露天矿山高温炮孔爆破的处理方法

邱振华

（广东省大宝山矿业有限公司， 广东韶关市 512127）

露天矿山高温炮孔爆破的处理方法

邱振华

（广东省大宝山矿业有限公司， 广东韶关市 512127）

摘 要：露天矿山生产过程中，由于爆破作业频繁、矿体自燃使炮孔温度升高，极易造成孔内炸药早爆或燃烧失效。为解决此类炮孔对露天矿山安全生产的威胁，防止早爆造成爆破作业人员伤亡及设备损毁，以凡洞铜矿露天作业出现的高温钻孔为研究对象，在总结高温钻孔形成原因的基础上，分析研究了高温钻孔的有效处理方法，为类似矿山高温钻孔的处理提供了可借鉴的依据。

关键词：铜硫矿体；高温炮孔；处理方法

1 概 况

广东省大宝山矿业有限公司凡洞铜矿是大型多金属矿，其中主要以铜硫矿为主，矿床围岩以硅化岩和矽卡岩为主，矿床岩体条件好，目前采用大露天开采。由于矿体含硫高，极易出现含硫矿体自燃现象，造成生产作业过程中部份炮孔孔内温度较高。在北部757，769m等台阶穿孔爆破中，个别炮孔温度高达90℃。有关爆破安全规程规定：当炮孔孔内温度达到60℃时，矿井爆破必须采取相应安全措施，一旦孔内温度超过140℃，应使用耐热的爆破器材，但在国内目前尚无使用条件高于140℃的矿用炸药。因此，为了保证矿山爆破作业的安全，必须对高温炮孔采取相应的安全措施。

2 高温炮孔产生的原因及危害

凡洞铜矿区位于粤桂海西坳陷区东侧，曲江盆地东南边缘，大东山～贵东东西向构造带与北东向北江断裂带的接触带。矿床类型按成矿地质条件和矿床产出的空间位置，可分为上部风化淋滤型褐铁矿床、中部火山沉积—热液改造型层状菱铁矿床、下部火山沉—热改造型层状铜铅锌多金属矿床和西部斑岩型钼矿床。矿山早期采矿活动过程中，进行过露天与地下联合开采，受井下民窿盗采活动及采空区处理滞后的影响，开采过程远达不到采充平衡的要求。2004年矿山出现三次采空区大塌方，严重威胁井下安全生产。此后，矿山全面停止井下作业，并不断优化露天生产境界，进行大露天开采。受矿山地质条件及井下采空区影响，目前凡洞铜矿存在的高温炮孔主要由以下2种原因产生：

（1）原塌方采空区内存在含硫较高的矿体，受塌方影响，采空区通风条件差，含硫矿体自燃后在塌方区内聚集大量的高温气体，炮孔贯穿密闭的塌方采空区后，高温气体看炮孔冒出，如图1所示；

（2）炮孔直接穿过高硫矿体时，硫化矿体氧化自燃，产生炮孔温度升高，如图2所示。

图1　采空区引起的高温炮孔

图2　高硫矿体引起的高温炮孔

炸药存在自身热感度，相关起爆器材，如导爆索、雷管等也只有在规定的温度范围才能正常使用。一旦温度达到或超过炸药热感度，便极易造成早爆或自燃，从而威胁现场爆破作业人员的生命安全。同时，温度过高还可能使炸药出现热分解，使其失去爆破性能产生拒爆。另外，导爆索、雷管等爆破器材受高温影响，也可能出现失效，产生网络拒爆，留下爆破安全隐患。

凡洞铜矿目前使用的爆破方式主要为非电起爆网络，排间微差爆破。其中炸药主要为2#岩石乳化炸药，矿岩单孔装药量约120kg，矿石单耗0.31kg/m3，岩石单耗0.29kg/m3，起爆器材主要为非电导爆管雷管及导爆管。其中，2#岩石乳化炸药在130℃的高温下，经6 h失效；在80℃高温下可用雷管正常引爆，只是爆速略有降低。由此可见，温度高达90℃的炮孔若不采取一定处理措施对爆破作业是不利的，同时也存在极大安全隐患。

