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煤矿井下采掘工作面爆破安全技术讨论

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煤矿爆破与安全

题 目:煤矿井下采掘工作面爆破安全技术讨论

学 院: 矿业学院

专 业: 采矿工程

班 级: 采矿093班

学 号: 0908010199

学生姓名: 伍 豪 元

指导教师: 张 义 平

2012年7月1日

煤矿采掘工作面爆破安全性技术讨论

伍豪元

(贵州大学矿业学院采矿工程093班,学号0908010199 指导老师:张义平)

【摘要】分析了近些年来我国煤矿企业在煤矿采掘工作面中所发生爆破事故的重要原因,根据大量的现场调查资料,并且提出一些解决煤矿井下采掘工作面爆破事故的措施,指出炸药爆燃、炮泥封堵长度不够、巷道贯通措施不利和残药爆炸等是爆破事故产生的主要原因;最后应用事故树理论研究了爆破事故产生的原因。就煤矿井下爆破关于一炮三检制和联锁爆破制、反向爆破作业、采煤、掘进工作面的分次起爆作业、水炮泥的使用、浅眼爆破作业、爆破警戒和爆破安全隔离等六个方面进行了技术操作方面的阐述,为安全生产提供了爆破方面从应用效果、试验过程以及基本组成等等方面对其进行了一定的研究。爆破作业被广泛应用于井下采掘生产过程中,由于管理不严,安全存在疏忽就导致事故发生。实践证明,部份煤矿连续发生该类事故,就是疏忽大意、火工物品管理不严造成的。导致爆破事故主观原因成分较客观原因成分要多。但只要加强管理,发挥主观能动性,就可以杜绝该类事故的发生。

【关键词】:采掘进工作面 爆破事故 安全技术措施 实践证明 爆破警戒

引言

伴随着社会的不断进步。经济得到了快速发展。人们生活水平有了很大提升。这也在一定程度上促进了煤矿企业的兴起。在整个煤矿企业施工过程中。工作面的爆破安全性关系到了人们的生命安全和整个国家的财产安全。近些年来,煤矿采掘工作面爆破出现的安全事故比比皆是。这就说明了煤矿采掘工作面爆破安全性必须引起我们的高度重视,下面,就对煤矿采掘工作面爆破安全性技术进一步的探讨。

一、煤矿采掘工作面爆破事故产生的原因

通过对近些年来煤矿采掘工作面中产生的爆破事故进行分析。对煤矿企业爆破在工作面现场爆破事故的原因以及使用情况进行剖析。总结出了以下几点煤矿采掘工作面爆破的原因:

1.煤矿井下的特殊环境及爆破器材

在煤矿井下爆破落煤和掘进工作面时时刻刻伴随着瓦斯的涌出,爆破作业经常是在有瓦斯和煤尘爆炸危险的区域进行的。根据统计,在煤矿井下含有瓦斯和煤尘的工作地点,40%以上的事故是由爆破作业引起的。除此之外,爆破作业的不安全还会引起水灾、爆破飞石和残药爆炸等事故。

(1)残药爆炸事故

炮孔内拒爆的雷管是很危险的,在很少的冲击功(4焦耳)的机械作用下就能爆炸。而普通凿岩机(如YT24和YT23)的冲击功都大于60焦耳。在雷管中最为敏感的部位是电发火头。在加强帽以下的起爆药和猛炸药_能承受66焦耳的冲击功。铁法矿务局某矿在平巷掘进中,某次爆破其中有一个底眼末爆炸,而在下一循环的打眼作业前,没能仔细检查残眼,结果钎头打到了残药中的雷管,并引起残药爆炸,致使两名打眼工双目失明。1977年12月某矿在竖井掘进扩邦打眼作业中,打入残眼,引起残药爆炸,当场两名掘进工死亡。分析电雷管拒爆有以下几种原因,第一,在有淋水工作面使用非抗水普通纸壳雷管,例如阜新矿务局某主井掘进中,采用普通纸壳秒延期电雷管,每次爆破炮孔总数65个左右,经常有10个左右雷管拒爆,最多一次拒爆雷管多达28个,占雷管总数50%;第二个原因是炮孔数目过多,起爆网路的连接方法不合理,某些雷管电流过小而拒爆;第三个原因是雷管本身的质量问题,如中途熄火,起爆能力不够和贮存期过长雷管受潮等。

