淺談井下爆炸材料庫設(shè)計實踐

潘先峰

（中煤科工集團淮北爆破技術(shù)研究院有限公司，安徽 淮北 235000）

隨著我國礦山資源開采逐步向深部延伸，從2014～2018年工業(yè)炸藥、雷管銷售流向數(shù)據(jù)上看，用于礦山開采的炸藥、雷管量占總量的70%左右[1]，民爆物品在礦山生產(chǎn)中具有不可替代的作用。井下爆炸材料庫是按專門規(guī)定設(shè)計建造用于儲存和發(fā)放炸藥、雷管等民爆物品的井下硐室，是礦山安全生產(chǎn)管理的重點區(qū)域。隨著國家對民爆物品監(jiān)管力度的不斷加強，很多井下爆炸材料庫由于設(shè)計年限比較久遠，已不滿足現(xiàn)有的規(guī)范要求。為貫徹落實國家相關(guān)政策，需對其進行改造或重新設(shè)計，使民爆物品安全管理走上正規(guī)化、規(guī)范化的運行管理體制，規(guī)范民爆物品儲存、發(fā)放、使用、管理等各環(huán)節(jié)的行為，提高涉爆安全的防控能力。

以淮北徐樓礦業(yè)有限公司委托設(shè)計的井下爆炸材料庫為例，在設(shè)計中根據(jù)井下庫設(shè)計要求，對井下爆炸材料庫的組成、庫容量及布置形式、殉爆安全距離等設(shè)計要點進行分析，并提出科學(xué)規(guī)范的設(shè)計方案。

1 工程概況

淮北徐樓礦業(yè)有限公司礦山開采能力為150萬t/a，年工作日按276d，其生產(chǎn)能力為0.543萬t/d。隨著安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格和技術(shù)水平的不斷提升，其原有爆炸材料庫的總體安全條件、輔助配套設(shè)施及安全管理體系的完善程度已不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，制約了公司的正常生產(chǎn)活動。為了保障公司正常安全生產(chǎn)活動，促進公司更好更快發(fā)展，需重新設(shè)計井下爆炸材料庫。根據(jù)企業(yè)提供設(shè)計資料，預(yù)計3d的炸藥用量為4500kg，10d的雷管用量為20000發(fā)[2-3]。考慮礦山開采中對生產(chǎn)機械化和采掘方式調(diào)整等因素，在設(shè)計時保留一定的余量，炸藥的存量按6000kg設(shè)計，雷管的存量按20000發(fā)設(shè)計。

2 井下爆炸材料庫設(shè)計

2.1 庫區(qū)選址

根據(jù)現(xiàn)場勘查，結(jié)合企業(yè)提供井下相關(guān)巷道關(guān)系圖、水文地質(zhì)資料等，井下爆炸材料庫選擇在埋深約230m圍巖穩(wěn)定的巖層中，避開破碎帶和含水層。庫房距主要井巷及硐室的安全距離應(yīng)滿足表1。

表1 庫房距主要井巷及硐室的安全距離

根據(jù)獨立通風(fēng)的需要，力求通風(fēng)距離短，盡量縮短井下爆炸材料庫運送民爆物品的線路長度，綜合企業(yè)建議，選擇位置如圖1所示。

圖1 井下爆炸材料庫地形圖

2.2 井下爆炸材料庫布置形式及組成

井下爆炸材料庫有硐室式和壁槽式兩種形式，且炸藥和雷管必須分開貯存。根據(jù)庫區(qū)貯存規(guī)模為工業(yè)炸藥6000kg，工業(yè)雷管20000發(fā)，選擇硐室式井下爆炸材料庫。按照規(guī)范要求，此次庫區(qū)共設(shè)計3座炸藥硐室，貯量均為2000kg，2座雷管硐室，貯量均為10000發(fā)。井下爆炸材料庫一般由炸藥硐室、雷管硐室、輔助硐室、回風(fēng)巷和進出通道組成，其平面布置如圖2所示。

