露天煤礦水孔爆破施工技術(shù)分析

李東田

摘要：露天煤礦開采過程中，鉆孔很容易受到雨水等因素影響而出現(xiàn)水孔問題，對煤礦開采工作開展造成較大干擾。為了降低水孔對煤礦開采的干擾，必須要采取科學(xué)、合理的水孔爆破方案。基于此，首先介紹了水孔對爆破的影響，之后以此為基礎(chǔ)，以某露天煤礦開采項目作為研究對象，通過對煤礦、傳統(tǒng)爆破現(xiàn)狀的分析，在傳統(tǒng)水孔爆破方法基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用炮孔排水車、胺油混裝車及爆破工藝的優(yōu)化，以此得到一種更加良好的水孔爆破方法。最后，對優(yōu)化后的水孔爆破方法的應(yīng)用效果進(jìn)行驗證，通過驗證可以發(fā)現(xiàn)，該方法經(jīng)濟(jì)性更高，可將其大規(guī)模推廣。

關(guān)鍵詞：露天煤礦；水孔；爆破施工技術(shù)；炮孔排水車；胺油混裝車

0? ?引言

水孔是影響露天煤礦爆破工作的主要原因之一，對爆破施工技術(shù)具有更高的要求。若依然采用傳統(tǒng)爆破施工技術(shù)，不僅會影響爆破效率，降低煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會對現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全造成更大威脅。為了保證露天煤礦開采工作順利進(jìn)行，應(yīng)設(shè)計出最佳的水孔爆破施工技術(shù)方案。本文以“露天煤礦水孔爆破施工技術(shù)分析”為題進(jìn)行了研究，提出一種更加良好的水孔爆破方案，可為露天煤礦開采工作更好地開展打下良好基礎(chǔ)。

1? ?水孔對爆破的影響

通過大量實踐表明，露天煤礦開采過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些水孔，且隨著開采深度的不斷增加，出現(xiàn)水孔的數(shù)量也會越來越多，從而對爆破施工工作的開展帶來一定影響。具體來說，主要體現(xiàn)在下述幾個方面：

1.1? ?降低鉆孔質(zhì)量

煤礦現(xiàn)場地質(zhì)條件較差，裂隙、成立發(fā)育較好，水系較為發(fā)達(dá)，受到巖層性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的影響，會導(dǎo)致孔內(nèi)出現(xiàn)碎石掉落等問題，從而增大鉆孔難度。受到水分的長期浸泡后，孔壁進(jìn)一步疏松，更多巖渣掉落到鉆孔內(nèi)，容易導(dǎo)致孔洞堵塞，從而影響鉆孔質(zhì)量[1]。

1.2? ?降低鉆孔裝藥質(zhì)量

鉆孔內(nèi)部水分較多時，不僅影響裝藥速度，而且炸藥還可能漂浮在水面上，使得藥柱高度快速提升，降低了裝藥密度。裝藥施工時，若出現(xiàn)巖渣掉落情況，炮孔被完全堵塞，則會導(dǎo)致裝藥無法進(jìn)入到孔底，或影響裝藥的連貫性，進(jìn)而引發(fā)拒爆、盲炮等問題，不利于后續(xù)施工的進(jìn)行[2]。

1.3? ?使爆破效果變差

裝藥填塞時，在藥柱的擠壓下，水會擠入到填塞區(qū)域。其與鉆孔內(nèi)掉落的巖渣混合后，會形成黏稠的泥漿，影響填塞的長度，導(dǎo)致爆破過程中發(fā)生沖天炮、爆破漏斗等問題，不利于煤礦設(shè)備的鏟裝施工[3]。

2? ?項目概述

2.1? ?露天煤礦概述

本次研究當(dāng)中，選擇了某露天煤礦作為研究對象。該煤礦位于陜西與內(nèi)蒙古交界處，是一種河床型低凹露天礦。該煤礦已經(jīng)開采了10余年時間，開采深度較深，巖石臺階較低，深孔爆破位置接近或低于地下水位。

在巖石類型方面，以砂頁巖為主，具有較強(qiáng)的滲水性。在滲透的作用下，地下水進(jìn)入到鉆孔內(nèi)，從而形成了大量水炮孔，不僅增加了穿爆作業(yè)施工增加了難度，同時還會降低爆破施工質(zhì)量，提高爆破施工成本，不利于煤礦的長期發(fā)展。