(2)炮泥封堵长度问题

炮泥的堵塞质量和长度直接影响到爆破效果和爆破安全。因为炮泥能阻止爆炸气体自炮孔逸出,增加爆炸应力波的作用时间和冲量,从而影响岩石的破碎过程和炸药能量利用率,在有瓦斯爆炸的工作面,炮泥除降低爆炸气体逸出自由面时的温度和压力外,还会起着阻止灼热固体颗粒(如雷管壳碎片)从炮孔内飞出的作用。

根据1953年至1962年事故统计分析,由爆破作业引起的52起瓦斯爆炸事故中,有23起是由于炮泥封堵长度不够而正向喷出火焰引起的,占总数的44%。鸡西矿务局某矿开拓区,1990年12月22日,某掘进工作面,炮孔深度1.2米,炮孔数目7至9个,每孔装药3—4卷,姜药长度600—800mm,炮泥长度150mm,由于工作遇断层瓦斯增大,风筒断路造成瓦斯积聚,而炮泥封堵长度比较短,也没按作业规程规定使用水炮泥,这样,爆破时炸药打筒产生火花,导致局部瓦斯爆炸,造成直接经济损失30余万元。煤矿安全规程规定,炮眼深度为0.6—1米时,封泥长度不得小于炮孔长度的1/2,炮眼长度超过l米时,封泥长度不得大小于0.5米。

(3)巷道贯通爆破作业问题

在井巷工程中经常会遇到正在掘进施工中的巷道与另一条已施工巷道的贯通问题,如果井下测量工程有误或者贯通爆破安全技术措施不得利,就会发生爆破伤人,崩坏机械设备,乃至引起瓦斯煤尘爆炸事故。煤矿安全规定,当贯通的两个工作面距15米时,地测部门必须事先下达通知书,并且只准从一个工作面向前爆破施工,同时,在另一个工作面必须在爆破前检查瓦斯。只有在两个工作面的瓦斯浓度都在1%以下时,在掘进工作面方可装药爆破,并且在两个工作面必须设专人警戒。

1958年9月16日,北票矿务局某矿因测量不准,并且在爆破前没有检查贯通点瓦斯,爆破后引起瓦斯爆炸。1962年,鹤壁矿务局某矿掘进回风顺槽,在贯通前,一个工作面停止作业,因局扇无人管理积存瓦斯,另一个工作面贯通爆破时,引起瓦斯爆炸。

(4)分次爆破问题

在有瓦斯爆炸危险的工作面,以瞬发爆破最为安全。煤矿安全规程规定,在有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面雷管的总延期时间不应超过130毫秒。严禁一次装药,分次起爆。分次爆破在有瓦斯工作面是相当危险的,其原因之一就是先爆的炮孔中的药包极易在未爆炮孔周围产生较大的爆破裂缝,二次爆破的爆炸火焰从裂缝中喷出,引起瓦斯爆炸;其二是尽管工作面采取通风方法排出工作面瓦斯;但局部仍然积存有一定量的瓦斯,这样从裂缝中喷出的火焰就会引起瓦斯爆炸。

根据英国统计资料,由爆破作业引起的瓦斯爆炸事故中,二次爆破引发的瓦斯爆炸事故约占75%,在我国约占65%。1970年5月,双鸭山矿务局某矿,在回采工作面一次装药分次爆破,第一次爆破前检查瓦斯浓度不超过1%,而当第三次爆破时引起瓦斯爆炸。双鸭山矿务局某矿掘进工作面,1987年7月2日一次装药两次爆破,两次爆破的间隔时间不足五分钟,工作面的瓦斯未得到充分稀释,又没有执行一炮三检制度(装药前、爆破前和放炮后必须检查瓦斯),违章爆破,引起瓦斯爆炸,死亡12人,直接经济损失18.8万元。分次爆破容易引起瓦斯爆炸,而裸露爆破即放明炮更容易引起瓦斯和煤尘爆炸。1984年5月5日,鹤岗矿务局某矿采煤工作面,放明炮引起煤尘爆炸,死亡10人:部分巷道支架被摧垮,经济损失14万元。又如,1986年3月13日,阜新矿务局某矿在煤仓内用大量炸药连续放明炮,每次药量7—8个被简炸药,炸药爆炸产生火花引起局部瓦斯和煤尘爆炸,死亡3人,重伤7人。