2.3 殉爆安全距離

殉爆安全距離以引起殉爆時兩存藥硐室間的最大距離來表示。硐室之間的殉爆安全距離，一般按經(jīng)驗公式計算：

（1）炸藥硐室之間的殉爆安全距離，計算公式為：

式中：

R1-炸藥硐室之間的殉爆安全距離，m；

Q-硐室內(nèi)貯存的炸藥量，取2000kg；

k1-炸藥硐室之間的計算系數(shù)，取0.25。

計算得出R1=11.18m

（2）雷管硐室之間的殉爆安全距離，計算公式為：

式中：

R2-雷管硐室之間的殉爆安全距離，m；

N-硐室內(nèi)貯存的雷管量，取10000發(fā)；

k2-雷管硐室之間的計算系數(shù)，取0.06。

計算得出R2=6.0m

（3）雷管硐室與炸藥硐室之間的殉爆安全距離，計算公式為：

式中：

R3-雷管硐室與炸藥硐室之間的殉爆安全距離，m；

N-硐室內(nèi)貯存的雷管量，取10000發(fā)；

K3-雷管硐室與炸藥硐室之間的計算系數(shù)，取0.1。

計算得出R3=10.0m

圖2 安徽省某鐵礦井下爆炸材料庫平面布置圖

2.4 庫房容量及輔助硐室布置

單個炸藥硐室的最大存量為2000kg，炸藥箱外形尺寸為405mm×320mm×240mm，箱堆高度不應(yīng)超過1.8m，理論計算為1.8/0.24=7.5層，每個硐室內(nèi)炸藥最大存量為1992kg，即83箱。根據(jù)現(xiàn)場堆放經(jīng)驗，藥箱堆放在木地板上，木板上應(yīng)鋪設(shè)不小于3mm厚的膠皮板，木地板應(yīng)墊不小于100mm的墊木。考慮藥箱之間要有300mm的間隙，堆放過高會使藥箱變形，選擇最多堆放6層。設(shè)計炸藥硐室尺寸長×寬×高=3.2m×2.4m×2.6m。同理，單個雷管硐室的最大存量為10000發(fā)，雷管箱外形尺寸為600mm×350mm×350mm，每箱1000發(fā)，箱堆高度不應(yīng)超過1.5m，選擇堆放3層，每個硐室內(nèi)存10箱，雷管硐室尺寸長×寬×高=2.0m×1.4m×2.0m。

井下爆炸材料庫輔助硐室主要包括消防硐室、雷管揀選硐室、放炮員工具儲存硐室、雷管發(fā)放硐室、電器設(shè)備室、炸藥發(fā)放硐室。庫房的通道主要包括連通巷道和專用回風(fēng)巷道。

2.5 硐室斷面形狀及支護形式

根據(jù)礦井圍巖條件，硐室采用半圓拱形斷面[4]，采用混凝土砌碹支護，厚度為250mm，混凝土強度等級為C25。施工完畢，爆破器材硐室及輔助硐室要用1:3防水砂漿抹面。回風(fēng)巷采用錨噴支護，噴砼厚度100mm。硐室采用混凝土地面，并鋪設(shè)木地板，并鋪設(shè)橡膠皮。抗沖擊波活（閉）門的門框基礎(chǔ)的混凝土等級為C25。

3 其他設(shè)計問題

3.1 庫區(qū)輔助設(shè)施設(shè)計

（1）庫房兩端通道與庫房連接處均設(shè)有齒形阻波墻，進、出口端分別裝有抗沖擊波活門和抗沖擊波閉門，進口端發(fā)放硐室外側(cè)安裝有鐵柵欄門，出口側(cè)安裝鐵柵欄門。巷道盡頭均設(shè)置緩沖砂箱隔墻，庫房設(shè)有獨立回風(fēng)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)風(fēng)門及風(fēng)窗等設(shè)施。

（2）硐室地面應(yīng)高于連接巷道0.2m以上，貯存硐室和通道均設(shè)有水溝，水溝應(yīng)有向外大于7‰的下坡，水溝起點深度應(yīng)不小于150mm。

（3）設(shè)有消防硐室、雷管揀選硐室、放炮員工具儲存硐室、雷管發(fā)放硐室、電器設(shè)備室、炸藥發(fā)放硐室，2個沙池。

3.2 安全設(shè)計

（1）硐室距主要巷道的法線距離均大于100m，距行人巷道的法線距離均大于35m，距地面或上下巷道的法線距離均大于30m。

（2）設(shè)計了獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，保證每小時至少4倍爆炸材料庫總?cè)莘e的風(fēng)量，使回風(fēng)流直接引入礦井的總回風(fēng)巷中。

（3）炸藥硐室、雷管硐室及發(fā)放室鋪設(shè)導(dǎo)靜電膠皮，應(yīng)鋪平整，禁止用金屬構(gòu)件固定導(dǎo)靜電膠皮。

（4）庫房內(nèi)應(yīng)配有溫度計，庫房內(nèi)溫度不得高于30℃，且不宜低于-10℃。

（5）庫房和外部巷道之間設(shè)置了三條互成直角的連接巷道。

（6）通道內(nèi)設(shè)置隔爆水槽。

3.3 電氣設(shè)計

從配電端到受電端采用銅芯鎧裝電纜沿巷道頂部敷設(shè)，鋼管采用螺紋連接，螺紋應(yīng)完整連接并不小于6扣，配電線路中所有的接頭都必須設(shè)在防爆接線盒里。配電線路采用阻燃電纜。照明回路中配備用電源，備用電源連續(xù)供電時間不應(yīng)小于30min。照明開關(guān)及燈具應(yīng)采用II類B級隔爆型、增安型。照明開關(guān)應(yīng)安裝在配電箱內(nèi)，鑰匙由專人保管。在庫區(qū)的進出口分別設(shè)置防靜電簾。

3.4 消防設(shè)計

爆破器材庫設(shè)2個沙池、4把消防锨、10個5kg及以上的磷酸銨鹽干粉滅火器。

4 結(jié)論

在井下爆炸材料庫設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場地形條件，根據(jù)企業(yè)要求，按照相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)合理選址，綜合考慮工程投資、庫區(qū)內(nèi)、外安全距離等因素進行設(shè)計，從而保障礦山民爆物品的儲存安全。本文以井下爆炸材料庫的設(shè)計為例，詳細介紹了井下爆炸材料庫的一般規(guī)定及要求、組成、庫容量及布置形式、殉爆安全距離等，對井下爆炸材料庫的設(shè)計要點進行分析，在設(shè)計中嚴(yán)格按照相關(guān)礦山井巷工程設(shè)計規(guī)范、規(guī)程等，并提出了科學(xué)規(guī)范的設(shè)計方案，旨在為類似條件的井下爆炸材料庫設(shè)計及其他類似巷道工程提供參考。