關(guān)于我國煤礦爆破技術(shù)的思考

【摘 要】筆者結(jié)合自己多年煤礦工作經(jīng)驗，以爆破技術(shù)作為切入點(diǎn)，分析了爆破沖擊波傳播規(guī)律，根據(jù)爆破沖擊沖及爆破飛石確定爆破警戒所需的安全距離，并對爆破后有害氣體產(chǎn)生機(jī)理及防治提出建議。

【關(guān)鍵詞】煤礦爆破技術(shù)；沖擊波傳播規(guī)律；安全距離；有害氣體

1 爆破技術(shù)在煤礦開采中的地位

煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中，爆破是一種較為重要的手段。新集二礦建礦以來，井下采掘生產(chǎn)作業(yè)逐步實現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率大大提高。但是由于受到煤礦復(fù)雜的地質(zhì)影響，以及機(jī)械成本費(fèi)用高、機(jī)械體積大、施工裝卸不方便、器械壽命不長、對施工條件限制很多、動力消耗等因素的影響，使得機(jī)械化開采在巖巷掘進(jìn)、部分采煤面受到了一定的制約，而爆破技術(shù)憑借其成本費(fèi)用低、動力消耗小、適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，在煤礦生產(chǎn)過程中仍然占據(jù)重要的位置，井下許多掘進(jìn)工作面仍使用爆破工藝進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

爆破技術(shù)是一項綜合性很強(qiáng)的學(xué)科工程技術(shù)，對煤礦開采的安全狀況和效率都起著直接性的作用，所以對煤礦爆破技術(shù)進(jìn)行研究是很有必要的。爆破作業(yè)必然產(chǎn)生爆破沖擊，并伴隨產(chǎn)生飛石及有害氣體，因此研究爆破沖擊傳播規(guī)律、根據(jù)爆破沖擊波及爆破飛石確定爆破警戒所需安全距離，并提出有害氣體防治產(chǎn)生，對于作業(yè)人員安全尤為重要。

下面筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，對煤礦爆破沖擊波傳播規(guī)律、爆破沖擊及爆破飛石確定爆破警戒安全距離、爆破有害氣體防治進(jìn)行簡要的分析。

2 爆破沖擊波傳播規(guī)律

爆破在空間上上可以劃分為兩個區(qū)：燃燒區(qū)和一般空氣區(qū)。在炸藥燃燒的時候，火焰與沖擊波是共同存在的，但是沖擊波的速度比火焰的速度要快，這在很大程度上擾動了火焰，加快了火焰的傳播速度。沖擊波被衰減之前與燃燒波是共同存在的。燃燒波為炸藥的爆炸提供了能量，反應(yīng)完全后燃燒波減少，為爆炸沖擊波提供了傳播的能量，沖擊波在壁面吸熱及摩擦的作用下開始速減。燃燒波與沖擊波在傳播的過程中相互作用、相互影響，使得煤礦爆破后沖擊波的破壞效應(yīng)十分的顯著；火焰?zhèn)鞑サ乃俣仍酱?，沖擊波的壓力值就越大，從而產(chǎn)生的副作用也就越大。

煤礦爆破作業(yè)受到了多項因素的影響，爆破發(fā)生環(huán)境比較的復(fù)雜，爆破過程中出現(xiàn)事故是常有的事情。目前我國煤礦爆破沖擊波的傳播仍然存在很多的問題。（1）工作人員對煤礦爆炸機(jī)理的研究不夠充足。由于煤礦爆炸的影響因素很多，爆炸過程中所顯現(xiàn)出來的物理及化學(xué)現(xiàn)象沒有研究明白，現(xiàn)在的研究成果還不能較好的指導(dǎo)生產(chǎn)。（2）目前基于實驗操作和爆破動力學(xué)等基礎(chǔ)理論知識推導(dǎo)出了沖擊波的計算公式，還沒能夠提出具體的措施來預(yù)防爆炸過程中出現(xiàn)的問題。（3）對煤礦爆炸傳播規(guī)律以及影響因素的不系統(tǒng)性。煤礦爆破理論大多通過實驗?zāi)M來進(jìn)行研究分析，這種方法所帶來的研究成果有很多的局限性，很難指導(dǎo)實際。

3 爆破警戒需要的安全距離

爆破時必然產(chǎn)生爆破地震（沖擊波）、碎石飛散及有害氣體，因而危及爆破區(qū)域附近人員、設(shè)備及井巷等的安全。因此，爆破作業(yè)時必須確定爆破危害范圍并指定安全距離。爆破地點(diǎn)與人員和其他保護(hù)對象之間的安全允許距離，應(yīng)按各種爆破有害效應(yīng)（地震波、沖擊波、個別飛散物、有害氣體等）分別核定，并取最大值。

