談高溫煤層鉆孔、爆破技術與安全措施

王順禮(新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆 昌吉 831100)

0 引言

我國新疆地區(qū)的礦區(qū)條件較為艱苦，礦區(qū)周圍多是戈壁，礦區(qū)內(nèi)的溫度相對更高，風沙大、煤粉多，處于這樣的環(huán)境下，煤炭資源開采的成敗往往決定于爆破階段。不僅因為高溫地區(qū)，爆破控制能力相對較差，且新疆礦區(qū)因為煤類多為不黏煤，半絲質(zhì)體以及絲質(zhì)體成分相對更大，露天環(huán)境下發(fā)生自燃的情況較為普遍。因此在爆破中的安全性較低，同時在爆破后存在較大的起火可能。目前，用戶對煤質(zhì)要求較高，進而對煤層爆破也提高了要求，不能用黃土覆蓋?，F(xiàn)在為了保證煤礦安全施工，有效減少煤層發(fā)生自燃的人為因素，對于煤層爆破越來越少。因此，在煤礦開采中，鉆孔及爆破技術的實施，要謹慎考慮到安全生產(chǎn)的需要。本文對鉆孔及爆破技術的規(guī)范進行了闡述，對現(xiàn)代露天煤礦高溫煤層安全措施進行了探討，旨在為高溫煤層提供完善的爆破技術。

1 高溫煤層鉆孔、爆破技術的實施

1.1 煤層炮孔分類

在實施鉆孔及爆破技術前，先進行煤層炮孔的分類，并據(jù)此實施鉆孔、爆破。一般可以將煤層炮孔分為四類，孔內(nèi)溫度不大于60℃時為低溫炮孔；孔內(nèi)溫度在60～80℃之間時為中溫炮孔；孔內(nèi)溫度在81～140℃之間時為高溫孔；大于140℃的炮孔均為火孔。

1.2 實施原則及器材選擇

鉆孔及爆破技術的實施原則：鉆爆作業(yè)必須在燃煤煤氣、煤孔孔溫以及瓦斯?jié)舛鹊玫娇煽繖z測后展開；在進行鉆爆作業(yè)的過程中，必須要由相關人員組織。爆破器材的選擇主要包括起爆器材以及炸藥。起爆器材是激發(fā)雷管以及傳爆器材，激發(fā)雷管可以用電子雷管，傳爆器材一般選擇導爆索。炸藥選擇主要根據(jù)炮孔溫度進行選擇，高溫孔僅能使用2級乳化炸藥，中溫孔首選亦是2級乳化炸藥，不過經(jīng)過沙土填充隔熱之后，可以選用銨油炸藥。

1.3 鉆孔作業(yè)

爆破作業(yè)人員進行安全技術交底，在高溫煤層進行鉆孔作業(yè)時要預防燃煤中毒以及燙傷的情況發(fā)生；鉆機行走進行鉆孔作業(yè)的過程中，鉆機操作人員要先對周邊環(huán)境進行觀察，預防煤層燒空地區(qū)發(fā)生垮塌事件；高溫燃火煤層鉆孔作業(yè)需要采取防護措施，并頻繁檢驗燃煤煤氣和瓦斯的濃度，濃度超標則立即撤離。高溫燃火區(qū)作業(yè)需要對環(huán)境進行觀察，火孔發(fā)現(xiàn)時需要立即通知有關人員滅火。

1.4 爆破作業(yè)

在高溫區(qū)進行爆破作業(yè)前，需要先進行安全技術交底工作，將高溫煤層存在安全隱患情況悉數(shù)告知，并由相關技術人員現(xiàn)場進行安全指導。炮孔鑿好之后要求相關人員進行驗收，不合格的需要處理完善，根據(jù)炮孔的分類進行標識。溫孔裝藥順序應先低后高、先易后難。由現(xiàn)場管理人員組織高溫孔注水降溫、中溫孔沙土隔熱處理。降溫完成后，對孔溫進行檢測，確認在80℃以下的情況進行裝藥。降溫后反彈至80℃以上的炮孔需要在其他炮孔完成裝藥之后對此類炮孔進行裝藥，此類炮孔數(shù)量全區(qū)不能在6個以上?；鹂自谠瓌t上不能進行裝藥，若必須裝藥則要根據(jù)我國相關標準選擇耐高溫爆破器材進行，或者使用隔熱處理后選擇常規(guī)爆破器材。高溫孔裝藥時若是出現(xiàn)了卡孔以及堵孔的問題，就需要立即使用炮桿進行處理，2分鐘之內(nèi)未解決，就需要放棄對該孔裝藥。裝藥完成發(fā)生孔內(nèi)炸藥冒煙、燃燒一類的異常情況，管理人員要組織作業(yè)人員悉數(shù)撤離作業(yè)區(qū)。爆破境界以及其他炮孔裝填、起爆線鋪設、炮區(qū)灑水等作業(yè)都需要在高溫空進行裝藥前完成。高溫孔完成裝藥之后，需要迅立即進行埋堵，迅速進行聯(lián)網(wǎng)，檢查完成并達到要求后，作業(yè)人員迅速撤出爆破危險區(qū)域。爆破條件達成之后，由爆破隊隊長下達起爆命令。在爆破完成后進行盲炮檢查，無盲炮的情況下對爆堆進行灑水降溫。最后完成完工記錄，同時對爆破經(jīng)驗進行總結。