2.2? ?傳統(tǒng)爆破現(xiàn)狀分析

通過上述對某露天煤礦的簡單介紹可以發(fā)現(xiàn)，該煤礦的煤層屬于近水平煤層，巖石臺階高度在6～12m范圍內(nèi)，煤臺階高度在6～6.5m范圍內(nèi)。由于與地下水位非常接近，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的水孔問題。通過對某露天煤礦現(xiàn)場的勘察后，可掌握各鉆孔的具體情況，具體如表1所示。

通過對表1的觀察可以發(fā)現(xiàn)，在某露天煤礦當(dāng)中，水孔問題非常嚴(yán)重，分布在整個礦場內(nèi)，不利于爆破施工的進(jìn)行，導(dǎo)致原有爆破施工技術(shù)出現(xiàn)明顯的滯后性。若依然對其進(jìn)行應(yīng)用，將會增加爆破工作量，降低爆破質(zhì)量，而且會出現(xiàn)大量體積較大的塊根，對鏟裝施工的開展造成干擾。

3? ?傳統(tǒng)水孔爆破方法的不足

3.1? ?胺瀝蠟聯(lián)合2#巖石炸藥+電雷管引爆技術(shù)

該露天煤礦運(yùn)行過程中，相關(guān)管理者對水孔問題重視程度較高，并制定出了水孔爆破施工方案。最初的水孔爆破方案當(dāng)中，在炸藥方面，采用的是胺瀝蠟聯(lián)合2#巖石炸藥。在引爆工藝方面，采用的是電雷管引爆技術(shù)。

炸藥比重明顯低于水分，在裝藥時，需要以炮桿為主要工具，緩慢將炸藥壓入到鉆孔底部。此時如果操作人員用力過大，造成炸藥表面的防水層破損，會導(dǎo)致炸藥與水分混合到一起。

這一方面會影響炸藥的性能，另一方面受到水浮力的影響，還會降低裝藥的連續(xù)性，頻繁出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象，降低爆破效果，并對鏟裝施工造成一定干擾。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用該方案進(jìn)行水孔爆破時，出現(xiàn)瞎爆與半爆問題的幾率超過30%。此外，采用該方案還會導(dǎo)致爆破工作投入成本增大，增加人員的作業(yè)強(qiáng)度，降低鉆孔效率。

3.2? ?乳化炸藥+導(dǎo)爆管微差引爆技術(shù)

由于上述方法依然存在較多缺陷，某露天煤礦后續(xù)進(jìn)一步對水孔爆破技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。在炸藥方面，由過去的胺瀝蠟聯(lián)合2#巖石炸藥，替換成了乳化炸藥。在引爆方式方面，由電雷管引爆技術(shù)改變成了導(dǎo)爆管微差引爆技術(shù)，在一定程度上提升了水孔爆破效果[4]。

通過大量實踐表明，該爆破方法依然存在一些缺陷，具體如下：炸藥密度低，下沉難度較大，容易出現(xiàn)裝藥不連貫的問題，且還會出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象；裝藥時，對周邊水體施加一定的擠壓力，使得水分進(jìn)入到填塞區(qū)域，水分巖渣混合后會形成泥漿而堵塞鉆孔，導(dǎo)致沖天炮等問題頻發(fā)，不利于臺階上巖體的破碎。針對這一問題，某煤礦通過過藥包轟水的方式對水孔進(jìn)行了處理，但處理效果并不是很理想，甚至還增加了現(xiàn)場作業(yè)的安全隱患。

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，原有兩種爆破技術(shù)應(yīng)用效果均不是很理想，不利于露天煤礦的開采。所以，某露天煤礦想要更好地運(yùn)行，必須要采用更加良好的水孔爆破施工技術(shù)。

4? ?水孔爆破方法的優(yōu)化

4.1? ?應(yīng)用炮孔排水車與胺油混裝車

針對水孔問題，某露天煤礦再次對爆破施工技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，即在水孔爆破施工過程中，應(yīng)用了炮孔排水車與胺油混裝車，以此提升爆破效果，控制爆破成本，降低人員作業(yè)強(qiáng)度，為煤礦開采工作的開展打下良好基礎(chǔ)。

4.1.1? ?設(shè)備選型與參數(shù)設(shè)置

其中，在炮孔排水車型號為PPC150，將排水率設(shè)置成45s/孔。胺油混裝車型號為BC-4，將裝藥速率設(shè)置成30s/孔。

4.1.2? ?爆破作業(yè)要點

通過該方案進(jìn)行爆破時，先以排水車為主要工具，將鉆孔內(nèi)的水分排出，并計算出涌水量，檢測孔內(nèi)殘水量。然后以此為基礎(chǔ)，向孔底放入適量的乳化炸藥，通過反向防水藥包的方式，將放入的炸藥引爆。

