談高溫煤層鉆孔、爆破技術(shù)與安全措施

王順禮(新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆 昌吉 831100)

0 引言

我國(guó)新疆地區(qū)的礦區(qū)條件較為艱苦，礦區(qū)周圍多是戈壁，礦區(qū)內(nèi)的溫度相對(duì)更高，風(fēng)沙大、煤粉多，處于這樣的環(huán)境下，煤炭資源開(kāi)采的成敗往往決定于爆破階段。不僅因?yàn)楦邷氐貐^(qū)，爆破控制能力相對(duì)較差，且新疆礦區(qū)因?yàn)槊侯惗酁椴火っ海虢z質(zhì)體以及絲質(zhì)體成分相對(duì)更大，露天環(huán)境下發(fā)生自燃的情況較為普遍。因此在爆破中的安全性較低，同時(shí)在爆破后存在較大的起火可能。目前，用戶對(duì)煤質(zhì)要求較高，進(jìn)而對(duì)煤層爆破也提高了要求，不能用黃土覆蓋。現(xiàn)在為了保證煤礦安全施工，有效減少煤層發(fā)生自燃的人為因素，對(duì)于煤層爆破越來(lái)越少。因此，在煤礦開(kāi)采中，鉆孔及爆破技術(shù)的實(shí)施，要謹(jǐn)慎考慮到安全生產(chǎn)的需要。本文對(duì)鉆孔及爆破技術(shù)的規(guī)范進(jìn)行了闡述，對(duì)現(xiàn)代露天煤礦高溫煤層安全措施進(jìn)行了探討，旨在為高溫煤層提供完善的爆破技術(shù)。

1 高溫煤層鉆孔、爆破技術(shù)的實(shí)施

1.1 煤層炮孔分類

在實(shí)施鉆孔及爆破技術(shù)前，先進(jìn)行煤層炮孔的分類，并據(jù)此實(shí)施鉆孔、爆破。一般可以將煤層炮孔分為四類，孔內(nèi)溫度不大于60℃時(shí)為低溫炮孔；孔內(nèi)溫度在60～80℃之間時(shí)為中溫炮孔；孔內(nèi)溫度在81～140℃之間時(shí)為高溫孔；大于140℃的炮孔均為火孔。

1.2 實(shí)施原則及器材選擇

鉆孔及爆破技術(shù)的實(shí)施原則：鉆爆作業(yè)必須在燃煤煤氣、煤孔孔溫以及瓦斯?jié)舛鹊玫娇煽繖z測(cè)后展開(kāi)；在進(jìn)行鉆爆作業(yè)的過(guò)程中，必須要由相關(guān)人員組織。爆破器材的選擇主要包括起爆器材以及炸藥。起爆器材是激發(fā)雷管以及傳爆器材，激發(fā)雷管可以用電子雷管，傳爆器材一般選擇導(dǎo)爆索。炸藥選擇主要根據(jù)炮孔溫度進(jìn)行選擇，高溫孔僅能使用2級(jí)乳化炸藥，中溫孔首選亦是2級(jí)乳化炸藥，不過(guò)經(jīng)過(guò)沙土填充隔熱之后，可以選用銨油炸藥。

1.3 鉆孔作業(yè)

爆破作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，在高溫煤層進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)要預(yù)防燃煤中毒以及燙傷的情況發(fā)生；鉆機(jī)行走進(jìn)行鉆孔作業(yè)的過(guò)程中，鉆機(jī)操作人員要先對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行觀察，預(yù)防煤層燒空地區(qū)發(fā)生垮塌事件；高溫燃火煤層鉆孔作業(yè)需要采取防護(hù)措施，并頻繁檢驗(yàn)燃煤煤氣和瓦斯的濃度，濃度超標(biāo)則立即撤離。高溫燃火區(qū)作業(yè)需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行觀察，火孔發(fā)現(xiàn)時(shí)需要立即通知有關(guān)人員滅火。

1.4 爆破作業(yè)

