爆破掘進(jìn)CO超限分析及處理措施研究

姚向東

(義煤集團(tuán)汝陽(yáng)天澤金鼎煤業(yè)有限公司,河南洛陽(yáng) 471200)

爆破掘進(jìn)CO超限分析及處理措施研究

姚向東

(義煤集團(tuán)汝陽(yáng)天澤金鼎煤業(yè)有限公司,河南洛陽(yáng) 471200)

無(wú)論新建礦井還是生產(chǎn)礦井,爆破掘進(jìn)在巖巷掘進(jìn)量和施工掘進(jìn)量都占有相當(dāng)大的比重,加快巖巷掘進(jìn)速度,實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn),是實(shí)現(xiàn)礦井早日投產(chǎn)見(jiàn)效和改善采掘接替緊張局面,都有十分重要的意義,但由于伴生有毒有害氣體的產(chǎn)生,會(huì)惡化煤礦生產(chǎn)環(huán)境惡劣,影響操作工人的身心健康,如處理方式不當(dāng),有可能發(fā)生中毒等惡性事故。因此,減少和降低其伴生有毒有害氣體濃度,提高礦井的安全環(huán)境,有進(jìn)一步研究的必要。

爆破掘進(jìn) 有毒有害氣體 CO 消焰劑

義煤集團(tuán)汝陽(yáng)天澤金鼎煤業(yè)有限公司屬于在建礦井，整個(gè)礦井的設(shè)計(jì)采用立井單水平上下山開(kāi)拓方式，布置主、副、風(fēng)三個(gè)立井，主、副井在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，風(fēng)井在距礦工業(yè)廣場(chǎng)3.5公里的東北方向。目前礦井正在二期施工期間，布置軌道大巷、回風(fēng)上山及煤層運(yùn)煤大巷等工程，由于巖巷壓力的穩(wěn)定性、不易變形等優(yōu)點(diǎn)全部布置巖巷中，采用爆破工藝施工掘進(jìn)。巷道頂?shù)装宥酁樯皫r、礫巖及炭質(zhì)泥巖組成，巖層硬度為中等。

爆破掘進(jìn)具有其低廉的一次性投入、較少的機(jī)力消耗以及靈活方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在煤礦建設(shè)和和生產(chǎn)中占有很重要的地位。從爆炸動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)炸藥包在巖體中激起的壓應(yīng)力波有自由面上反射變成接應(yīng)力波，造成巖石破壞，炸藥的潛能量大部分都包含在爆生氣體的膨脹壓力作用，藥包爆炸時(shí)，爆生氣體迅速膨脹對(duì)炮孔壁作用一個(gè)極高的壓力形成壓力場(chǎng)，使巖石質(zhì)點(diǎn)發(fā)生經(jīng)向位移，巖石發(fā)生拉斷破壞，完成爆破。但由于爆生氣體含有大量的有毒有害氣體，主要成分有H2S、NO、NO2、CO、CO2等，其中有毒氣體H2S、NO、NO2、CO，造成煤礦生產(chǎn)環(huán)境惡劣，影響操作工人的身心健康，如處理方式不當(dāng)，有可能發(fā)生中毒等惡性事故。《煤礦安全規(guī)程》對(duì)有毒有害氣體的允許濃度都有專門(mén)的規(guī)定。

1 問(wèn)題的提出

由于爆破原因造成CO等伴生氣體增加，CO常常達(dá)到臨界值，致使通風(fēng)安全監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警。從而展開(kāi)了對(duì)降低爆破產(chǎn)生CO量的初步探索。

2 問(wèn)題的原因分析

我礦屬于基建礦井，礦井二期建設(shè)，爆破掘進(jìn)占有很大比重，存在兩個(gè)(或三個(gè))掘進(jìn)面同時(shí)爆破現(xiàn)象，為提高工時(shí)利用率和掘進(jìn)速度，炮掘循環(huán)在2m-2.2m之間，存在有一次放炮藥量大，聯(lián)炮多的現(xiàn)象。

3 針對(duì)以上原因考慮對(duì)我礦放炮工藝流程做了如下改進(jìn)

(1)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)工藝在不影響生產(chǎn)進(jìn)度的情況下，減少裝藥量，增加放炮次數(shù)，改為少量多次放炮。

(2)放炮工藝流程的改進(jìn)。堅(jiān)持做好放炮前的灑水工作，充分灑濕煤體可有效減少煙塵的產(chǎn)生量。在水炮泥封孔的基礎(chǔ)上先裝藥后裝消焰劑再裝水袋最后裝炮泥，(詳見(jiàn)圖1)。

消焰劑主要成分消焰劑主要成分為NaHCO3和NaOH混合物，利用Na離子的消焰、抑焰作用，控制炸藥燃燒速度，降低火焰溫度，同時(shí)抑制氫的生成和燃燒，從而起到抑制燃燒作用，進(jìn)而減少CO產(chǎn)生量。

4 在巷道中的應(yīng)用效果

井底電潛泵硐室、電潛泵配水巷均為全巖掘進(jìn)工作面，為驗(yàn)證改進(jìn)工藝的效果，在以上兩個(gè)工作面分別進(jìn)行比較試驗(yàn)：爆礦前，在各工作面回風(fēng)巷CO探頭處吊掛一臺(tái)調(diào)校準(zhǔn)確，靈敏可靠的便攜型CO測(cè)定器，取二者較大的數(shù)據(jù)做檢測(cè)結(jié)果。觀測(cè)CO峰值和達(dá)到峰值的時(shí)間，超限總時(shí)間。為消除風(fēng)量對(duì)CO觀測(cè)的干擾，引入空氣中氧濃度減值(-△O2)作為觀測(cè)對(duì)象，采用添加消焰劑與未加消焰劑爆破后CO實(shí)測(cè)數(shù)值對(duì)比詳見(jiàn)：(表1，表2)。

式中H-自然發(fā)火預(yù)報(bào)指標(biāo)，m3/min

C-測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的CO濃度，

Q-測(cè)點(diǎn)風(fēng)量，m3/min

(-△O2)的臨界值

H＜0.0049無(wú)自然現(xiàn)象

H＞0.0059預(yù)報(bào)自然發(fā)火

通過(guò)分析比較，加入消焰劑的封孔方式對(duì)放炮產(chǎn)生的CO量有明顯的減小作用。

5 結(jié)論

(1)合理的布置生產(chǎn)系統(tǒng)，少量多次放炮，減小爆炸強(qiáng)度，從根本上減少CO的產(chǎn)生量。(2)消焰劑參于爆破化學(xué)反應(yīng)，有效吸收爆破產(chǎn)生的CO。(3)為保證回風(fēng)流的CO不超限即H不超標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)加大工作面風(fēng)量，亦可降低風(fēng)流中CO的濃度。

表1 電潛泵硐室觀測(cè)數(shù)據(jù)表

表2 電潛泵配水巷觀測(cè)數(shù)據(jù)表

姚向東(1977—),助理工程師,畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè),現(xiàn)任義煤集團(tuán)汝陽(yáng)天澤金鼎煤業(yè)公司通風(fēng)隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)。