關于我國煤礦爆破技術的思考

【摘 要】筆者結合自己多年煤礦工作經驗，以爆破技術作為切入點，分析了爆破沖擊波傳播規律，根據爆破沖擊沖及爆破飛石確定爆破警戒所需的安全距離，并對爆破后有害氣體產生機理及防治提出建議。

【關鍵詞】煤礦爆破技術；沖擊波傳播規律；安全距離；有害氣體

1 爆破技術在煤礦開采中的地位

煤礦生產作業過程中，爆破是一種較為重要的手段。新集二礦建礦以來，井下采掘生產作業逐步實現生產機械化，生產效率大大提高。但是由于受到煤礦復雜的地質影響，以及機械成本費用高、機械體積大、施工裝卸不方便、器械壽命不長、對施工條件限制很多、動力消耗等因素的影響，使得機械化開采在巖巷掘進、部分采煤面受到了一定的制約，而爆破技術憑借其成本費用低、動力消耗小、適應性較強等特點，在煤礦生產過程中仍然占據重要的位置，井下許多掘進工作面仍使用爆破工藝進行掘進作業。

爆破技術是一項綜合性很強的學科工程技術，對煤礦開采的安全狀況和效率都起著直接性的作用，所以對煤礦爆破技術進行研究是很有必要的。爆破作業必然產生爆破沖擊，并伴隨產生飛石及有害氣體，因此研究爆破沖擊傳播規律、根據爆破沖擊波及爆破飛石確定爆破警戒所需安全距離，并提出有害氣體防治產生，對于作業人員安全尤為重要。

下面筆者結合自己的工作經驗，對煤礦爆破沖擊波傳播規律、爆破沖擊及爆破飛石確定爆破警戒安全距離、爆破有害氣體防治進行簡要的分析。

2 爆破沖擊波傳播規律

爆破在空間上上可以劃分為兩個區：燃燒區和一般空氣區。在炸藥燃燒的時候，火焰與沖擊波是共同存在的，但是沖擊波的速度比火焰的速度要快，這在很大程度上擾動了火焰，加快了火焰的傳播速度。沖擊波被衰減之前與燃燒波是共同存在的。燃燒波為炸藥的爆炸提供了能量，反應完全后燃燒波減少，為爆炸沖擊波提供了傳播的能量，沖擊波在壁面吸熱及摩擦的作用下開始速減。燃燒波與沖擊波在傳播的過程中相互作用、相互影響，使得煤礦爆破后沖擊波的破壞效應十分的顯著；火焰傳播的速度越大，沖擊波的壓力值就越大，從而產生的副作用也就越大。

煤礦爆破作業受到了多項因素的影響，爆破發生環境比較的復雜，爆破過程中出現事故是常有的事情。目前我國煤礦爆破沖擊波的傳播仍然存在很多的問題。（1）工作人員對煤礦爆炸機理的研究不夠充足。由于煤礦爆炸的影響因素很多，爆炸過程中所顯現出來的物理及化學現象沒有研究明白，現在的研究成果還不能較好的指導生產。（2）目前基于實驗操作和爆破動力學等基礎理論知識推導出了沖擊波的計算公式，還沒能夠提出具體的措施來預防爆炸過程中出現的問題。（3）對煤礦爆炸傳播規律以及影響因素的不系統性。煤礦爆破理論大多通過實驗模擬來進行研究分析，這種方法所帶來的研究成果有很多的局限性，很難指導實際。

3 爆破警戒需要的安全距離

爆破時必然產生爆破地震（沖擊波）、碎石飛散及有害氣體，因而危及爆破區域附近人員、設備及井巷等的安全。因此，爆破作業時必須確定爆破危害范圍并指定安全距離。爆破地點與人員和其他保護對象之間的安全允許距離，應按各種爆破有害效應（地震波、沖擊波、個別飛散物、有害氣體等）分別核定，并取最大值。

3.1 爆破空氣沖擊波安全允許距離

井下開采爆破時，可采取限制一次起爆的炸藥量、分散裝藥、使炮泥堵塞良好、采用毫秒爆破以及加強覆蓋層等措施，減小對人、設備的危害。

3.2 爆破飛石安全距離

爆破飛石產生的原因是：炸藥爆炸能量消耗于介質的破碎后，還有多余的能量作用在碎石塊上，使碎石塊獲得足夠的動能，以一定速度拋出。爆破時難免有石塊飛散得很遠，對周圍區域附近人員、設備、設施造成傷害。飛石的安全距離與爆破參數、巖石性質、炸藥性能與數量、填塞質量、地質構造條件等有關。根據上述因素，在爆破作業中必須充分考慮安全的前提下，確定飛石的安全距離。爆破飛石對人員的安全距離不應小于表1的規定；對設備或設施的安全允許距離由設計確定。

井下爆破安全距離要考慮設備距工作面的距離，如風筒、設備和各種管道設施等以及起爆操作人員地點情況。施工中為減少爆破飛石危害必須嚴格做到：（1）慎重對待斷層、裂隙帶、采空區、覆蓋層等地質構造，采取間隔堵塞、調整藥量、避免過量裝藥等措施；（2）保證堵塞質量，不但要保證堵塞長度，而且保證堵塞密實；（3）多排爆破時，要選擇合理的延遲時間，防止因前排帶炮（后沖），造成后排最小抵抗線大小與方向失控；

3.3 爆破有害氣體控制

對爆破過程中生產的有害氣體的研究證明，用于爆破的炸藥可以分為正氧平衡炸藥和負平衡炸藥，正氧平衡炸藥在爆炸的時候會產生大量的氧化氮氣體，而負氧平衡炸藥在爆炸的時候會生產有氧化氮氣體，因此在爆破的時候要盡可能保證零氧平衡，即便是接近零氧平衡的炸藥，在爆炸的過程中炸藥與包裝物發生化學反應，仍然會產生少量的一氧化氮。此外，在實際的爆炸過程中，炸藥的分解反應不可能達到人們理想的最佳狀態，必然會產生少量的有毒氣體，其中有毒的氣體包括：氧化氮、有氧化氮、硫化氫、二氧化硫等。因為在對炸藥的處理時不可能完全的達到零氧平衡，所以氧化氮和有氧化氮的出現是很可能的，二氧化硫和硫化氫是在爆炸的時候因為包裝物等介質中含有硫化物的時候產生的。所以在煤礦爆破的時候不僅僅需要對爆破氣體中含有的有害氣體進行全面的了解，更重要的還必須注意有害氣體可能威脅到井下職工的生命安全。地下爆破作業點有害氣體的濃度，不應超過表表2的標準。

預防有害氣體中毒應采取下列措施：（1）使用合格炸藥；（2）做好爆破器材防水處理，確保裝藥和填塞質量，避免半爆和爆燃；（3）井下爆破前后加強通風，應采取措施向死角和盲區引入風流；（4）加強有毒氣體監測，不盲目進入可能聚藏有害氣體的死角。

4 總結綜上所述，煤礦爆破技術的改進對提高煤礦開采的效率做出了積極的貢獻，但爆破時產生的沖擊波、爆破飛石、有害氣體對職工生命安全造成威脅，故井下爆破作業時，需嚴格按照要求設好爆破警戒，做好炮后有害氣體檢測，檢測指標正常后，方可允許人員進行工作面作業。

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[責任編輯：楊玉潔]