張建如(河北云山化工集團(tuán)有限公司,河北 邢臺(tái) 054011)
煤礦開采是一項(xiàng)復(fù)雜的工程,實(shí)際的開采中,會(huì)利用到爆破作業(yè),但是如果爆破器材的選擇失誤,無法保證器材合格,就會(huì)引起爆破作業(yè)的失誤發(fā)生,嚴(yán)重影響爆破作業(yè)的安全系數(shù),基于此,文章以大型煤礦開采工程為例,分析某一具體的工程中,爆破器材的選擇,旨在為相關(guān)人員提供參考,積極推動(dòng)大型煤礦的安全生產(chǎn)系數(shù),降低安全問題的發(fā)生概率。
文章以某一具體的大型煤礦為例,分析實(shí)際開采工程中的具體情況。該煤礦占地面積為15.5 km2,探明儲(chǔ)量為2.5億t,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬t/年,作業(yè)中,為滿足實(shí)際生產(chǎn)需求,選擇基于人工的爆破開采,但是,這種開采作業(yè),已經(jīng)無法滿足實(shí)際的開采需求,所以需要不斷對(duì)爆破作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。另外,為了獲得更高的土石方剝離量,且為了迎合煤礦產(chǎn)量計(jì)劃,本礦區(qū),選擇混裝炸藥進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)前,礦區(qū)的開采深度,大致在94 m,從▽1 300~▽1 204,每12 m作為一個(gè)平臺(tái),共有9個(gè)平臺(tái),同時(shí),因?yàn)殂@孔作業(yè)時(shí),鉆孔的深度相對(duì)較深,所以鉆孔孔底的富水較為嚴(yán)重,為了避免其給爆破作業(yè)帶來影響,需要對(duì)其進(jìn)行改造和控制,本工程決定建立地面站,并不再使用人工裝藥的方式,確保裝藥的順利進(jìn)行,保證工程的質(zhì)量。
為了保證爆破作業(yè)的順利進(jìn)行,礦區(qū)針對(duì)原有的問題進(jìn)行了分析,并針對(duì)問題做出了相應(yīng)的改進(jìn),確保后續(xù)的爆破作業(yè)能夠順利進(jìn)行。
為什么說鉆孔難度大,因?yàn)閰^(qū)域地質(zhì)環(huán)境和自然環(huán)境對(duì)鉆孔具有影響。其中,主要體現(xiàn)在,區(qū)域常年干旱,且?guī)r體裂隙發(fā)育,也就導(dǎo)致巖體的裂隙較多。因此鉆孔容易發(fā)生卡鉆的問題,繼而會(huì)明顯增加的鉆孔鉆進(jìn)的成本。同時(shí),礦區(qū)中,還存在礦床的問題,礦床主要存在表面平整度不高的問題,而且,高差會(huì)達(dá)到2.5 m,因?yàn)閰^(qū)域的風(fēng)沙相對(duì)較大,再加上作業(yè)面的平整度不足,就導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中,容易出現(xiàn)翻車的問題,為了保證鉆進(jìn)的有效性,需要對(duì)這些問題進(jìn)行控制,從而保證鉆進(jìn)的質(zhì)量[1]。
為了滿足本礦區(qū)的爆破需求,應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,選擇適宜的爆破材料,如果爆破材料選擇不夠合理,就會(huì)影響后續(xù)的爆破作業(yè),比如爆破力度過大,導(dǎo)致巖層大面積崩塌,不僅不利于煤礦安全,甚至還能帶來經(jīng)濟(jì)損失。本礦區(qū)在實(shí)際選擇中,選擇乳化基質(zhì)。運(yùn)送過中,直接采用泵送,從而保證乳化基質(zhì)能夠保持適宜的溫度,不會(huì)影響后續(xù)的作業(yè)進(jìn)行。另外,泵送到現(xiàn)場(chǎng)之后,還要將其裝入的炮孔內(nèi),最后讓其化身成為乳化炸藥。同時(shí),還要在之前預(yù)先埋好,起爆藥包,一般選用2個(gè)起爆藥包,乳化藥卷φ70,之后再進(jìn)行乳化基質(zhì)的泵送工作。因?yàn)閭鞅钥赡軙?huì)受溫度影響,所以要保證乳化基質(zhì)的溫度合理,避免溫度過低或溫度過高的問題,保證作業(yè)的順利進(jìn)行。
為完成爆破作業(yè),應(yīng)結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況,對(duì)各項(xiàng)工藝進(jìn)行控制,從而保證施工的合理,控制安全隱患。起爆前,要做好鉆孔施工,鉆孔施工因?yàn)閹r層容易卡鉆,所以為確保成孔率,就要在炮孔中,加入泥土,用以輔助成孔,進(jìn)而保證鉆孔的順利完成。
