谈高温煤层钻孔、爆破技术与安全措施

王顺礼(新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆 昌吉 831100)

0 引言

我国新疆地区的矿区条件较为艰苦，矿区周围多是戈壁，矿区内的温度相对更高，风沙大、煤粉多，处于这样的环境下，煤炭资源开采的成败往往决定于爆破阶段。不仅因为高温地区，爆破控制能力相对较差，且新疆矿区因为煤类多为不黏煤，半丝质体以及丝质体成分相对更大，露天环境下发生自燃的情况较为普遍。因此在爆破中的安全性较低，同时在爆破后存在较大的起火可能。目前，用户对煤质要求较高，进而对煤层爆破也提高了要求，不能用黄土覆盖。现在为了保证煤矿安全施工，有效减少煤层发生自燃的人为因素，对于煤层爆破越来越少。因此，在煤矿开采中，钻孔及爆破技术的实施，要谨慎考虑到安全生产的需要。本文对钻孔及爆破技术的规范进行了阐述，对现代露天煤矿高温煤层安全措施进行了探讨，旨在为高温煤层提供完善的爆破技术。

1 高温煤层钻孔、爆破技术的实施

1.1 煤层炮孔分类

在实施钻孔及爆破技术前，先进行煤层炮孔的分类，并据此实施钻孔、爆破。一般可以将煤层炮孔分为四类，孔内温度不大于60℃时为低温炮孔；孔内温度在60～80℃之间时为中温炮孔；孔内温度在81～140℃之间时为高温孔；大于140℃的炮孔均为火孔。

1.2 实施原则及器材选择

钻孔及爆破技术的实施原则：钻爆作业必须在燃煤煤气、煤孔孔温以及瓦斯浓度得到可靠检测后展开；在进行钻爆作业的过程中，必须要由相关人员组织。爆破器材的选择主要包括起爆器材以及炸药。起爆器材是激发雷管以及传爆器材，激发雷管可以用电子雷管，传爆器材一般选择导爆索。炸药选择主要根据炮孔温度进行选择，高温孔仅能使用2级乳化炸药，中温孔首选亦是2级乳化炸药，不过经过沙土填充隔热之后，可以选用铵油炸药。

1.3 钻孔作业

爆破作业人员进行安全技术交底，在高温煤层进行钻孔作业时要预防燃煤中毒以及烫伤的情况发生；钻机行走进行钻孔作业的过程中，钻机操作人员要先对周边环境进行观察，预防煤层烧空地区发生垮塌事件；高温燃火煤层钻孔作业需要采取防护措施，并频繁检验燃煤煤气和瓦斯的浓度，浓度超标则立即撤离。高温燃火区作业需要对环境进行观察，火孔发现时需要立即通知有关人员灭火。

1.4 爆破作业

在高温区进行爆破作业前，需要先进行安全技术交底工作，将高温煤层存在安全隐患情况悉数告知，并由相关技术人员现场进行安全指导。炮孔凿好之后要求相关人员进行验收，不合格的需要处理完善，根据炮孔的分类进行标识。温孔装药顺序应先低后高、先易后难。由现场管理人员组织高温孔注水降温、中温孔沙土隔热处理。降温完成后，对孔温进行检测，确认在80℃以下的情况进行装药。降温后反弹至80℃以上的炮孔需要在其他炮孔完成装药之后对此类炮孔进行装药，此类炮孔数量全区不能在6个以上。火孔在原则上不能进行装药，若必须装药则要根据我国相关标准选择耐高温爆破器材进行，或者使用隔热处理后选择常规爆破器材。高温孔装药时若是出现了卡孔以及堵孔的问题，就需要立即使用炮杆进行处理，2分钟之内未解决，就需要放弃对该孔装药。装药完成发生孔内炸药冒烟、燃烧一类的异常情况，管理人员要组织作业人员悉数撤离作业区。爆破境界以及其他炮孔装填、起爆线铺设、炮区洒水等作业都需要在高温空进行装药前完成。高温孔完成装药之后，需要迅立即进行埋堵，迅速进行联网，检查完成并达到要求后，作业人员迅速撤出爆破危险区域。爆破条件达成之后，由爆破队队长下达起爆命令。在爆破完成后进行盲炮检查，无盲炮的情况下对爆堆进行洒水降温。最后完成完工记录，同时对爆破经验进行总结。

