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(yè)有限公司， 廣東韶關(guān)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(yè)有限公司， 廣東韶關(guān)市 512127）

摘 要：露天礦山生產(chǎn)過(guò)程中，由于爆破作業(yè)頻繁、礦體自燃使炮孔溫度升高，極易造成孔內(nèi)炸藥早爆或燃燒失效。為解決此類(lèi)炮孔對(duì)露天礦山安全生產(chǎn)的威脅，防止早爆造成爆破作業(yè)人員傷亡及設(shè)備損毀，以凡洞銅礦露天作業(yè)出現(xiàn)的高溫鉆孔為研究對(duì)象，在總結(jié)高溫鉆孔形成原因的基礎(chǔ)上，分析研究了高溫鉆孔的有效處理方法，為類(lèi)似礦山高溫鉆孔的處理提供了可借鑒的依據(jù)。

關(guān)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(yè)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(kāi)采。由于礦體含硫高，極易出現(xiàn)含硫礦體自燃現(xiàn)象，造成生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中部份炮孔孔內(nèi)溫度較高。在北部757，769m等臺(tái)階穿孔爆破中，個(gè)別炮孔溫度高達(dá)90℃。有關(guān)爆破安全規(guī)程規(guī)定：當(dāng)炮孔孔內(nèi)溫度達(dá)到60℃時(shí)，礦井爆破必須采取相應(yīng)安全措施，一旦孔內(nèi)溫度超過(guò)140℃，應(yīng)使用耐熱的爆破器材，但在國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)使用條件高于140℃的礦用炸藥。因此，為了保證礦山爆破作業(yè)的安全，必須對(duì)高溫炮孔采取相應(yīng)的安全措施。

2 高溫炮孔產(chǎn)生的原因及危害

凡洞銅礦區(qū)位于粵桂海西坳陷區(qū)東側(cè)，曲江盆地東南邊緣，大東山～貴東東西向構(gòu)造帶與北東向北江斷裂帶的接觸帶。礦床類(lèi)型按成礦地質(zhì)條件和礦床產(chǎn)出的空間位置，可分為上部風(fēng)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(dòng)過(guò)程中，進(jìn)行過(guò)露天與地下聯(lián)合開(kāi)采，受井下民窿盜采活動(dòng)及采空區(qū)處理滯后的影響，開(kāi)采過(guò)程遠(yuǎn)達(dá)不到采充平衡的要求。2004年礦山出現(xiàn)三次采空區(qū)大塌方，嚴(yán)重威脅井下安全生產(chǎn)。此后，礦山全面停止井下作業(yè)，并不斷優(yōu)化露天生產(chǎn)境界，進(jìn)行大露天開(kāi)采。受礦山地質(zhì)條件及井下采空區(qū)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(chǎn)生：

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

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

圖1　采空區(qū)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(guān)起爆器材，如導(dǎo)爆索、雷管等也只有在規(guī)定的溫度范圍才能正常使用。一旦溫度達(dá)到或超過(guò)炸藥熱感度，便極易造成早爆或自燃，從而威脅現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)人員的生命安全。同時(shí)，溫度過(guò)高還可能使炸藥出現(xiàn)熱分解，使其失去爆破性能產(chǎn)生拒爆。另外，導(dǎo)爆索、雷管等爆破器材受高溫影響，也可能出現(xiàn)失效，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)，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(dǎo)爆管雷管及導(dǎo)爆管。其中，2#巖石乳化炸藥在130℃的高溫下，經(jīng)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(jiàn)，溫度高達(dá)90℃的炮孔若不采取一定處理措施對(duì)爆破作業(yè)是不利的，同時(shí)也存在極大安全隱患。

3 高溫炮孔作業(yè)的處理方法

針對(duì)高溫炮孔對(duì)爆破作業(yè)所帶來(lái)的危害，目前國(guó)內(nèi)可靠的處理方法主要分為物理降溫與化學(xué)降溫兩種，其中物理降溫即采用水作為冷卻劑對(duì)炮孔進(jìn)行降溫；化學(xué)降溫即使用一系列的化學(xué)原料，使之與高溫礦體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使礦體不易自燃產(chǎn)生高溫。在對(duì)凡洞銅礦進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與分析后，總結(jié)出了以下幾種處理方法，并在礦山進(jìn)行了推廣，取得了十分理想的應(yīng)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(jìn)行物理降溫，水由于比熱容較大能夠很好的吸收熱量達(dá)到降溫目的。但是注水降溫時(shí)應(yīng)該注意高溫水氣對(duì)作業(yè)人員的灼傷，注水完成后應(yīng)對(duì)炮孔的孔內(nèi)溫度及孔深進(jìn)行重新測(cè)量，如注水過(guò)程中造成炮孔孔內(nèi)巖石脫落產(chǎn)生塌孔，則需要調(diào)整裝藥量等爆破參數(shù)。

3.2添加石灰水

高溫炮孔充滿酸性氧化物，不斷的化學(xué)反應(yīng)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低氧化物酸性或完全中和酸性，達(dá)到化學(xué)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(shí)發(fā)生熱分解而引起失效，在高溫炮孔裝藥時(shí)，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(tài)，沒(méi)有發(fā)生熱分解，避免不確定的事故發(fā)生。

3.4化驗(yàn)分析

此方法是對(duì)高溫炮孔的危害定量分析，即利用化驗(yàn)法驗(yàn)證炸藥的危險(xiǎn)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(hào)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(huán)境中加熱。一般加熱要持續(xù)1 h左右，期間化驗(yàn)員要仔細(xì)觀察每個(gè)試管的反應(yīng)情況，反應(yīng)激烈的試管，比如冒泡，且泡量多、頻率大，說(shuō)明該炮孔危險(xiǎn)性大，嚴(yán)禁裝藥。

另外也可以用pH試紙測(cè)定，若pH值呈強(qiáng)酸性，表明該炮孔危險(xiǎn)性大，不能裝藥。

3.5滯后裝藥

為了縮短炸藥與高熱量環(huán)境接觸的時(shí)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(jiàn)圖3）。這種方法使炸藥與高溫環(huán)境接觸時(shí)間變短，不足以形成燃燒或爆炸，增加了安全系數(shù)。

圖3　滯后裝藥

4 作業(yè)流程

為了在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(yīng)的作業(yè)規(guī)程：

（1）爆破作業(yè)前必須提前對(duì)所有炮孔孔溫進(jìn)行測(cè)量，并標(biāo)記各孔孔內(nèi)溫度；

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

（3）根據(jù)爆區(qū)實(shí)際情況確定高溫孔數(shù)，裝藥時(shí)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(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制填塞時(shí)間。填塞完成后，經(jīng)檢查無(wú)誤立即起爆。一旦在操作過(guò)程中，已裝藥炮孔出現(xiàn)燃燒、冒煙等異?，F(xiàn)象，立即撤離作業(yè)區(qū)域內(nèi)所有人員。

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)爆破中遇到的高溫炮孔，凡洞銅礦在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和學(xué)習(xí)總結(jié)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(yàn)分析、滯后裝藥，并在采場(chǎng)中得到了很好的應(yīng)用，成功消除了高溫炮孔對(duì)露天安全生產(chǎn)的威脅，為類(lèi)似礦山高溫炮孔的處理提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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［5]李夕兵.鑿巖爆破工程［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2011.

收稿日期：（2016-04-17）

作者簡(jiǎn)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(chǎn)安全工作，Email：py8129@163.com。