裝藥過程中,由于本礦區(qū)為減少人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn),提高裝藥的效率,使用機(jī)械裝藥的方式,有效提高了工藝的安全系數(shù)。應(yīng)在炮孔周邊設(shè)置少許的藥,并觀察乳膠基質(zhì)的外觀和氣泡顆粒,觀察是否具有破乳的問題。另外,還要注意對(duì)炸藥密度的檢測(cè),確保炸藥的可靠性。如果密度檢測(cè)合格,需要進(jìn)一步對(duì)炸藥的用量進(jìn)行計(jì)算,通過計(jì)算確定每個(gè)炮孔的實(shí)際參數(shù),確保炸藥用量的合理。另外,為保證礦區(qū)爆破作業(yè)的安全,水孔應(yīng)將輸藥軟管的末端下到孔填塞段以下的0.5~1.0 m處。另外,為了保證起爆藥包的安全,應(yīng)注意裝藥速度過快的問題發(fā)生,從而保證施工工藝的順利進(jìn)行。施工的基本流程為:測(cè)量放線、炮孔定位、鉆孔、驗(yàn)孔、裝藥、填塞、網(wǎng)路連接、起爆、爆后檢查、清渣和挖運(yùn)[2]。
本煤礦在實(shí)際的爆破作業(yè)中,嚴(yán)格按照上述爆破流程進(jìn)行施工,有效提高了爆破作業(yè)的可靠性,降低了因?yàn)楸谱鳂I(yè)不按照流程進(jìn)行的施工問題,提高了施工的安全系數(shù),符合實(shí)際工程的基本需求。
為保證爆破作業(yè)的順利進(jìn)行,本煤礦在爆破作業(yè)之前,對(duì)爆破器材進(jìn)行了篩選,為提高施工的安全性和可靠性,本工程全面注意爆破器材的選擇,確保爆破器材滿足作業(yè)要求,滿足開采需求。
爆破作業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的階段,實(shí)際作業(yè)中應(yīng)注意成本因素的影響,所以本礦區(qū)在實(shí)際爆破作業(yè)中,考慮到礦區(qū)爆破成本問題,從而對(duì)爆破器材進(jìn)行初步選擇。例如若選用普通塑料導(dǎo)爆管雷管與包裝型乳化炸藥進(jìn)行配合工作,這樣不僅裝藥的時(shí)間長(zhǎng),而且工藝進(jìn)度也相對(duì)較為緩慢。同時(shí),卷狀的乳化炸藥還存在不耦合的問題,這樣就會(huì)導(dǎo)致炸藥出現(xiàn)能量利用不充分的問題,進(jìn)而導(dǎo)致爆破作業(yè)中,無法全面破開巖石,導(dǎo)致爆破作業(yè)后,出現(xiàn)大塊巖石相對(duì)較多,影響后續(xù)工作。所以為了改變傳統(tǒng)工藝方法缺點(diǎn),本工程最初選用電雷管和混裝乳化炸藥作業(yè)模式,如此在實(shí)際的爆破作業(yè)中,避免了乳化基質(zhì)的溫度會(huì)使得塑料導(dǎo)爆管軟化拉細(xì),使傳爆中斷問題。另外,經(jīng)試爆,80%爆破完成后,全區(qū)的大塊率,雖然有所降低,但還不是特別明顯。經(jīng)分析這主要是因?yàn)殡娎坠艿木_度不是特別高,且在每次爆破達(dá)到500個(gè)炮孔的作業(yè)中,延期會(huì)帶來一些嚴(yán)重的問題,所以需要對(duì)電雷管進(jìn)行控制。本礦區(qū)選擇了具有流動(dòng)性的混裝乳化炸藥和耐高溫,高精度加強(qiáng)塑料數(shù)碼電子雷管,有效降低了大塊率,符合本工程的初期目標(biāo)[3]。
所以,在實(shí)際的作業(yè)中,本礦區(qū)對(duì)雷管進(jìn)行選擇,選用了數(shù)碼電子雷管,確保符合實(shí)際施工的需求,降低因?qū)П苣蜏睾碗娎坠苎訒r(shí)誤差帶來的問題,保證導(dǎo)爆效率。為保證爆破作業(yè)的順利進(jìn)行,本礦區(qū),對(duì)孔內(nèi)管進(jìn)行控制,延期范圍為0~20 000 ms,炸藥選用可實(shí)現(xiàn)全耦合的現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥,炸藥的密度控制在1.1~1.2 g/cm3,爆速為4 200~4 500 m/s。
另外,為了確保爆破材料的選擇合理,需要預(yù)先進(jìn)行相應(yīng)的爆破試驗(yàn)。通過試驗(yàn)可以預(yù)先對(duì)爆破的基本情況,爆破的強(qiáng)度和爆破的效果進(jìn)行判斷,再根據(jù)結(jié)果對(duì)材料進(jìn)行選擇,從而保證材料的選擇合理,能夠符合實(shí)際作業(yè)的需求。本工程經(jīng)過爆破試驗(yàn),確認(rèn)爆破材料符合工程需求,不僅能有效降低大塊率,還能保證裝藥的效率,并且還具有較高的安全系數(shù)。
