大型煤矿开采工程中的爆破器材选择分析

张建如(河北云山化工集团有限公司，河北 邢台 054011)

0 引言

煤矿开采是一项复杂的工程，实际的开采中，会利用到爆破作业，但是如果爆破器材的选择失误，无法保证器材合格，就会引起爆破作业的失误发生，严重影响爆破作业的安全系数，基于此，文章以大型煤矿开采工程为例，分析某一具体的工程中，爆破器材的选择，旨在为相关人员提供参考，积极推动大型煤矿的安全生产系数，降低安全问题的发生概率。

1 工程概况

文章以某一具体的大型煤矿为例，分析实际开采工程中的具体情况。该煤矿占地面积为15.5 km2，探明储量为2.5亿t，设计生产能力300万t/年，作业中，为满足实际生产需求，选择基于人工的爆破开采，但是，这种开采作业，已经无法满足实际的开采需求，所以需要不断对爆破作业进行优化和改进。另外，为了获得更高的土石方剥离量，且为了迎合煤矿产量计划，本矿区，选择混装炸药进行作业。当前，矿区的开采深度，大致在94 m，从▽1 300～▽1 204，每12 m作为一个平台，共有9个平台，同时，因为钻孔作业时，钻孔的深度相对较深，所以钻孔孔底的富水较为严重，为了避免其给爆破作业带来影响，需要对其进行改造和控制，本工程决定建立地面站，并不再使用人工装药的方式，确保装药的顺利进行，保证工程的质量。

2 矿区爆破难点

为了保证爆破作业的顺利进行，矿区针对原有的问题进行了分析，并针对问题做出了相应的改进，确保后续的爆破作业能够顺利进行。

2.1 钻孔难度大

为什么说钻孔难度大，因为区域地质环境和自然环境对钻孔具有影响。其中，主要体现在，区域常年干旱，且岩体裂隙发育，也就导致岩体的裂隙较多。因此钻孔容易发生卡钻的问题，继而会明显增加的钻孔钻进的成本。同时，矿区中，还存在矿床的问题，矿床主要存在表面平整度不高的问题，而且，高差会达到2.5 m，因为区域的风沙相对较大，再加上作业面的平整度不足，就导致钻进过程中，容易出现翻车的问题，为了保证钻进的有效性，需要对这些问题进行控制，从而保证钻进的质量[1]。

2.2 爆破器材的要求相对较高

为了满足本矿区的爆破需求，应结合实际情况，选择适宜的爆破材料，如果爆破材料选择不够合理，就会影响后续的爆破作业，比如爆破力度过大，导致岩层大面积崩塌，不仅不利于煤矿安全，甚至还能带来经济损失。本矿区在实际选择中，选择乳化基质。运送过中，直接采用泵送，从而保证乳化基质能够保持适宜的温度，不会影响后续的作业进行。另外，泵送到现场之后，还要将其装入的炮孔内，最后让其化身成为乳化炸药。同时，还要在之前预先埋好，起爆药包，一般选用2个起爆药包，乳化药卷φ70，之后再进行乳化基质的泵送工作。因为传爆性可能会受温度影响，所以要保证乳化基质的温度合理，避免温度过低或温度过高的问题，保证作业的顺利进行。

2.3 工艺相对复杂

为完成爆破作业，应结合矿区实际情况，对各项工艺进行控制，从而保证施工的合理，控制安全隐患。起爆前，要做好钻孔施工，钻孔施工因为岩层容易卡钻，所以为确保成孔率，就要在炮孔中，加入泥土，用以辅助成孔，进而保证钻孔的顺利完成。

装药过程中，由于本矿区为减少人工作业的风险，提高装药的效率，使用机械装药的方式，有效提高了工艺的安全系数。应在炮孔周边设置少许的药，并观察乳胶基质的外观和气泡颗粒，观察是否具有破乳的问题。另外，还要注意对炸药密度的检测，确保炸药的可靠性。如果密度检测合格，需要进一步对炸药的用量进行计算，通过计算确定每个炮孔的实际参数，确保炸药用量的合理。另外，为保证矿区爆破作业的安全，水孔应将输药软管的末端下到孔填塞段以下的0.5～1.0 m处。另外，为了保证起爆药包的安全，应注意装药速度过快的问题发生，从而保证施工工艺的顺利进行。施工的基本流程为：测量放线、炮孔定位、钻孔、验孔、装药、填塞、网路连接、起爆、爆后检查、清渣和挖运[2]。

本煤矿在实际的爆破作业中，严格按照上述爆破流程进行施工，有效提高了爆破作业的可靠性，降低了因为爆破作业不按照流程进行的施工问题，提高了施工的安全系数，符合实际工程的基本需求。

3 大型煤矿开采工程中的爆破器材选择

为保证爆破作业的顺利进行，本煤矿在爆破作业之前，对爆破器材进行了筛选，为提高施工的安全性和可靠性，本工程全面注意爆破器材的选择，确保爆破器材满足作业要求，满足开采需求。