(5)爆破安全距离问题

炸药爆炸后在巷道内会产生空气冲击波和爆破飞石,空气冲击波和飞石直接威胁着工人的生命安全和机械设备的安全。

根据作用到人体上的最大危险冲击波波头压力不应超过0.09MPa的原则,当药量已知时,就可以计算出保证人身安全的可靠冲击波距离。除了人员不受冲击波的危害之外,还必须保证人员不遭到爆破飞石的伤害。为了保证人员不受爆破飞石伤害,煤矿安全规程规定,放炮员必须在有掩护的安全地点进行放炮。掩护点到放炮工作面的安全距离,由矿务局根据具体条件规定。

1980年澄合矿务局某矿直线放炮距离92米,放炮员没在有掩护地点放炮,结果爆破崩死一人,伤3人。1984年4月2日,鸡西矿务局某矿掘进工作时,拉底爆破时爆破母线只有13.5米,长度不够,便将完好的毫秒电雷管脚线打开作为母线,联接在放炮器的一端。当起爆拉底炮时,联结在放炮器一端的电雷管同时爆炸,引爆了爆点处堆放的炸药(约6—9kg),使在此周围的5名工人全部遇难。

2.近十几年来起爆技术并没有本质发展

近些年来。在煤矿采掘面工作中所使用的爆破器制造的理念仅仅适用于起爆。并且有一种起爆安全的理念。近十几年来起爆技术的落后。无法实现人员连锁控制、地点控制,不能控制冲能,不能根据现场瓦斯、煤尘、风速、人员等自动控制放炮作业。直接导致了煤矿采掘工作面爆破工作中的违章操作情况屡屡出现。

3.相关的国家爆破管理制度、章程不能得到有效实施

有些国家制定的爆破管理章程和制度由于其实施步骤复杂繁多。很多章程制度也不容易被人们记住。再加上目前我国的相关管理技术,一直停留在手传手、口传口原始的阶段和水平中,在没有一种行之有效的监督手段背景下面。煤矿采掘的工人也就很容易进行违规违章操作。

二、解决煤矿采掘工作面爆破安全问题的探讨

为了提升我国煤矿采掘工作面爆破的安全性。对煤矿采掘工作面爆破技术进行了一定的思考和研究。下面,就对其进行探讨。

1.煤矿采掘工作面爆破安全性技术系统基本思路

所进行的煤矿采掘工作面爆破安全性技术系统基本的思路就是坚持本质安全这一思想和理念。统领工作面爆破设施组合配套系统、选型以及设计制造等,从系统和设备两方面确立出不安全就不能够进行爆破的这一本质安全理念。保证了井下的煤矿采掘工作面爆破标准化、程序化的操作。从根本上将煤矿采掘工作面爆破事故发生遏制住。在2009年4月至7月之间。煤矿采掘工作面爆破的安全性技术系统已经在一些地区进行了爆破试验。在2009年8月。爆破安全系统也进行了推广和使用。从整个煤矿采掘工作面爆破安全系统进行爆破过程中所获得的效果和检测得出的数据来看。煤矿采掘工作面爆破安全系统已经取得了以下应用效果:采掘工作面的爆破安全系统应用和开发使得煤矿采掘工作面的爆破管理。从人为控制转变成为了硬件机器控制。并且切实的落实了三人连锁爆破制度和一炮三检制度。对爆破员操作的行为进行了规范,最终实现了煤矿采掘工作面爆破系统没有违章、违规的规范性管理。

2.一炮三检制和联锁爆破制

瓦斯矿井中的爆破作业,必须在现场执行“一炮三检制”。“一炮三检制”就是指在采掘工作面装药前、爆破前和爆破后必须在现场检查瓦斯,爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时,严禁装药、爆破。爆破后瓦斯浓度达到1%时,必须立即处理,严禁用电钻打眼。执行“一炮三检制”是为了加强爆破前瓦斯检查,防止漏检,避免在瓦斯超限情况下爆破的主要措施。

联锁爆破制即爆破员进入爆破工作面时先将发爆器交给现场班(组)长,由班(组)长将发爆器锁入存放发爆器的箱子内,箱子的钥匙必须由班(组)长随身携带,发爆器的钥匙则必须由爆破员随身携带。爆破前,检查瓦斯,班(组)长负责派人警戒、并检查警戒人员到位情况,检查顶板支护、工作面人员撤离情况并清点人数,确认无误后将发爆器取出交给爆破员,爆破员发出爆破口哨后进行爆破。此过程由现场安全员或瓦斯检查员监督执行。“联锁爆破制”的执行人员,在低瓦斯矿井和高瓦斯矿井的低瓦斯区域为班组长,安全员和爆破员;在煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井和低瓦斯矿井的高瓦斯区域,则为班组长、瓦斯检查员和爆破员。执行“联锁爆破制”,能够防止爆破作业混乱、警戒不严和警戒不落实造成爆破崩人事故。爆破前认真检查顶板与支架情况,可以避免因爆破而引起冒顶事故。

