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1、April, 2012,PRESENTED BY LIU BIN, PCA_APG,E-COMMERCE,煤矿爆破安全管理 湘潭大学能源工程学院,个人简介,主讲人：谭新高 国家注册一级建造师(建筑工程、矿业工程） 湖南省安监局煤矿安全生产专家 湘潭市建筑工程招投标专家评委 副教授、采矿高级工程师 中国矿业大学蒋承林教授科研团队成员 湘潭大学采矿研究所所长 主要成果： 正在主编：生产矿井立井垮塌修复治理标准行业标准、矿井建井排水技术规范国家标准、“煤矿井下智能发爆器” 正向国家专利局申请发明专利。 联系方式： 电话：18627323891 Q Q：108345245,自从人类发明了炸药，它就被广
2、泛的应用于许多领域。炸药在煤矿的使用，让煤矿告别了原始的开采方式，使广大矿工从繁重的劳动中解脱出来，也使煤矿得到了迅速发展。但是，炸药也给煤矿和煤矿工人带来了许多灾难。爆破崩人、炮烟熏人、爆破引起瓦斯、煤尘爆炸、引起矿井火灾等等事故层出不穷。例如：2004年11月28日，陕西省陈家山煤矿瓦斯爆炸，死亡166人；2005年3月19日，山西省细水煤矿瓦斯爆炸，死亡72人；2005年11月27日，黑龙江东风煤矿煤尘爆炸，死亡171人，都是放炮引发的特重大事故。 2010年6月21日1时40分，河南平顶山兴东二矿井下火药库炸药爆炸事故，造成47人死亡。,序,2013年12月18日，湘煤集团金竹山矿业有
3、限公司土朱煤矿，下午六点，发生一起爆炸事故，22采区-85水平有216队与212队两个工作面在作业，因放炮线接反，212队放炮，接了216的放炮线，导致正在工作的216队误炸，造成张光兵，陈华松两人死亡。这是一起典型的安全责任不落实导致的爆炸事故。 时隔刚好三个月，今年3月17日16时，仍为金竹山矿业公司土朱煤矿的21采区-220水平中石门在出班放炮时发生煤与瓦斯突出，风流逆向至-185绞车房发生瓦斯爆炸，造成4人死亡、6人受伤。,序,引 言,矿井生产采掘平衡,破岩技术,井巷工程作为煤矿工作的重要一环，其内容概括起来为：一个中心，两个基本点。 一个中心：以安全、快速、优质、高效、低耗完成巷道、
4、硐室施工，保证矿井生产采掘平衡。 两个基本点：一是破岩技术；二是巷道支护技术。,巷道支护技术,引 言,3,一、破岩方式 1、机械破岩 （发展方向）,2、爆破破岩 （目前常用方式） 1）普通爆破 2）控制爆破,引 言,3,二、巷道支护 1、传统支护方式 1）棚式支架 2）石材整体式支架,2、现代支护方式 1）可缩性金属支架 2）锚喷支护 3）联合支护,炮 掘 工 艺 流 程,炮掘工艺流程,1、准备工作 2、钻眼 3、装药、联线 4、起爆 5、通风除尘 6、装岩、运输 7、支护 8、掘砌水沟、安装管缆,炮掘工艺流程主要包括以下几个方面的内容:,1 准备工作 1.1 检查 内容：1）检查处理顶、帮的
5、活石与浮石； 2）靠近工作面的支架要打紧打牢； 3）检查凿岩机及水、气管路； 4）工人做好个人防护。 1.2 定向 中线：确定巷道方向（直线段：三点延线法；激光指向仪） 腰线：决定巷道坡度（半圆仪）,准 备 工 作,2 钻眼 破岩是掘进工作的基本任务之一。井巷掘进破岩常用的方法有机械破岩和钻眼爆破两种。 钻眼就是利用煤电钻或风钻在煤岩层中进行钻眼，用来装入炸药和起爆药。打眼对爆破工作影响很大，它不仅会影响爆破效果，同时，对安全生产也至关重要。因此，我们必须予以高度重视。,钻 眼,钻眼时，必须按照爆破说明书的要求逐个将炮眼打准、打好。无论是炮眼深度还是炮眼角度都要符合要求。炮眼内如果发现有异状：
6、温度忽高忽低，或有显著瓦斯涌出，或煤岩松散、顶钻和透老空等情况时，要立即想到，这很可能就是事故发生前的预兆，要果断停止爆破作业，千万不可冒险蛮干！,钻 眼,钻眼机械按使用的动力不同，分气动凿岩机、电动凿岩机、液压和内燃凿岩机。按破岩机理可分为：冲击式、旋转式和冲击旋转式三类。 冲击式凿岩机械，按安设与推进方式可分为：手持式、气腿式、向上式和导轨式四种；按冲击频率分，风动凿岩机可分为低频、中频和高频的三种。,钻 眼,2.1 炮眼布置 巷道掘进的爆破工作是在只有一个自由面的狭小工作面上进行的，因此要达到理想爆破效果，必须将各种不同作用的炮眼合理地布置在相应位置上，使每个炮眼都能起到应有的爆破作用。
