锡箔纸水袋注水爆破在汝箕沟采区的应用

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0226-02

神宁集团汝箕沟无烟煤分公司有大峰和汝箕沟两个露天采区，汝箕沟采区有羊齿、上一上二、阴坡、工广四个区段组成，采区面积7. 39km2。由于历史上小窑开采等原因，形成大面积火区，阻碍了露天生产的进度，给安全生产带了诸多困难。汝箕沟采区火区面积大约2.1 km2，其中羊齿火区和阴坡火区最为严重，羊齿火区面积10.7万m2，火区强火带面积4.2万m2，占火区面积的39% ，强火带最高温度在400°C--600 °C之间。近年来，汝箕沟分公司采取敷设多趟供水管路对火区进行灭火，取得了一定的成效。按照国家《爆破安全规程》规定：温度高于80°C的钻孔，严禁实施爆破；汝箕沟分公司作业规程规定：温度高于50°C的钻孔，不得实施爆破，温度在30°C ----50°C的钻孔，按异温区规定爆破。面对火区面积大，生产接续任务紧张，并且注水降温后钻孔温度不能一次性降到30°以下，即使降到30°以下10分钟后又反弹到30°以上，30°C---80°C的钻孔数量极多的生产状态，汝箕沟分公司穿爆队技术人员提出了锡箔纸水袋注水爆破在火区（30°C---80°C）中实施爆破的方法。

锡箔纸防水袋中的锡箔纸是由锡箔与玻璃纤维共同加工组成，锡箔纸防水袋从内到外依次由圆筒塑料袋、内层锡箔纸和外侧锡箔纸组成，底部采用热合机压缩封口。锡箔纸是耐高温材料，可以在500°C温度下整体结构不发生破坏，并且表面具有一定的热量反射作用，同时水袋中的玻璃纤维具有强度高、抗摩擦性能。锡箔纸防水袋注水后无明显的渗漏水现象。锡箔纸防水袋还具有快速降低钻孔温度，延缓钻孔壁温度向孔中热传导的作用。经过现场多次试验：在初始温度在150度以下钻孔使用锡箔纸防水袋注水后，孔内温度升高速率仅为1°/min。

锡箔纸防水袋直径制作成与钻孔直径大小相同，长度等同或略长于钻孔深度可根据现场钻孔深度裁剪。爆破材料主要有锡箔纸防水袋、直径90mm的2号岩石乳化炸药、导爆索、导爆管雷管、起爆器、热敏电阻测温仪。爆破前严格执行爆破设计前与装药前三人联合测温制，严格执行火区爆破每次爆破不能超过8个孔；每次爆破整个炮区装药时间不能超过3分钟；每次爆破整个炮区装药人员不能超过9人的规定。使用锡箔纸防水袋前必须确认钻孔温度在80°C以下，使用时打开锡箔水袋，用长木杆帮助锡箔水袋深入到孔底，固定好孔口锡箔水袋，往锡箔水袋中注水。

爆破参数及网路设计：1、台阶高度与炮孔直径的确定，根据汝箕沟采区现有采装设备和穿孔设备的性能和汝箕沟采区作业规程的规定，台阶高度为10米，钻孔直径D为140mm。

2、孔距与排距：根据汝箕沟采区作业规程中火区布孔为5*4米，布孔方式可根据地形为单排布孔或双排矩形布孔。

3、钻孔深度：钻孔深度h=台阶高度+超深=10+1.2=11.2米。地形发生变化时可调整钻孔深度，但钻孔深度不能大于12米。

4、炸药单耗的选取：由于汝箕沟采区岩层多为粗砂岩和中砂岩，普氏系数f在8～13之间，再加上高温火区长时间烧烤，裂隙较多，故此处炸药单耗q=0.4～0.45kg/m3，设计施工时可根据地形、岩性、裂隙的具体情况进行调整。

5、炮孔充填长度L的确定：根据炮孔充填长度的经验公式L>（20～25）D，此处选为25倍钻孔直径，充填长度L>3.5米，由于考虑火区爆破装药时间（包括充填）严格控制在3分钟，充填时间不能太长，因此炮孔充填长度L确定为3.5～4米之间。充填柱和封孔袋必须在装药前制作好，充填柱可用长1米左右水袋往里面灌注砂土和细砂，封孔袋使用编织袋填装砂土，充填柱和封孔袋均摆放在孔口附近，每个孔使用两个封孔袋将充填柱压实。

