露天礦山高溫炮孔爆破的處理方法

邱振華

（廣東省大寶山礦業有限公司， 廣東韶關市 512127）

露天礦山高溫炮孔爆破的處理方法

邱振華

（廣東省大寶山礦業有限公司， 廣東韶關市 512127）

摘 要：露天礦山生產過程中，由于爆破作業頻繁、礦體自燃使炮孔溫度升高，極易造成孔內炸藥早爆或燃燒失效。為解決此類炮孔對露天礦山安全生產的威脅，防止早爆造成爆破作業人員傷亡及設備損毀，以凡洞銅礦露天作業出現的高溫鉆孔為研究對象，在總結高溫鉆孔形成原因的基礎上，分析研究了高溫鉆孔的有效處理方法，為類似礦山高溫鉆孔的處理提供了可借鑒的依據。

關鍵詞：銅硫礦體；高溫炮孔；處理方法

1 概 況

廣東省大寶山礦業有限公司凡洞銅礦是大型多金屬礦，其中主要以銅硫礦為主，礦床圍巖以硅化巖和矽卡巖為主，礦床巖體條件好，目前采用大露天開采。由于礦體含硫高，極易出現含硫礦體自燃現象，造成生產作業過程中部份炮孔孔內溫度較高。在北部757，769m等臺階穿孔爆破中，個別炮孔溫度高達90℃。有關爆破安全規程規定：當炮孔孔內溫度達到60℃時，礦井爆破必須采取相應安全措施，一旦孔內溫度超過140℃，應使用耐熱的爆破器材，但在國內目前尚無使用條件高于140℃的礦用炸藥。因此，為了保證礦山爆破作業的安全，必須對高溫炮孔采取相應的安全措施。

2 高溫炮孔產生的原因及危害

凡洞銅礦區位于粵桂海西坳陷區東側，曲江盆地東南邊緣，大東山～貴東東西向構造帶與北東向北江斷裂帶的接觸帶。礦床類型按成礦地質條件和礦床產出的空間位置，可分為上部風化淋濾型褐鐵礦床、中部火山沉積—熱液改造型層狀菱鐵礦床、下部火山沉—熱改造型層狀銅鉛鋅多金屬礦床和西部斑巖型鉬礦床。礦山早期采礦活動過程中，進行過露天與地下聯合開采，受井下民窿盜采活動及采空區處理滯后的影響，開采過程遠達不到采充平衡的要求。2004年礦山出現三次采空區大塌方，嚴重威脅井下安全生產。此后，礦山全面停止井下作業，并不斷優化露天生產境界，進行大露天開采。受礦山地質條件及井下采空區影響，目前凡洞銅礦存在的高溫炮孔主要由以下2種原因產生：

（1）原塌方采空區內存在含硫較高的礦體，受塌方影響，采空區通風條件差，含硫礦體自燃后在塌方區內聚集大量的高溫氣體，炮孔貫穿密閉的塌方采空區后，高溫氣體看炮孔冒出，如圖1所示；

（2）炮孔直接穿過高硫礦體時，硫化礦體氧化自燃，產生炮孔溫度升高，如圖2所示。

圖1　采空區引起的高溫炮孔

圖2　高硫礦體引起的高溫炮孔

炸藥存在自身熱感度，相關起爆器材，如導爆索、雷管等也只有在規定的溫度范圍才能正常使用。一旦溫度達到或超過炸藥熱感度，便極易造成早爆或自燃，從而威脅現場爆破作業人員的生命安全。同時，溫度過高還可能使炸藥出現熱分解，使其失去爆破性能產生拒爆。另外，導爆索、雷管等爆破器材受高溫影響，也可能出現失效，產生網絡拒爆，留下爆破安全隱患。

凡洞銅礦目前使用的爆破方式主要為非電起爆網絡，排間微差爆破。其中炸藥主要為2#巖石乳化炸藥，礦巖單孔裝藥量約120kg，礦石單耗0.31kg/m3，巖石單耗0.29kg/m3，起爆器材主要為非電導爆管雷管及導爆管。其中，2#巖石乳化炸藥在130℃的高溫下，經6 h失效；在80℃高溫下可用雷管正常引爆，只是爆速略有降低。由此可見，溫度高達90℃的炮孔若不采取一定處理措施對爆破作業是不利的，同時也存在極大安全隱患。

