大型煤礦開采工程中的爆破器材選擇分析

張建如(河北云山化工集團有限公司，河北 邢臺 054011)

0 引言

煤礦開采是一項復雜的工程，實際的開采中，會利用到爆破作業，但是如果爆破器材的選擇失誤，無法保證器材合格，就會引起爆破作業的失誤發生，嚴重影響爆破作業的安全系數，基于此，文章以大型煤礦開采工程為例，分析某一具體的工程中，爆破器材的選擇，旨在為相關人員提供參考，積極推動大型煤礦的安全生產系數，降低安全問題的發生概率。

1 工程概況

文章以某一具體的大型煤礦為例，分析實際開采工程中的具體情況。該煤礦占地面積為15.5 km2，探明儲量為2.5億t，設計生產能力300萬t/年，作業中，為滿足實際生產需求，選擇基于人工的爆破開采，但是，這種開采作業，已經無法滿足實際的開采需求，所以需要不斷對爆破作業進行優化和改進。另外，為了獲得更高的土石方剝離量，且為了迎合煤礦產量計劃，本礦區，選擇混裝炸藥進行作業。當前，礦區的開采深度，大致在94 m，從▽1 300～▽1 204，每12 m作為一個平臺，共有9個平臺，同時，因為鉆孔作業時，鉆孔的深度相對較深，所以鉆孔孔底的富水較為嚴重，為了避免其給爆破作業帶來影響，需要對其進行改造和控制，本工程決定建立地面站，并不再使用人工裝藥的方式，確保裝藥的順利進行，保證工程的質量。

2 礦區爆破難點

為了保證爆破作業的順利進行，礦區針對原有的問題進行了分析，并針對問題做出了相應的改進，確保后續的爆破作業能夠順利進行。

2.1 鉆孔難度大

為什么說鉆孔難度大，因為區域地質環境和自然環境對鉆孔具有影響。其中，主要體現在，區域常年干旱，且巖體裂隙發育，也就導致巖體的裂隙較多。因此鉆孔容易發生卡鉆的問題，繼而會明顯增加的鉆孔鉆進的成本。同時，礦區中，還存在礦床的問題，礦床主要存在表面平整度不高的問題，而且，高差會達到2.5 m，因為區域的風沙相對較大，再加上作業面的平整度不足，就導致鉆進過程中，容易出現翻車的問題，為了保證鉆進的有效性，需要對這些問題進行控制，從而保證鉆進的質量[1]。

2.2 爆破器材的要求相對較高

為了滿足本礦區的爆破需求，應結合實際情況，選擇適宜的爆破材料，如果爆破材料選擇不夠合理，就會影響后續的爆破作業，比如爆破力度過大，導致巖層大面積崩塌，不僅不利于煤礦安全，甚至還能帶來經濟損失。本礦區在實際選擇中，選擇乳化基質。運送過中，直接采用泵送，從而保證乳化基質能夠保持適宜的溫度，不會影響后續的作業進行。另外，泵送到現場之后，還要將其裝入的炮孔內，最后讓其化身成為乳化炸藥。同時，還要在之前預先埋好，起爆藥包，一般選用2個起爆藥包，乳化藥卷φ70，之后再進行乳化基質的泵送工作。因為傳爆性可能會受溫度影響，所以要保證乳化基質的溫度合理，避免溫度過低或溫度過高的問題，保證作業的順利進行。

2.3 工藝相對復雜

為完成爆破作業，應結合礦區實際情況，對各項工藝進行控制，從而保證施工的合理，控制安全隱患。起爆前，要做好鉆孔施工，鉆孔施工因為巖層容易卡鉆，所以為確保成孔率，就要在炮孔中，加入泥土，用以輔助成孔，進而保證鉆孔的順利完成。

裝藥過程中，由于本礦區為減少人工作業的風險，提高裝藥的效率，使用機械裝藥的方式，有效提高了工藝的安全系數。應在炮孔周邊設置少許的藥，并觀察乳膠基質的外觀和氣泡顆粒，觀察是否具有破乳的問題。另外，還要注意對炸藥密度的檢測，確保炸藥的可靠性。如果密度檢測合格，需要進一步對炸藥的用量進行計算，通過計算確定每個炮孔的實際參數，確保炸藥用量的合理。另外，為保證礦區爆破作業的安全，水孔應將輸藥軟管的末端下到孔填塞段以下的0.5～1.0 m處。另外，為了保證起爆藥包的安全，應注意裝藥速度過快的問題發生，從而保證施工工藝的順利進行。施工的基本流程為：測量放線、炮孔定位、鉆孔、驗孔、裝藥、填塞、網路連接、起爆、爆后檢查、清渣和挖運[2]。

本煤礦在實際的爆破作業中，嚴格按照上述爆破流程進行施工，有效提高了爆破作業的可靠性，降低了因為爆破作業不按照流程進行的施工問題，提高了施工的安全系數，符合實際工程的基本需求。

3 大型煤礦開采工程中的爆破器材選擇

為保證爆破作業的順利進行，本煤礦在爆破作業之前，對爆破器材進行了篩選，為提高施工的安全性和可靠性，本工程全面注意爆破器材的選擇，確保爆破器材滿足作業要求，滿足開采需求。