2 高溫煤層爆破安全措施

通過上文對保溫煤層的鉆孔、爆破作業(yè)流程的闡述，能夠發(fā)現(xiàn)其中多數(shù)的流程都與安全措施有著密切的關系，這也說明了鉆孔、爆破作業(yè)中最大的問題是安全，本文對現(xiàn)代高溫煤層中先進的安全技術措施進行闡述，以期為高溫煤層爆破作業(yè)提供更多的選擇性。

2.1 高溫煤層滅火技術

高溫煤層中最為關鍵的是火的影響，火能觸發(fā)炸藥這是最為淺顯的道理，采取滅火技術能夠有效防范炸藥提前被觸發(fā)的情況，以此保證炸藥能夠保持在臨界點。

2.1.1 地表覆蓋

使用換土進行高溫煤層中地表裂縫以及廢棄井小窖的填埋，這能夠使得氧氣得到隔絕，最終火區(qū)火源會緩慢窒息。該方法施工迅速，工藝相對更為簡單，不過滅火的過程相對較為漫長，同時滅火也相對不徹底，受地形影響較大，因此多和其他滅火方法結合進行使用。

2.1.2 鉆孔注漿

鉆孔注漿主要是將水和阻燃材料根據(jù)配比要求組成相當濃度的漿液，通過輸出的管道對地表形成縫隙進行灌漿，或者使用鉆孔的方式將發(fā)火煤層帶鑿出，通過漿液填充直接滅除火源。漿液的填充是在巖石和煤層表面縫隙中，沉淀阻燃物質(zhì)能夠進行裂隙充填，同時將浮煤包裹住，能夠發(fā)揮隔絕氧氣、堵住漏洞的效果。漿液中的水對于自燃或自熱的煤炭也能有散熱及冷確的效果。不過在該方法的使用中，要關注到阻燃材料的選擇，一般要求阻燃材料粒徑在2mm以下，不大于1mm的顆粒占據(jù)總體75%以上，脫水性較強，同時穩(wěn)定性佳，最為重要的是水源較為廣泛，滲透性性強，成本低。

2.1.3 剝離滅火

高溫煤層范圍之內(nèi)需要進行超前注水，同時對注水臺階與剝離臺階進行分離，從上到下、分臺階進行剝離，直到火體被挖除。該方式的優(yōu)勢在于滅火效果強，能夠徹底滅絕火種，同時適應性較強。但是在作業(yè)的過程中相對較為復雜，靈活性不佳，投入成本相對也更大。該方法的最大限制在于如果火源不深經(jīng)濟性強，但要是火源過于深，操作較為困難，同時成本更大。

總之，滅火技術是多樣的，高溫煤層過于復雜時，所應用的滅火技術也更為多樣，綜合滅火是多數(shù)高溫煤層所應用的。因此在進行高溫煤層的滅火技術實施過程中，主要依據(jù)煤層的實際狀況選擇，而不是拘泥于技術的成本或者進度，最為重要的是安全。

2.2 耐高溫爆破器材及防護材料選擇

通過對高溫煤層的爆破技術實施可以明確，耐高溫爆破器材是爆破作業(yè)中極為重要的部分，能夠有效的解決減緩因為高溫提前引爆炸藥的問題。耐高溫爆破器材本質(zhì)上還是能夠使得材料在高溫情況下能夠得到保護。在高溫煤層進行爆破的過程中，需要先進行炮孔注水，將其溫度控制80℃以下，之后在回升到80℃之前快速進行炸藥裝填、填充以及起爆等工作，就能使得安全爆破的要求達成。在炸藥的選擇上，高溫煤層進行爆破之前，需要選擇耐熱性強的炸藥，國內(nèi)現(xiàn)今耐熱強度相對較高的炸藥有PCS等。200℃的情況下能夠使用，在石油勘探以及核技術及航天中的應用較為廣泛。但在成本上相對較高，且露天煤礦在炸藥量上更大，這也導致其在應用中更大。可以在露天煤礦中使用較為廣泛的有乳化炸藥以及現(xiàn)場混裝銨油炸藥等，需要現(xiàn)場試驗進行驗證。起爆器材在進行選擇的過程中，深孔爆破主要使用導爆索以及電子雷管，導爆索相對電雷管更為可靠。電子雷管高溫下塑料連接套會發(fā)生膨脹及變形情況，甚至溶化的情況發(fā)生，腳線脫落的情況也有可能發(fā)生。

3 結語

在進行高溫煤層的爆破過程中，要對作業(yè)安全性進行保障。本文對鉆孔、爆破作業(yè)流程進行了闡述，對安全措施進行了分析，主要介紹了高溫煤層滅火技術、耐高溫爆破器材以及防護材料的選擇，希望能夠為高溫煤層爆破作業(yè)的實施提供借鑒。