2 高温煤层爆破安全措施

通过上文对保温煤层的钻孔、爆破作业流程的阐述，能够发现其中多数的流程都与安全措施有着密切的关系，这也说明了钻孔、爆破作业中最大的问题是安全，本文对现代高温煤层中先进的安全技术措施进行阐述，以期为高温煤层爆破作业提供更多的选择性。

2.1 高温煤层灭火技术

高温煤层中最为关键的是火的影响，火能触发炸药这是最为浅显的道理，采取灭火技术能够有效防范炸药提前被触发的情况，以此保证炸药能够保持在临界点。

2.1.1 地表覆盖

使用换土进行高温煤层中地表裂缝以及废弃井小窖的填埋，这能够使得氧气得到隔绝，最终火区火源会缓慢窒息。该方法施工迅速，工艺相对更为简单，不过灭火的过程相对较为漫长，同时灭火也相对不彻底，受地形影响较大，因此多和其他灭火方法结合进行使用。

2.1.2 钻孔注浆

钻孔注浆主要是将水和阻燃材料根据配比要求组成相当浓度的浆液，通过输出的管道对地表形成缝隙进行灌浆，或者使用钻孔的方式将发火煤层带凿出，通过浆液填充直接灭除火源。浆液的填充是在岩石和煤层表面缝隙中，沉淀阻燃物质能够进行裂隙充填，同时将浮煤包裹住，能够发挥隔绝氧气、堵住漏洞的效果。浆液中的水对于自燃或自热的煤炭也能有散热及冷确的效果。不过在该方法的使用中，要关注到阻燃材料的选择，一般要求阻燃材料粒径在2mm以下，不大于1mm的颗粒占据总体75%以上，脱水性较强，同时稳定性佳，最为重要的是水源较为广泛，渗透性性强，成本低。

2.1.3 剥离灭火

高温煤层范围之内需要进行超前注水，同时对注水台阶与剥离台阶进行分离，从上到下、分台阶进行剥离，直到火体被挖除。该方式的优势在于灭火效果强，能够彻底灭绝火种，同时适应性较强。但是在作业的过程中相对较为复杂，灵活性不佳，投入成本相对也更大。该方法的最大限制在于如果火源不深经济性强，但要是火源过于深，操作较为困难，同时成本更大。

总之，灭火技术是多样的，高温煤层过于复杂时，所应用的灭火技术也更为多样，综合灭火是多数高温煤层所应用的。因此在进行高温煤层的灭火技术实施过程中，主要依据煤层的实际状况选择，而不是拘泥于技术的成本或者进度，最为重要的是安全。

2.2 耐高温爆破器材及防护材料选择

通过对高温煤层的爆破技术实施可以明确，耐高温爆破器材是爆破作业中极为重要的部分，能够有效的解决减缓因为高温提前引爆炸药的问题。耐高温爆破器材本质上还是能够使得材料在高温情况下能够得到保护。在高温煤层进行爆破的过程中，需要先进行炮孔注水，将其温度控制80℃以下，之后在回升到80℃之前快速进行炸药装填、填充以及起爆等工作，就能使得安全爆破的要求达成。在炸药的选择上，高温煤层进行爆破之前，需要选择耐热性强的炸药，国内现今耐热强度相对较高的炸药有PCS等。200℃的情况下能够使用，在石油勘探以及核技术及航天中的应用较为广泛。但在成本上相对较高，且露天煤矿在炸药量上更大，这也导致其在应用中更大。可以在露天煤矿中使用较为广泛的有乳化炸药以及现场混装铵油炸药等，需要现场试验进行验证。起爆器材在进行选择的过程中，深孔爆破主要使用导爆索以及电子雷管，导爆索相对电雷管更为可靠。电子雷管高温下塑料连接套会发生膨胀及变形情况，甚至溶化的情况发生，脚线脱落的情况也有可能发生。

3 结语

在进行高温煤层的爆破过程中，要对作业安全性进行保障。本文对钻孔、爆破作业流程进行了阐述，对安全措施进行了分析，主要介绍了高温煤层灭火技术、耐高温爆破器材以及防护材料的选择，希望能够为高温煤层爆破作业的实施提供借鉴。