3.1 器材選用

爆破作業是一個復雜的階段，實際作業中應注意成本因素的影響，所以本礦區在實際爆破作業中，考慮到礦區爆破成本問題，從而對爆破器材進行初步選擇。例如若選用普通塑料導爆管雷管與包裝型乳化炸藥進行配合工作，這樣不僅裝藥的時間長，而且工藝進度也相對較為緩慢。同時，卷狀的乳化炸藥還存在不耦合的問題，這樣就會導致炸藥出現能量利用不充分的問題，進而導致爆破作業中，無法全面破開巖石，導致爆破作業后，出現大塊巖石相對較多，影響后續工作。所以為了改變傳統工藝方法缺點，本工程最初選用電雷管和混裝乳化炸藥作業模式，如此在實際的爆破作業中，避免了乳化基質的溫度會使得塑料導爆管軟化拉細，使傳爆中斷問題。另外，經試爆，80%爆破完成后，全區的大塊率，雖然有所降低，但還不是特別明顯。經分析這主要是因為電雷管的精確度不是特別高，且在每次爆破達到500個炮孔的作業中，延期會帶來一些嚴重的問題，所以需要對電雷管進行控制。本礦區選擇了具有流動性的混裝乳化炸藥和耐高溫，高精度加強塑料數碼電子雷管，有效降低了大塊率，符合本工程的初期目標[3]。

所以，在實際的作業中，本礦區對雷管進行選擇，選用了數碼電子雷管，確保符合實際施工的需求，降低因導爆管耐溫和電雷管延時誤差帶來的問題，保證導爆效率。為保證爆破作業的順利進行，本礦區，對孔內管進行控制，延期范圍為0～20 000 ms，炸藥選用可實現全耦合的現場混裝乳化炸藥，炸藥的密度控制在1.1～1.2 g/cm3，爆速為4 200～4 500 m/s。

另外，為了確保爆破材料的選擇合理，需要預先進行相應的爆破試驗。通過試驗可以預先對爆破的基本情況，爆破的強度和爆破的效果進行判斷，再根據結果對材料進行選擇，從而保證材料的選擇合理，能夠符合實際作業的需求。本工程經過爆破試驗，確認爆破材料符合工程需求，不僅能有效降低大塊率，還能保證裝藥的效率，并且還具有較高的安全系數。

為確保爆破作業的順利進行，在實際工作中應做到如下六點：

(1)成立領導小組，嚴把材料選擇關。礦區領導應高度重視爆破材料的管理工作，結合安全制度，協調有關部門大力支持技術人員爆破材料的選擇工作，落實材料選擇前的人員培訓，確保材料選擇合理，能夠滿足實際施工需求。

(2)注意施工安全。應全面落實安全規范，確保每位工作人員都能熟知規范要求，從而保證材料選擇時，能夠注意從安全角度去選擇施工材料，確保爆破作業的合理性，降低安全隱患。

(3)采購時的質量控制。為了降低爆破材料的質量問題，在材料的選擇時，應做好爆破材料的質量控制。首先，要收集爆破材料的合格證書，確認爆破材料具有相應的爆破性能，并滿足爆破作業的需求。同時，按照相應標準和公安部門管理要求設置爆破器材臨時儲存點，或貯存庫，對爆破器材進行規范管理，每次使用時提交相應的申請書，確保爆破材料的合理分發[4]。

(4)注意爆破作業的基礎控制，材料選擇后，需要對炸藥單耗，孔網參數進行確定，本工程中，結合多年的礦山開采經驗，配合現場試爆，煤層爆破選取炸藥的單耗為q=0.20～0.25 kg/m3，巖層爆破炸藥單消耗為0.40～0.55 kg/m3。為進一步確保爆破材料的選擇合理，還要對孔網參數進行控制。針對本礦區選擇的混裝乳化炸藥，對孔網參數進行擴大，減少鉆孔的工作量，減少鉆孔作業帶來的影響，從而實現爆破作業的快速進行。為提高孔網參數，應在不改變炮孔負擔面積的前提下進行，本礦區選擇梅花型的爆破方式進行布孔，從而滿足爆破作業的基本需求。實際設計中，孔徑D=150 mm，底盤抵抗線W=22.5～37.5 d，計算得到w=3.4～5.6 m，所以將W值進行預估，設置為4～6 m。

式中：m為孔密集系數，通常情況下，m可以取1.2～1.5。所以結合礦區的實際情況，將孔距設置為6～7 m，再將排距設置為4～5 m。如此則完成孔網設計，這樣的設計方式可以保證所選取的材料正常工作，滿足爆破作業的基本需求。

(5)施工安全控制。為了提高爆破作業的可靠性，保證爆破材料的選擇合理，施工前需要做好爆破作業材料的控制，避免爆破作業材料受潮。另外，合理控制炸藥溫度，確?；煅b乳化炸藥的可靠性。

(6)在傳統井下煤礦作業中，瓦斯對爆破作業具有重大影響，必須根據瓦斯級別選擇相適應的爆破器材。因為本煤礦全部采用露天開采爆破，瓦斯含量又是低含量，所以可以忽略瓦斯對爆破的影響。

4 結語

文章結合某一大型煤礦的實際情況，對大型煤礦開采作業中爆破材料的選擇進行分析，主要對煤礦爆破作業中存在的難點進行分析，再詳細地對爆破作業爆破材料的選擇進行分析，通過分析，案例中選擇了混裝乳化炸藥與數碼電子雷管，如此，既可滿足爆破作業的需求，還能控制大塊率。滿足煤礦開采爆破的需求，提高安全生產效率，降低安全隱患。