3 高温炮孔作业的处理方法

针对高温炮孔对爆破作业所带来的危害，目前国内可靠的处理方法主要分为物理降温与化学降温两种，其中物理降温即采用水作为冷却剂对炮孔进行降温；化学降温即使用一系列的化学原料，使之与高温矿体进行化学反应，使矿体不易自燃产生高温。在对凡洞铜矿进行了长时间现场实验与分析后，总结出了以下几种处理方法，并在矿山进行了推广，取得了十分理想的应用效果。

3.1注水降温

解决高温炮孔最直接的方法就是注水进行物理降温，水由于比热容较大能够很好的吸收热量达到降温目的。但是注水降温时应该注意高温水气对作业人员的灼伤，注水完成后应对炮孔的孔内温度及孔深进行重新测量，如注水过程中造成炮孔孔内岩石脱落产生塌孔，则需要调整装药量等爆破参数。

3.2添加石灰水

高温炮孔充满酸性氧化物，不断的化学反应放出大量的热量。因此，采用添加石灰水的方法，即在高温炮孔装药之前，往炮孔里注入石灰水，碱性的石灰水与酸性的氧化物发生化学反应，降低氧化物酸性或完全中和酸性，达到化学降温的目的。此外，水本身可起到物理降温作用。

3.3隔热装药

为避免炸药在一定温度时发生热分解而引起失效，在高温炮孔装药时，用隔热材料将炸药包扎好，使其与孔壁隔离，以使炸药处于常温状态，没有发生热分解，避免不确定的事故发生。

3.4化验分析

此方法是对高温炮孔的危害定量分析，即利用化验法验证炸药的危险性。其具体操作为：取高温炮孔一定量的孔样，要求筛分后在100目以下，将孔样编号后同炸药混合，比例为2∶1，混合均匀后，放入小试管，再把小试管放入模拟环境中加热。一般加热要持续1 h左右，期间化验员要仔细观察每个试管的反应情况，反应激烈的试管，比如冒泡，且泡量多、频率大，说明该炮孔危险性大，严禁装药。

另外也可以用pH试纸测定，若pH值呈强酸性，表明该炮孔危险性大，不能装药。

3.5滞后装药

为了缩短炸药与高热量环境接触的时间，高温炮孔滞后装药，即所有的常温炮孔装药完毕后，再快速给高温炮孔装药，随后立即起爆（见图3）。这种方法使炸药与高温环境接触时间变短，不足以形成燃烧或爆炸，增加了安全系数。

图3　滞后装药

4 作业流程

为了在实际生产过程中为了方便操作和更加有效的处理高温炮孔，制定出了一套相应的作业规程：

（1）爆破作业前必须提前对所有炮孔孔温进行测量，并标记各孔孔内温度；

（2）往高温炮孔注入石灰水后，重新测量注水后孔深及孔内温度，如注水造成塌孔，则因重新测量孔深后，调整每孔装药量；

（3）根据爆区实际情况确定高温孔数，装药时先把常温孔装好，再装高温孔；

（4）全部炮孔装药完成后，方可填塞炮泥，填塞过程应严格控制填塞时间。填塞完成后，经检查无误立即起爆。一旦在操作过程中，已装药炮孔出现燃烧、冒烟等异常现象，立即撤离作业区域内所有人员。

5 结 语

针对爆破中遇到的高温炮孔，凡洞铜矿在长期的生产实践和学习总结中得到了几种有效的处理方法，包括添加注水、石灰水、隔热装药、化验分析、滞后装药，并在采场中得到了很好的应用，成功消除了高温炮孔对露天安全生产的威胁，为类似矿山高温炮孔的处理提供了可借鉴的经验。

参考文献：

［1]傅建秋.胶状乳化炸药和电雷管的耐高温性能试验研究［J］.爆破，2008，25（3）：410.

［2]廖明清.普通导爆索在高温爆破中的应用［J］.爆破器材，1991（1）：19-21.

［3]姚 建.大宝山地下采空区稳定性分析及处理技术［D］.长沙：中南大学，2006.

［4]宋嘉栋，王 坚.地下采空区顶板矿体露天开采工艺［J］.有色金属，2000（5）14-18.

［5]李夕兵.凿岩爆破工程［M］.长沙：中南大学出版社，2011.

收稿日期：（2016-04-17）

作者简介：邱振华（1981-），男，广西昭平县人，主要从事露天矿山管理及生产安全工作，Email：py8129@163.com。