6、延米装药量：2#岩石乳化炸药的密度为0.95～1.3g/cm3，由于钻孔锡箔水袋注水后在水体中装药，因此选最小值0.95 g/cm3。钻孔直径为140mm锡箔水袋厚1mm，装药直径取138mm。延米装药量=π（13.8/2）2×100×0.95=14.2kg/m。延米装药量确定为14kg/m。

7、单孔装药量：anzhao近，制作号验公式，Q=qawh 式中q为炸药单耗，a为孔距，w为底盘抵抗线，h为装药长度。

8、装药结构的选取：由于2号岩石乳化炸药直径小于钻孔直径，故为不耦合装药装药结构，采用正向装药起爆的方式。

9、网路设计：单排孔时用导爆索连接为一字型，双排孔时用导爆索前后并联连接，后排孔用延时雷管延时。网路在装药前必须事先制作完毕。 火区爆破参数表

爆破震动安全控制：采区周边有居民区、建筑物，周边设备设施较多，需要对爆破震动对居民区、建筑物的安全距离进行验算。按照爆破震动速度控制标准和质点震动速度计算公式R=（K/V）1/аQ1/3 式中：

R――爆源中心到建筑物的距离（m），本工程最短距离为500m；

Q――爆破一段最大单响药量（K）；

V――建筑物的质点振动速度（M/s）；

K――与地质条件有关的系数，取K=250；

а――震动衰减径系数，取а=1.8。

周边有居民区、建筑物属非抗振砖厂建筑，根据振动安全允许值表，V取3M/s，计算出不同距离允许得一段最大单响药量如下表：

周边居民区、建筑物距离爆源中心的最小距离为500米，采用锡箔纸防水袋注水爆破施工最大单响药量是400kg，因此爆破震动对周边居民区、建筑物的震动在安全范围之内。

空气冲击波安全距离R=K*Q1/2=158.1米。

爆破飞石距离计算：飞石飞散距离与飞石的初始飞散速度有很大关系而其初始飞散速度与装药量关系很大，装药量与钻孔直径关系密切，因此采用孔径来衡量飞散距离公式如下：R=K D

式中K为安全系数，此处取1.5，D为直径炮孔mm。

R=210米。

经核算爆破震动、空气冲击波、爆破飞石的距离全部小于300米，李、离周边居民区、建筑物还有200米的缓冲地带，因此该爆破不会对周边居民区、建筑物、设备设施、人员造成伤害。

爆破飞石控制措施：当炸药量过大，个别钻孔抵抗线偏小，充填质量较差以及受地质构造影响装药位置不当易产生飞石，为避免产生飞石采取以下措施：

1、控制前排孔的实际底盘抵抗线W，抵抗线变小时，装药量可适当减少。

2、选择爆破安全距离最大的方向为临空面方向，使个别飞石按指定方向分散到一定范围。

3、做好穿孔记录，摸清地质构造，改变装药结构，防治爆破气体沿软弱夹层冲出。

4、控制充填质量，充填长度控制在3.5米以上，封口的编织袋一定把孔口封实。

爆破噪音和冲击波控制：

1、尽量提高炸药爆炸能量的利用率，减少形成空气冲击波的能量，从而最大限度的降低空气冲击波的强度。

2、合理确定爆破参数，选择合理的微差网路和微差间隔时间，保证岩石能充分松动，消除夹制爆破。

3、杜绝药包爆破。

有毒气体的控制：

1、不使用过期变质的炸药。

2、加强炸药的防水防潮，保证充填长度和质量，避免炸药的不完全反应。

3、待炮烟散尽后，人员才可进入爆破现场，防治炮烟中毒。

4、在有空巷区和煤层上平台穿孔后，装药前必须对每孔的深度、孔内有害气体进行测量，当有害气体超标时先进行排放，排放达标后才能装药。

锡箔纸水袋注水爆破与PVC管爆破相比具有安全性高，成本低，操作简单方便，装药量增减易操作，在装药过程中不容易卡堵。锡箔纸水袋注水爆破与深孔微差爆破（常温区）相比有一次爆破岩石量少，爆破质量差，产生大块岩石、岩墙和拉底多等缺点，锡箔纸水袋注水爆破是松动爆破，爆破后使用挖掘机强力采装。因此锡箔纸水袋注水爆破使用钻孔温度在30°C---80°C的火区特殊区域爆破应用。

时贵祥 1965年出生 神华宁夏煤业集团汝箕沟分公司 工程师

参考文献

《葛洲坝易普力 公司锡箔纸水袋注水爆破方案》 余旭东