之后，根據(jù)爆炸情況，結(jié)合相關(guān)規(guī)定的要求，向孔內(nèi)放入塑料袋，并緩慢裝入適量的銨油炸藥。銨油炸藥內(nèi)插入相應(yīng)的水膠炸藥，用于整個藥包引爆。

最后，在藥包的上方，鋪設(shè)一層50cm的銨油炸藥，并填入相應(yīng)的填充物，用于對炸藥的密封處理。優(yōu)化后水孔爆破方案的裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示[5]。

4.1.3? ?具體作業(yè)流程

具體作業(yè)流程如下：對爆破區(qū)域的鉆孔進(jìn)行測量；根據(jù)鉆孔情況，確定乳化炸藥用量，選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)爆管等工具；在爆破現(xiàn)場做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，制作引爆藥包；將鉆孔內(nèi)水分的排出；填入乳化炸藥，并裝反向起爆藥包；繼續(xù)填裝乳化炸藥，直到上部不能觀察到水分為止；放入塑料袋，并添加銨油炸藥；放入水膠炸藥引爆藥包；填入50cm銨油炸藥，并放入填充物[6]。

應(yīng)用該爆破方案后，裝藥速率顯著提升，最快可以達(dá)到2min/孔，且能夠得到更加良好的爆破效果。

4.2? ?爆破工藝優(yōu)化

4.2.1? ?設(shè)置出最佳混裝藥方案

針對各個水孔的具體情況，設(shè)置出最佳的混裝藥方案，以此完成不同水孔的爆破工作。這樣靈活地進(jìn)行爆破，炸藥的應(yīng)用更加科學(xué)，可有效提升爆破質(zhì)量。具體來說，不同類型水孔裝藥情況如表2所示。

在水孔裝藥結(jié)構(gòu)方面，通過連續(xù)裝藥的方式，將胺油乳化炸藥放入到鉆孔內(nèi)，并通過正反向引爆藥包的方式，將爆破炸藥引爆，以控制拉底的出現(xiàn)，提升裝藥效果，為保證爆破效果打下良好基礎(chǔ)。

4.2.2? ?合理設(shè)置煤巖孔網(wǎng)參數(shù)

為了提升爆破效果，還應(yīng)針對煤層或巖層的具體情況，設(shè)置出合理的孔網(wǎng)參數(shù)，具體如表3所示。

5? ?水孔爆破的應(yīng)用效果分析

為了進(jìn)一步驗證優(yōu)化方案的實際應(yīng)用效果，分別以1年為一個周期，對某露天煤礦應(yīng)用該方案前后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了統(tǒng)計分析。優(yōu)化后爆破方案的應(yīng)用效果分析如表4所示。

通過統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，不論是煤巖開采量，還是在凈增值方面，優(yōu)化方案應(yīng)用后均明顯提高。由此表明，該優(yōu)化方案具有良好的應(yīng)用效果。

6? ?結(jié)束語

綜上所述，對水孔爆破時，傳統(tǒng)爆破方式存在明顯的缺陷，影響爆破速率，降低爆破效果，不利于整個露天煤礦開采工作的開展。而采用炮孔排水車與胺油混裝車，并根據(jù)水孔具體情況設(shè)置炸藥量、網(wǎng)孔參數(shù)后，則可有效轉(zhuǎn)變這一情況，大大提升露天煤礦爆破效果，為煤礦的開采提供重要幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 張崗濤，邱德如，鄭欽源，等.袋裝條狀銨油炸藥在水孔爆

破的試驗探討分析[J].有色金屬：礦山部分，2019，71（5）：

71-75.

[2] 郭連軍，董二虎.露天礦炮孔水量水溫對爆破效果影響試

驗研究[J].爆破，2020，37（1）：153-159.

[3] 傅英坤，王叢杰.惡劣施工條件下深水鉆孔爆破研究與應(yīng)

用[J].中國水運(yùn)（上半月），2022，4（8）：52-53.

[4] 錢旭林，張畢書，張進(jìn)濤，等.某露天礦山不同粒徑巖屑對

爆破水孔填塞效果實踐[J].世界有色金屬，2022，5（22）：111-

114.

[5] 李振.露天礦水孔PVC管爆破中靜電參數(shù)的統(tǒng)計分析[J].

煤礦爆破，2020，38（6）：9-12.

[6] 高啟棟，盧文波，楊招偉.垂直孔爆破誘發(fā)地震波的成分構(gòu)

成及演化規(guī)律[J].水利水電快報，2019，40（1）：25-33.