3.1 器材选用

爆破作业是一个复杂的阶段，实际作业中应注意成本因素的影响，所以本矿区在实际爆破作业中，考虑到矿区爆破成本问题，从而对爆破器材进行初步选择。例如若选用普通塑料导爆管雷管与包装型乳化炸药进行配合工作，这样不仅装药的时间长，而且工艺进度也相对较为缓慢。同时，卷状的乳化炸药还存在不耦合的问题，这样就会导致炸药出现能量利用不充分的问题，进而导致爆破作业中，无法全面破开岩石，导致爆破作业后，出现大块岩石相对较多，影响后续工作。所以为了改变传统工艺方法缺点，本工程最初选用电雷管和混装乳化炸药作业模式，如此在实际的爆破作业中，避免了乳化基质的温度会使得塑料导爆管软化拉细，使传爆中断问题。另外，经试爆，80%爆破完成后，全区的大块率，虽然有所降低，但还不是特别明显。经分析这主要是因为电雷管的精确度不是特别高，且在每次爆破达到500个炮孔的作业中，延期会带来一些严重的问题，所以需要对电雷管进行控制。本矿区选择了具有流动性的混装乳化炸药和耐高温，高精度加强塑料数码电子雷管，有效降低了大块率，符合本工程的初期目标[3]。

所以，在实际的作业中，本矿区对雷管进行选择，选用了数码电子雷管，确保符合实际施工的需求，降低因导爆管耐温和电雷管延时误差带来的问题，保证导爆效率。为保证爆破作业的顺利进行，本矿区，对孔内管进行控制，延期范围为0～20 000 ms，炸药选用可实现全耦合的现场混装乳化炸药，炸药的密度控制在1.1～1.2 g/cm3，爆速为4 200～4 500 m/s。

另外，为了确保爆破材料的选择合理，需要预先进行相应的爆破试验。通过试验可以预先对爆破的基本情况，爆破的强度和爆破的效果进行判断，再根据结果对材料进行选择，从而保证材料的选择合理，能够符合实际作业的需求。本工程经过爆破试验，确认爆破材料符合工程需求，不仅能有效降低大块率，还能保证装药的效率，并且还具有较高的安全系数。

为确保爆破作业的顺利进行，在实际工作中应做到如下六点：

(1)成立领导小组，严把材料选择关。矿区领导应高度重视爆破材料的管理工作，结合安全制度，协调有关部门大力支持技术人员爆破材料的选择工作，落实材料选择前的人员培训，确保材料选择合理，能够满足实际施工需求。

(2)注意施工安全。应全面落实安全规范，确保每位工作人员都能熟知规范要求，从而保证材料选择时，能够注意从安全角度去选择施工材料，确保爆破作业的合理性，降低安全隐患。

(3)采购时的质量控制。为了降低爆破材料的质量问题，在材料的选择时，应做好爆破材料的质量控制。首先，要收集爆破材料的合格证书，确认爆破材料具有相应的爆破性能，并满足爆破作业的需求。同时，按照相应标准和公安部门管理要求设置爆破器材临时储存点，或贮存库，对爆破器材进行规范管理，每次使用时提交相应的申请书，确保爆破材料的合理分发[4]。

(4)注意爆破作业的基础控制，材料选择后，需要对炸药单耗，孔网参数进行确定，本工程中，结合多年的矿山开采经验，配合现场试爆，煤层爆破选取炸药的单耗为q=0.20～0.25 kg/m3，岩层爆破炸药单消耗为0.40～0.55 kg/m3。为进一步确保爆破材料的选择合理，还要对孔网参数进行控制。针对本矿区选择的混装乳化炸药，对孔网参数进行扩大，减少钻孔的工作量，减少钻孔作业带来的影响，从而实现爆破作业的快速进行。为提高孔网参数，应在不改变炮孔负担面积的前提下进行，本矿区选择梅花型的爆破方式进行布孔，从而满足爆破作业的基本需求。实际设计中，孔径D=150 mm，底盘抵抗线W=22.5～37.5 d，计算得到w=3.4～5.6 m，所以将W值进行预估，设置为4～6 m。

式中：m为孔密集系数，通常情况下，m可以取1.2～1.5。所以结合矿区的实际情况，将孔距设置为6～7 m，再将排距设置为4～5 m。如此则完成孔网设计，这样的设计方式可以保证所选取的材料正常工作，满足爆破作业的基本需求。

(5)施工安全控制。为了提高爆破作业的可靠性，保证爆破材料的选择合理，施工前需要做好爆破作业材料的控制，避免爆破作业材料受潮。另外，合理控制炸药温度，确保混装乳化炸药的可靠性。

(6)在传统井下煤矿作业中，瓦斯对爆破作业具有重大影响，必须根据瓦斯级别选择相适应的爆破器材。因为本煤矿全部采用露天开采爆破，瓦斯含量又是低含量，所以可以忽略瓦斯对爆破的影响。

4 结语

文章结合某一大型煤矿的实际情况，对大型煤矿开采作业中爆破材料的选择进行分析，主要对煤矿爆破作业中存在的难点进行分析，再详细地对爆破作业爆破材料的选择进行分析，通过分析，案例中选择了混装乳化炸药与数码电子雷管，如此，既可满足爆破作业的需求，还能控制大块率。满足煤矿开采爆破的需求，提高安全生产效率，降低安全隐患。