在高溫區(qū)進(jìn)行爆破作業(yè)前，需要先進(jìn)行安全技術(shù)交底工作，將高溫煤層存在安全隱患情況悉數(shù)告知，并由相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全指導(dǎo)。炮孔鑿好之后要求相關(guān)人員進(jìn)行驗(yàn)收，不合格的需要處理完善，根據(jù)炮孔的分類進(jìn)行標(biāo)識(shí)。溫孔裝藥順序應(yīng)先低后高、先易后難。由現(xiàn)場(chǎng)管理人員組織高溫孔注水降溫、中溫孔沙土隔熱處理。降溫完成后，對(duì)孔溫進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)在80℃以下的情況進(jìn)行裝藥。降溫后反彈至80℃以上的炮孔需要在其他炮孔完成裝藥之后對(duì)此類炮孔進(jìn)行裝藥，此類炮孔數(shù)量全區(qū)不能在6個(gè)以上。火孔在原則上不能進(jìn)行裝藥，若必須裝藥則要根據(jù)我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇耐高溫爆破器材進(jìn)行，或者使用隔熱處理后選擇常規(guī)爆破器材。高溫孔裝藥時(shí)若是出現(xiàn)了卡孔以及堵孔的問(wèn)題，就需要立即使用炮桿進(jìn)行處理，2分鐘之內(nèi)未解決，就需要放棄對(duì)該孔裝藥。裝藥完成發(fā)生孔內(nèi)炸藥冒煙、燃燒一類的異常情況，管理人員要組織作業(yè)人員悉數(shù)撤離作業(yè)區(qū)。爆破境界以及其他炮孔裝填、起爆線鋪設(shè)、炮區(qū)灑水等作業(yè)都需要在高溫空進(jìn)行裝藥前完成。高溫孔完成裝藥之后，需要迅立即進(jìn)行埋堵，迅速進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，檢查完成并達(dá)到要求后，作業(yè)人員迅速撤出爆破危險(xiǎn)區(qū)域。爆破條件達(dá)成之后，由爆破隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)下達(dá)起爆命令。在爆破完成后進(jìn)行盲炮檢查，無(wú)盲炮的情況下對(duì)爆堆進(jìn)行灑水降溫。最后完成完工記錄，同時(shí)對(duì)爆破經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

2 高溫煤層爆破安全措施

通過(guò)上文對(duì)保溫煤層的鉆孔、爆破作業(yè)流程的闡述，能夠發(fā)現(xiàn)其中多數(shù)的流程都與安全措施有著密切的關(guān)系，這也說(shuō)明了鉆孔、爆破作業(yè)中最大的問(wèn)題是安全，本文對(duì)現(xiàn)代高溫煤層中先進(jìn)的安全技術(shù)措施進(jìn)行闡述，以期為高溫煤層爆破作業(yè)提供更多的選擇性。

2.1 高溫煤層滅火技術(shù)

高溫煤層中最為關(guān)鍵的是火的影響，火能觸發(fā)炸藥這是最為淺顯的道理，采取滅火技術(shù)能夠有效防范炸藥提前被觸發(fā)的情況，以此保證炸藥能夠保持在臨界點(diǎn)。

2.1.1 地表覆蓋

使用換土進(jìn)行高溫煤層中地表裂縫以及廢棄井小窖的填埋，這能夠使得氧氣得到隔絕，最終火區(qū)火源會(huì)緩慢窒息。該方法施工迅速，工藝相對(duì)更為簡(jiǎn)單，不過(guò)滅火的過(guò)程相對(duì)較為漫長(zhǎng)，同時(shí)滅火也相對(duì)不徹底，受地形影響較大，因此多和其他滅火方法結(jié)合進(jìn)行使用。