3 高溫炮孔作業的處理方法

針對高溫炮孔對爆破作業所帶來的危害，目前國內可靠的處理方法主要分為物理降溫與化學降溫兩種，其中物理降溫即采用水作為冷卻劑對炮孔進行降溫；化學降溫即使用一系列的化學原料，使之與高溫礦體進行化學反應，使礦體不易自燃產生高溫。在對凡洞銅礦進行了長時間現場實驗與分析后，總結出了以下幾種處理方法，并在礦山進行了推廣，取得了十分理想的應用效果。

3.1注水降溫

解決高溫炮孔最直接的方法就是注水進行物理降溫，水由于比熱容較大能夠很好的吸收熱量達到降溫目的。但是注水降溫時應該注意高溫水氣對作業人員的灼傷，注水完成后應對炮孔的孔內溫度及孔深進行重新測量，如注水過程中造成炮孔孔內巖石脫落產生塌孔，則需要調整裝藥量等爆破參數。

3.2添加石灰水

高溫炮孔充滿酸性氧化物，不斷的化學反應放出大量的熱量。因此，采用添加石灰水的方法，即在高溫炮孔裝藥之前，往炮孔里注入石灰水，堿性的石灰水與酸性的氧化物發生化學反應，降低氧化物酸性或完全中和酸性，達到化學降溫的目的。此外，水本身可起到物理降溫作用。

3.3隔熱裝藥

為避免炸藥在一定溫度時發生熱分解而引起失效，在高溫炮孔裝藥時，用隔熱材料將炸藥包扎好，使其與孔壁隔離，以使炸藥處于常溫狀態，沒有發生熱分解，避免不確定的事故發生。

3.4化驗分析

此方法是對高溫炮孔的危害定量分析，即利用化驗法驗證炸藥的危險性。其具體操作為：取高溫炮孔一定量的孔樣，要求篩分后在100目以下，將孔樣編號后同炸藥混合，比例為2∶1，混合均勻后，放入小試管，再把小試管放入模擬環境中加熱。一般加熱要持續1 h左右，期間化驗員要仔細觀察每個試管的反應情況，反應激烈的試管，比如冒泡，且泡量多、頻率大，說明該炮孔危險性大，嚴禁裝藥。

另外也可以用pH試紙測定，若pH值呈強酸性，表明該炮孔危險性大，不能裝藥。

3.5滯后裝藥

為了縮短炸藥與高熱量環境接觸的時間，高溫炮孔滯后裝藥，即所有的常溫炮孔裝藥完畢后，再快速給高溫炮孔裝藥，隨后立即起爆（見圖3）。這種方法使炸藥與高溫環境接觸時間變短，不足以形成燃燒或爆炸，增加了安全系數。

圖3　滯后裝藥

4 作業流程

為了在實際生產過程中為了方便操作和更加有效的處理高溫炮孔，制定出了一套相應的作業規程：

（1）爆破作業前必須提前對所有炮孔孔溫進行測量，并標記各孔孔內溫度；

（2）往高溫炮孔注入石灰水后，重新測量注水后孔深及孔內溫度，如注水造成塌孔，則因重新測量孔深后，調整每孔裝藥量；

（3）根據爆區實際情況確定高溫孔數，裝藥時先把常溫孔裝好，再裝高溫孔；

（4）全部炮孔裝藥完成后，方可填塞炮泥，填塞過程應嚴格控制填塞時間。填塞完成后，經檢查無誤立即起爆。一旦在操作過程中，已裝藥炮孔出現燃燒、冒煙等異常現象，立即撤離作業區域內所有人員。

5 結 語

針對爆破中遇到的高溫炮孔，凡洞銅礦在長期的生產實踐和學習總結中得到了幾種有效的處理方法，包括添加注水、石灰水、隔熱裝藥、化驗分析、滯后裝藥，并在采場中得到了很好的應用，成功消除了高溫炮孔對露天安全生產的威脅，為類似礦山高溫炮孔的處理提供了可借鑒的經驗。

參考文獻：

［1]傅建秋.膠狀乳化炸藥和電雷管的耐高溫性能試驗研究［J］.爆破，2008，25（3）：410.

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［4]宋嘉棟，王 堅.地下采空區頂板礦體露天開采工藝［J］.有色金屬，2000（5）14-18.

［5]李夕兵.鑿巖爆破工程［M］.長沙：中南大學出版社，2011.

收稿日期：（2016-04-17）

作者簡介：邱振華（1981-），男，廣西昭平縣人，主要從事露天礦山管理及生產安全工作，Email：py8129@163.com。