3.1 爆破空氣沖擊波安全允許距離

井下開采爆破時，可采取限制一次起爆的炸藥量、分散裝藥、使炮泥堵塞良好、采用毫秒爆破以及加強(qiáng)覆蓋層等措施，減小對人、設(shè)備的危害。

3.2 爆破飛石安全距離

爆破飛石產(chǎn)生的原因是：炸藥爆炸能量消耗于介質(zhì)的破碎后，還有多余的能量作用在碎石塊上，使碎石塊獲得足夠的動能，以一定速度拋出。爆破時難免有石塊飛散得很遠(yuǎn)，對周圍區(qū)域附近人員、設(shè)備、設(shè)施造成傷害。飛石的安全距離與爆破參數(shù)、巖石性質(zhì)、炸藥性能與數(shù)量、填塞質(zhì)量、地質(zhì)構(gòu)造條件等有關(guān)。根據(jù)上述因素，在爆破作業(yè)中必須充分考慮安全的前提下，確定飛石的安全距離。爆破飛石對人員的安全距離不應(yīng)小于表1的規(guī)定；對設(shè)備或設(shè)施的安全允許距離由設(shè)計確定。

井下爆破安全距離要考慮設(shè)備距工作面的距離，如風(fēng)筒、設(shè)備和各種管道設(shè)施等以及起爆操作人員地點(diǎn)情況。施工中為減少爆破飛石危害必須嚴(yán)格做到：（1）慎重對待斷層、裂隙帶、采空區(qū)、覆蓋層等地質(zhì)構(gòu)造，采取間隔堵塞、調(diào)整藥量、避免過量裝藥等措施；（2）保證堵塞質(zhì)量，不但要保證堵塞長度，而且保證堵塞密實；（3）多排爆破時，要選擇合理的延遲時間，防止因前排帶炮（后沖），造成后排最小抵抗線大小與方向失控；

3.3 爆破有害氣體控制

對爆破過程中生產(chǎn)的有害氣體的研究證明，用于爆破的炸藥可以分為正氧平衡炸藥和負(fù)平衡炸藥，正氧平衡炸藥在爆炸的時候會產(chǎn)生大量的氧化氮?dú)怏w，而負(fù)氧平衡炸藥在爆炸的時候會生產(chǎn)有氧化氮?dú)怏w，因此在爆破的時候要盡可能保證零氧平衡，即便是接近零氧平衡的炸藥，在爆炸的過程中炸藥與包裝物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，仍然會產(chǎn)生少量的一氧化氮。此外，在實際的爆炸過程中，炸藥的分解反應(yīng)不可能達(dá)到人們理想的最佳狀態(tài)，必然會產(chǎn)生少量的有毒氣體，其中有毒的氣體包括：氧化氮、有氧化氮、硫化氫、二氧化硫等。因為在對炸藥的處理時不可能完全的達(dá)到零氧平衡，所以氧化氮和有氧化氮的出現(xiàn)是很可能的，二氧化硫和硫化氫是在爆炸的時候因為包裝物等介質(zhì)中含有硫化物的時候產(chǎn)生的。所以在煤礦爆破的時候不僅僅需要對爆破氣體中含有的有害氣體進(jìn)行全面的了解，更重要的還必須注意有害氣體可能威脅到井下職工的生命安全。地下爆破作業(yè)點(diǎn)有害氣體的濃度，不應(yīng)超過表表2的標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)防有害氣體中毒應(yīng)采取下列措施：（1）使用合格炸藥；（2）做好爆破器材防水處理，確保裝藥和填塞質(zhì)量，避免半爆和爆燃；（3）井下爆破前后加強(qiáng)通風(fēng)，應(yīng)采取措施向死角和盲區(qū)引入風(fēng)流；（4）加強(qiáng)有毒氣體監(jiān)測，不盲目進(jìn)入可能聚藏有害氣體的死角。

4 總結(jié)綜上所述，煤礦爆破技術(shù)的改進(jìn)對提高煤礦開采的效率做出了積極的貢獻(xiàn)，但爆破時產(chǎn)生的沖擊波、爆破飛石、有害氣體對職工生命安全造成威脅，故井下爆破作業(yè)時，需嚴(yán)格按照要求設(shè)好爆破警戒，做好炮后有害氣體檢測，檢測指標(biāo)正常后，方可允許人員進(jìn)行工作面作業(yè)。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]