎng)絡(luò)

3 冬季低溫對(duì)爆破施工的影響分析

礦區(qū)冬季較長(zhǎng)，自10月至次年4月為冬季施工作業(yè)時(shí)期，平均氣溫-10℃，最低溫度達(dá)-28℃。嚴(yán)寒氣候會(huì)導(dǎo)致炸藥性能下降、鉆機(jī)效率較低、作業(yè)人員操作困難等。

3.1 低溫對(duì)炸藥的影響

（1）乳化炸藥是借助乳化劑的乳化作用和敏化劑的敏化作用而制成的一種油包水型乳脂狀混合炸藥[7]，在-30℃環(huán)境中能穩(wěn)定爆轟，但爆速、猛度、殉爆距離等各項(xiàng)性能指標(biāo)均存在不同程度的下降。資料顯示[8]，當(dāng)環(huán)境溫度在-25～30℃時(shí)， 從水相氧化劑中析出的硝酸銨細(xì)晶粒含量為 16%～23%，此時(shí)的爆速在3500～4000 m/s，較常溫時(shí)的爆速，EL系列下降了10%～12.5%。當(dāng)結(jié)晶量達(dá)到氧化劑含量質(zhì)量數(shù)的50%時(shí)，結(jié)晶體刺破界面膜，結(jié)晶量增高，氣泡逸出，使乳化炸藥失去雷管感度，造成安全隱患。

（2）冬季施工過(guò)程中，乳化炸藥易上凍硬化，藥卷變形后無(wú)法恢復(fù)，裝藥時(shí)易卡孔，給施工帶來(lái)困難。

3.2 低溫對(duì)導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)的影響

塑料導(dǎo)爆雷管內(nèi)部裝藥為黑索金（95%）和鋁粉（5%）[7]，其內(nèi)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在-40℃以?xún)?nèi)時(shí)能穩(wěn)定傳爆，國(guó)產(chǎn)普通塑料導(dǎo)爆管為單層結(jié)構(gòu)，應(yīng)用高壓聚乙烯塑料為管材，耐溫性能為-40～50℃，常溫下抗拉強(qiáng)度為19.6 N。

負(fù)溫對(duì)塑料導(dǎo)爆雷管和導(dǎo)爆管傳爆性能指標(biāo)不會(huì)產(chǎn)生影響，但是低溫會(huì)導(dǎo)致塑料導(dǎo)爆管硬化，增加工人操作難度。

3.3 低溫對(duì)工人裝藥、網(wǎng)路連接操作的影響

長(zhǎng)時(shí)間的低溫作業(yè)環(huán)境會(huì)使人體組織產(chǎn)生凍僵、凍痛和凍傷。溫度太低會(huì)使作業(yè)人員肌肉僵硬，興奮度下降，骨骼肌的協(xié)調(diào)能力降低，關(guān)節(jié)的靈活性下降，手的靈敏度降低，體力降低，以至于工作效率降低，有時(shí)只能達(dá)到正常狀態(tài)下的 25%～40%[9]。長(zhǎng)時(shí)間在10℃以下低溫潮濕環(huán)境工作時(shí)，人體的皮膚容易出現(xiàn)凍痛凍傷的情況，牤牛海項(xiàng)目部最低溫度達(dá)到了-28℃及以下，所以要特別注重采取低溫防護(hù)措施。起爆網(wǎng)絡(luò)連接必須由爆破員手動(dòng)操作，一般10 min后手便會(huì)凍麻，操作不靈便，網(wǎng)路連接效率低下。

3.4 低溫對(duì)起爆器的影響

脈沖起爆器材在-25℃環(huán)境下放置20 min以上，會(huì)造成充放電困難。

4 冬季低溫爆破施工應(yīng)對(duì)措施

4.1 炸藥及裝藥環(huán)節(jié)

（1）合理安排各爆破分區(qū)的炸藥裝卸及爆破作業(yè)，減少炸藥暴露在外的時(shí)間。從炸藥配送到現(xiàn)場(chǎng)至裝藥完成，時(shí)間控制在2 h以?xún)?nèi)；-25℃以下溫度時(shí)，每批次炸藥均要進(jìn)行爆炸試驗(yàn)，確保具有雷管感度；

（2）提前做好炮孔的測(cè)量、驗(yàn)收，防止因炮孔質(zhì)量造成裝藥卡孔、炮孔堵塞，精確分配每孔的裝藥量，提高裝藥速度從而縮短炸藥暴露高寒天氣時(shí)間。

4.2 起爆網(wǎng)路連接環(huán)節(jié)

低溫天氣下工人必須做好防寒保暖，所有作業(yè)必須佩戴手套。為此，項(xiàng)目部制定了專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)方案，培訓(xùn)爆破員在低溫環(huán)境下戴手套進(jìn)行導(dǎo)爆管復(fù)式起爆網(wǎng)路連接，做到熟練、快速完成網(wǎng)路連接，每個(gè)爆破分區(qū)至少配備2名操作熟練的爆破員，網(wǎng)路連接時(shí)間控制在20 min以?xún)?nèi)。

各分區(qū)的爆破網(wǎng)路統(tǒng)一起爆時(shí)間，獨(dú)立起爆，現(xiàn)場(chǎng)的起爆器存放在皮卡車(chē)內(nèi)，使用棉被或棉大衣覆蓋保溫，裝藥完成后分發(fā)至各區(qū)，警戒后盡快起爆。

4.3 其他措施

統(tǒng)籌安排各爆破分區(qū)的爆破計(jì)劃，嚴(yán)寒條件下，可適當(dāng)縮小爆區(qū)規(guī)模，單個(gè)爆破作業(yè)區(qū)裝藥量以不超過(guò)5000 kg為宜。

5 結(jié)論

（1）采用分區(qū)同步爆破作業(yè)的方式，保證了施工設(shè)備的投入和效率，確保采礦區(qū)治理項(xiàng)目順利實(shí)施；

（2）通過(guò)嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)裝藥時(shí)間，保證了冬季嚴(yán)寒氣候條件下乳化炸藥的感度和性能；

（3）通過(guò)開(kāi)展對(duì)工人佩戴勞保手套進(jìn)行網(wǎng)路連接訓(xùn)練，保證了起爆網(wǎng)路連接的可靠性。

針對(duì)高寒地區(qū)采空區(qū)治理項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用以上各項(xiàng)措施及方法，實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)年爆破方量達(dá)5000萬(wàn)m3以上，成功解決了冬季嚴(yán)寒氣候下的爆破施工難題，滿(mǎn)足了施工質(zhì)量和安全的要求。