邱振華

（廣東省大寶山礦業(yè)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(yè)有限公司， 廣東韶關市 512127）

摘 要：露天礦山生產(chǎn)過程中，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。為解決此類炮孔對露天礦山安全生產(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(jù)。

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(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)過程中部份炮孔孔內(nèi)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(guī)程規(guī)定：當炮孔孔內(nèi)溫度達到60℃時，礦井爆破必須采取相應安全措施，一旦孔內(nèi)溫度超過140℃，應使用耐熱的爆破器材，但在國內(nèi)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(yè)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(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，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(chǎn)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(lián)合開采，受井下民窿盜采活動及采空區(qū)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(xiàn)三次采空區(qū)大塌方，嚴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，進行大露天開采。受礦山地質條件及井下采空區(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）炮孔直接穿過高硫礦體時，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，相關起爆器材，如導爆索、雷管等也只有在規(guī)定的溫度范圍才能正常使用。一旦溫度達到或超過炸藥熱感度，便極易造成早爆或自燃，從而威脅現(xiàn)場爆破作業(yè)人員的生命安全。同時，溫度過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，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(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，溫度高達90℃的炮孔若不采取一定處理措施對爆破作業(yè)是不利的，同時也存在極大安全隱患。

3 高溫炮孔作業(yè)的處理方法

針對高溫炮孔對爆破作業(yè)所帶來的危害，目前國內(nèi)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(chǎn)生高溫。在對凡洞銅礦進行了長時間現(xiàn)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(yè)人員的灼傷，注水完成后應對炮孔的孔內(nèi)溫度及孔深進行重新測量，如注水過程中造成炮孔孔內(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(fā)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(fā)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(tài)，沒有發(fā)生熱分解，避免不確定的事故發(fā)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(huán)境中加熱。一般加熱要持續(xù)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(huán)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(huán)境接觸時間變短，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

為了在實際生產(chǎn)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(yè)規(guī)程：

（1）爆破作業(yè)前必須提前對所有炮孔孔溫進行測量，并標記各孔孔內(nèi)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(nèi)溫度，如注水造成塌孔，則因重新測量孔深后，調(diào)整每孔裝藥量；

（3）根據(jù)爆區(qū)實際情況確定高溫孔數(shù)，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(jīng)檢查無誤立即起爆。一旦在操作過程中，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 語

針對爆破中遇到的高溫炮孔，凡洞銅礦在長期的生產(chǎn)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(chǎn)的威脅，為類似礦山高溫炮孔的處理提供了可借鑒的經(jīng)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.

［2]廖明清.普通導爆索在高溫爆破中的應用［J］.爆破器材，1991（1）：19-21.

［3]姚 建.大寶山地下采空區(qū)穩(wěn)定性分析及處理技術［D］.長沙：中南大學，2006.

［4]宋嘉棟，王 堅.地下采空區(qū)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(chǎn)安全工作，Email：py8129@163.com。