2.1.2 鉆孔注漿

鉆孔注漿主要是將水和阻燃材料根據(jù)配比要求組成相當(dāng)濃度的漿液，通過(guò)輸出的管道對(duì)地表形成縫隙進(jìn)行灌漿，或者使用鉆孔的方式將發(fā)火煤層帶鑿出，通過(guò)漿液填充直接滅除火源。漿液的填充是在巖石和煤層表面縫隙中，沉淀阻燃物質(zhì)能夠進(jìn)行裂隙充填，同時(shí)將浮煤包裹住，能夠發(fā)揮隔絕氧氣、堵住漏洞的效果。漿液中的水對(duì)于自燃或自熱的煤炭也能有散熱及冷確的效果。不過(guò)在該方法的使用中，要關(guān)注到阻燃材料的選擇，一般要求阻燃材料粒徑在2mm以下，不大于1mm的顆粒占據(jù)總體75%以上，脫水性較強(qiáng)，同時(shí)穩(wěn)定性佳，最為重要的是水源較為廣泛，滲透性性強(qiáng)，成本低。

2.1.3 剝離滅火

高溫煤層范圍之內(nèi)需要進(jìn)行超前注水，同時(shí)對(duì)注水臺(tái)階與剝離臺(tái)階進(jìn)行分離，從上到下、分臺(tái)階進(jìn)行剝離，直到火體被挖除。該方式的優(yōu)勢(shì)在于滅火效果強(qiáng)，能夠徹底滅絕火種，同時(shí)適應(yīng)性較強(qiáng)。但是在作業(yè)的過(guò)程中相對(duì)較為復(fù)雜，靈活性不佳，投入成本相對(duì)也更大。該方法的最大限制在于如果火源不深經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，但要是火源過(guò)于深，操作較為困難，同時(shí)成本更大。

總之，滅火技術(shù)是多樣的，高溫煤層過(guò)于復(fù)雜時(shí)，所應(yīng)用的滅火技術(shù)也更為多樣，綜合滅火是多數(shù)高溫煤層所應(yīng)用的。因此在進(jìn)行高溫煤層的滅火技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，主要依據(jù)煤層的實(shí)際狀況選擇，而不是拘泥于技術(shù)的成本或者進(jìn)度，最為重要的是安全。

2.2 耐高溫爆破器材及防護(hù)材料選擇

通過(guò)對(duì)高溫煤層的爆破技術(shù)實(shí)施可以明確，耐高溫爆破器材是爆破作業(yè)中極為重要的部分，能夠有效的解決減緩因?yàn)楦邷靥崆耙ㄋ幍膯?wèn)題。耐高溫爆破器材本質(zhì)上還是能夠使得材料在高溫情況下能夠得到保護(hù)。在高溫煤層進(jìn)行爆破的過(guò)程中，需要先進(jìn)行炮孔注水，將其溫度控制80℃以下，之后在回升到80℃之前快速進(jìn)行炸藥裝填、填充以及起爆等工作，就能使得安全爆破的要求達(dá)成。在炸藥的選擇上，高溫煤層進(jìn)行爆破之前，需要選擇耐熱性強(qiáng)的炸藥，國(guó)內(nèi)現(xiàn)今耐熱強(qiáng)度相對(duì)較高的炸藥有PCS等。200℃的情況下能夠使用，在石油勘探以及核技術(shù)及航天中的應(yīng)用較為廣泛。但在成本上相對(duì)較高，且露天煤礦在炸藥量上更大，這也導(dǎo)致其在應(yīng)用中更大。可以在露天煤礦中使用較為廣泛的有乳化炸藥以及現(xiàn)場(chǎng)混裝銨油炸藥等，需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。起爆器材在進(jìn)行選擇的過(guò)程中，深孔爆破主要使用導(dǎo)爆索以及電子雷管，導(dǎo)爆索相對(duì)電雷管更為可靠。電子雷管高溫下塑料連接套會(huì)發(fā)生膨脹及變形情況，甚至溶化的情況發(fā)生，腳線脫落的情況也有可能發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行高溫煤層的爆破過(guò)程中，要對(duì)作業(yè)安全性進(jìn)行保障。本文對(duì)鉆孔、爆破作業(yè)流程進(jìn)行了闡述，對(duì)安全措施進(jìn)行了分析，主要介紹了高溫煤層滅火技術(shù)、耐高溫爆破器材以及防護(hù)材料的選擇，希望能夠?yàn)楦邷孛簩颖谱鳂I(yè)的實(shí)施提供借鑒。