為確保爆破作業(yè)的順利進(jìn)行,在實(shí)際工作中應(yīng)做到如下六點(diǎn):
(1)成立領(lǐng)導(dǎo)小組,嚴(yán)把材料選擇關(guān)。礦區(qū)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)高度重視爆破材料的管理工作,結(jié)合安全制度,協(xié)調(diào)有關(guān)部門大力支持技術(shù)人員爆破材料的選擇工作,落實(shí)材料選擇前的人員培訓(xùn),確保材料選擇合理,能夠滿足實(shí)際施工需求。
(2)注意施工安全。應(yīng)全面落實(shí)安全規(guī)范,確保每位工作人員都能熟知規(guī)范要求,從而保證材料選擇時(shí),能夠注意從安全角度去選擇施工材料,確保爆破作業(yè)的合理性,降低安全隱患。
(3)采購(gòu)時(shí)的質(zhì)量控制。為了降低爆破材料的質(zhì)量問題,在材料的選擇時(shí),應(yīng)做好爆破材料的質(zhì)量控制。首先,要收集爆破材料的合格證書,確認(rèn)爆破材料具有相應(yīng)的爆破性能,并滿足爆破作業(yè)的需求。同時(shí),按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和公安部門管理要求設(shè)置爆破器材臨時(shí)儲(chǔ)存點(diǎn),或貯存庫(kù),對(duì)爆破器材進(jìn)行規(guī)范管理,每次使用時(shí)提交相應(yīng)的申請(qǐng)書,確保爆破材料的合理分發(fā)[4]。
(4)注意爆破作業(yè)的基礎(chǔ)控制,材料選擇后,需要對(duì)炸藥單耗,孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行確定,本工程中,結(jié)合多年的礦山開采經(jīng)驗(yàn),配合現(xiàn)場(chǎng)試爆,煤層爆破選取炸藥的單耗為q=0.20~0.25 kg/m3,巖層爆破炸藥單消耗為0.40~0.55 kg/m3。為進(jìn)一步確保爆破材料的選擇合理,還要對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行控制。針對(duì)本礦區(qū)選擇的混裝乳化炸藥,對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行擴(kuò)大,減少鉆孔的工作量,減少鉆孔作業(yè)帶來的影響,從而實(shí)現(xiàn)爆破作業(yè)的快速進(jìn)行。為提高孔網(wǎng)參數(shù),應(yīng)在不改變炮孔負(fù)擔(dān)面積的前提下進(jìn)行,本礦區(qū)選擇梅花型的爆破方式進(jìn)行布孔,從而滿足爆破作業(yè)的基本需求。實(shí)際設(shè)計(jì)中,孔徑D=150 mm,底盤抵抗線W=22.5~37.5 d,計(jì)算得到w=3.4~5.6 m,所以將W值進(jìn)行預(yù)估,設(shè)置為4~6 m。
式中:m為孔密集系數(shù),通常情況下,m可以取1.2~1.5。所以結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況,將孔距設(shè)置為6~7 m,再將排距設(shè)置為4~5 m。如此則完成孔網(wǎng)設(shè)計(jì),這樣的設(shè)計(jì)方式可以保證所選取的材料正常工作,滿足爆破作業(yè)的基本需求。
(5)施工安全控制。為了提高爆破作業(yè)的可靠性,保證爆破材料的選擇合理,施工前需要做好爆破作業(yè)材料的控制,避免爆破作業(yè)材料受潮。另外,合理控制炸藥溫度,確保混裝乳化炸藥的可靠性。
(6)在傳統(tǒng)井下煤礦作業(yè)中,瓦斯對(duì)爆破作業(yè)具有重大影響,必須根據(jù)瓦斯級(jí)別選擇相適應(yīng)的爆破器材。因?yàn)楸久旱V全部采用露天開采爆破,瓦斯含量又是低含量,所以可以忽略瓦斯對(duì)爆破的影響。
文章結(jié)合某一大型煤礦的實(shí)際情況,對(duì)大型煤礦開采作業(yè)中爆破材料的選擇進(jìn)行分析,主要對(duì)煤礦爆破作業(yè)中存在的難點(diǎn)進(jìn)行分析,再詳細(xì)地對(duì)爆破作業(yè)爆破材料的選擇進(jìn)行分析,通過分析,案例中選擇了混裝乳化炸藥與數(shù)碼電子雷管,如此,既可滿足爆破作業(yè)的需求,還能控制大塊率。滿足煤礦開采爆破的需求,提高安全生產(chǎn)效率,降低安全隱患。