3.反向爆破作业

在高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面采用毫秒爆破时,若采用反向起爆,必须制定安全技术措施。装药结构对爆破效果和爆破安全影响很大,从传爆方向来看,反向装药爆破传爆方向指向炮眼口,易从炮眼口喷火引起瓦斯、煤尘爆炸,认为正向装药爆破比反向装药爆破安全。但只要充填足够长度的炮泥,反向装药爆破的安全性会有较大的提高。从爆破效果来看,反向装药爆破传爆方向和岩石移动方向一致,反向装药比正向装药爆破效果好。采用毫秒爆破时,从引起“带炮”现象来看,反向装药爆破比正向装药爆破安全。

采用反向起爆必须符合下列要求:严禁使用硬化到不能用手揉松的硝酸铵类炸药,也严禁使用破乳和硬化到不能用手揉松的乳化炸药;潮湿或有水的炮眼应用抗水炸药;严禁装“垫药”;必须使药卷聚能穴方向一致,都朝向眼口的传爆方向;不得装错电雷管的段数;坍塌,变形、有裂缝或用过的炮眼严禁装药;大力推广使用高安全度的“含水炸药”。还需要注意以下几点:药卷的聚能穴方向要正确(有的矿井现在还使用硝铵炸药);雷管角线的检查(电阻检查和破损检查以及角线连线检查);起爆器的检查;装药人员的培训等等。反向装 药比正向装 药更安全(反向装药比正向装药引起瓦斯爆炸的可能性更小),唯一需要注意的是瞎 炮的处理,一定严格按照《煤矿安全规程》相关规定进行,不可用压风吹,不可套残眼等等。

4.采煤、掘进工作面的分次起爆作业

在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面,应采用毫秒爆破。在掘进工作面应全断面一次起爆,不能全断面一次起爆的,必须采取安全措施;在采煤工作面,可分组装药,但一组装药必须一次起爆。采煤工作面的分次起爆必须符合下列要求:因受爆破后瓦斯涌出量、顶板管理和出煤设备能力的制约,有些采煤工作面实行一组装药一次起爆确有困难时,可采用一次打眼,间隔分组一次装药,分组起爆。分组装药的间隔距离不得小于2m。为防止间隔区间的未装药炮眼在爆破时受挤压变形,可在炮眼中插上炮棍,最后视分组情况,再把间隔区间内的炮眼装上药卷进行爆破。炮采工作面采用平行作业时,装药距钻眼的距离不得少于5m,装药距割煤的距离不得少于5m,工作面回柱放顶期间不得装药、爆破。掘进工作面的分次起爆必须符合下列要求:严禁全断面一次装药分次起爆;任何情况下都严禁边。钻眼边装药;炮眼深脚线不够长(脚线露不出眼外),必须接长脚线,两根脚线错开联接,并用胶布包好;每次爆破,最小抵抗线必须符合规程的规定。瓦斯涌出量大的采掘工作面要严格控制一次爆破作业的数量,防止爆破作业后瓦斯大量涌出,造成瓦斯聚积超限而引起事故。

5.水炮泥的使用

水炮泥是将水注入筒状聚乙烯塑料袋并封口而制成的充填材料。当炮眼内的炸药爆炸时,水炮泥内的水吸收大量的热量,起到降低爆温、缩短爆炸火焰延续时间的作用,从而减少了引爆瓦斯或煤尘的可能性,有利于煤矿生产安全。水炮泥形成的水幕,能降尘、吸收有毒有害气体,有利于井下作业环境的改善。井下爆破作业使用水炮泥时必须符合下列要求:炮眼深度<115m时,使用水炮泥不得少于1个水炮泥外粘土炮泥封泥长度不得<115m;炮眼深度>115m时,使用水炮泥不得少于2个,水炮泥外粘土炮泥长度不得<0.20m。

6.浅眼爆破作业

炮眼深度<0.6m时,严禁装药、爆破;在特殊条件下,如卧底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时,炮眼深度可以<0.6m,但必须制定安全措施。浅眼爆破每孔装药量不得超过150g;炮眼必须封满封实炮泥;爆破前,必须在爆破作业地点附近20m内洒水降尘并检查瓦斯,瓦斯浓度达到1%时严禁装药、爆破;爆破前,检查并加固爆破地点附近10m内的支架;爆破时,必须布置好警戒并有班组长在现场指挥;严禁裸露爆破。炮眼深度小于0.6m时,不得装药、起爆;当炮眼深度为0.6~1.0m时,封泥长度不得少于眼深的1/2;当炮眼深度超过1.0m时,封泥长度不得小于0.5m。

7.爆破警戒和爆破安全隔离

爆破前,班组长必须亲自布置专人在警戒线和可能进入爆破地点的所有通路上担任警戒工作。警戒人员必须在安全地点警戒。警戒线处应设置警戒牌、栏杆或拉绳。起爆地点到爆破地点的距离必须在作业规程中具体规定。爆破警戒要求:人员全部撤离到警戒线以外,并设专人警戒,班组长负责撤人和警戒;可能通向爆破地点的通路上,一律设警戒,炮工负责一路警戒;两掘进工作面贯通相距20m爆破时,另一掘进工作面必须设警戒;警戒线应用绳子拦好,并挂牌,牌子上写“现在爆破,禁止入内”的字样,执行爆破作业警戒人、警戒绳、警戒牌三警戒制度。爆破安全距离(爆破母线长度),采煤工作面不得<30m;如采煤工作面有夹石或夹矸时不得<50m。煤层巷道掘进工作面不得<75m;煤层巷道掘工作面有一个直角弯时不得<50m。煤层巷道掘进上山工作面不得<100m;煤层巷道掘进上山工作面有一直角弯时不得<75m。岩石巷道、半煤岩巷道掘进工作面不得<200m,并设有遮挡物;岩石巷道、半煤岩巷道掘进工作面有一个直角弯时不得<100m。岩石巷道、半煤岩巷道掘进上山工作面不得<250m,并设遮挡物;岩石巷道、半煤岩巷道掘进上山工作面有一个直角弯时不得<100m。

三、结束语

首先从近十几年来起爆技术并没有本质发展、相关的国家爆破管理制度、章程不能得到有效实施这两个方面阐述了煤矿采掘工作面爆破事故产生的原因。又从煤矿采掘工作面爆破安全性技术系统基本思路、煤矿采掘工作面爆破安全系统构成以及煤矿采掘工作面爆破安全系统的应用效果这三个方面对煤矿采掘工作面爆破安全性技术系统进行了探讨。进行以上探究的目的就在于希望人们在煤矿采掘工作面中能够将其进行应用。提出了一些解决煤矿井下采掘工作面爆破提技术措施。提高煤矿采掘工作面爆破的安全性。绝大多数爆破事故的教训也说明,不懂得安全爆破技术和缺乏煤矿安全生产知识,忽视安全生产,不遵守各种规程的规定,违章作业,是发生煤矿安全事故的主要原因。因此,加强安全教育培训和提高安全爆破技术水平,是减少煤矿安全事故,保证煤矿安全生产的重要措施。从煤矿采掘工作面爆破安全性技术系统基本思路,并且切实的落实了三人连锁爆破制度和一炮三检制度。对爆破员操作的行为进行了规范,最终实现了煤矿采掘工作面爆破系统没有违章、违规的规范性管理。执行“一炮三检制”是为了加强爆破前瓦斯检查,防止漏检,避免在瓦斯超限情况下爆破的主要措施。防止爆破作业后瓦斯大量涌出,造成瓦斯聚积超限而引起事故。水炮泥的封堵长度,装药情况,安全起爆距离等。

1.井下爆破工作面必须有专职或兼职的爆破人员担任,爆破员必须严格培训,经考核合格,获得爆破操作资格证书,并熟悉爆炸材料性能。

2.井下每个采掘工作面应固定一名爆破工,爆破作业必须严格执行“一炮三检”制度。

3.井下每个采掘工作面爆破作业时都必须在作业规程中编写爆破说明书,爆破工必须依照说明书爆破作业。

4.所使用的炸药必须符合煤矿许用。

【参考文献】

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[8]《井巷工程》 东兆星,吴士良主编 中国矿业大学出版社,2009.7

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