7、,钻 眼,掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类，其爆破顺序必须是延期起爆，即先掏槽服其次辅助眼。最后周边眼从保证爆破效果。 掏槽眼 其布置方式分直眼掏槽、斜眼掏槽和混合掏槽。 辅助眼 大量崩落岩石，同时扩大自由面。 周边眼 在光面爆破中，周边眼的眼痕率应不小于50%。,钻 眼,2.1.1 掏槽眼 掏槽眼的作用是首先将工作面上某部分岩石破碎下来，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其他炮眼爆破创造有利条件，以提高爆破效率。掏槽效果的好坏对每次循环进尺起着决定性的作用，实际工作中有时会产生炮眼利用率过低或崩倒支架的现象，多数是由于掏槽布置不当所致。因此，讨论工作面
8、炮眼的合理布置，关键是掏槽眼的布置方法。,钻 眼,掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处，这样便于打眼时掌握方向，并使其他多数炮眼在崩落岩石时能借助于岩石的自重，有利于崩落岩石。在掘进断面中如果存在有显著易爆的软弱岩层时，应将掏槽眼布置在这些软弱岩层中。 目前我国煤矿巷道常用的掏槽方式，按照掏槽眼的方向可分为三大类，即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。,钻 眼,1、斜眼掏槽 特点：可以充分利用自由面；但倾斜炮眼深度受到巷道断面尺寸的限制。这种掏槽眼又可分扇形掏槽、楔形掏槽和锥形掏槽三种。,钻 眼,2、直眼掏槽 特点：所有掏槽眼都垂直于工作面；一般留有不装药的空眼。分直线掏槽、螺旋掏槽、角柱式掏槽
9、、菱形掏槽和五星掏槽几种。,钻 眼,3、混合掏槽 特点：为了加强直眼掏槽的抛碴力和提高炮眼的利用率，形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式掏槽。,钻 眼,2.1.2 辅助眼 辅助眼（又叫崩落眼）：是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼，它布置在掏槽眼和周边眼之间。其布置原则是充分利用掏槽眼所创造的自由面，最大限度地爆破岩石。,钻 眼,2.1.3 周边眼 周边眼：布置是控制巷道形成的关键。 其眼口中心都应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上，眼底应稍向轮廓线外倾斜，一般不超过0.10.15，便于在下循环打眼时钻机有足够的工作空间，同时尽量减少超挖量。眼间距必须符合光面爆破的要求，为靠近周边眼的二
10、圈辅助眼创造条件，使其爆破后，周边眼有最好的光面爆破预留层，使留下的岩层厚度等于光面爆破的抵抗线。,钻 眼,装药、联线,3 装药、联线 3.1 矿用炸药 炸药是具备化学爆炸条件的物质。在外界能量作用下，自身能够进行高速化学反应并产生大量高温、高压气体和热量的物质。 其主要特性 1、具有相对稳定性和化学爆炸性 2、在微小的体积中蕴藏有巨大的能量 3、能够依靠自身的氧实现爆炸反应,矿用炸药：指适用于采掘工程的炸药。它应符合以下要求： 1）具有较低的机械感度和适度的起爆感度； 2）爆炸性能好，具有足够的爆炸威力，以满足不同岩石的爆破需要； 3）其组分配比应达到零氧平衡或接近零氧平衡； 4）有适当的稳
11、定贮存期，在规定的贮存期间内，不应变质失效； 5）原料来源广泛，价格便宜； 6）加工工艺简单，操作安全。,装药、联线,炸药爆炸感度：指炸药在外界起爆能的作用下发生爆炸的难易程度。感度的高低以激发炸药爆炸反应所需起爆能的大小来衡量。炸药起爆时所需起爆能越小，表示炸药感度越高，反之，所需起爆能越大，则表示炸药感度越低。炸药的感度可分为热感度、机械感度、爆炸能感度、静电感度、殉爆感度这五个方面。,装药、联线,炸药起爆能的形式 1、机械能 2、热能 3、爆炸能 井下爆破工程常用的起爆能有爆炸能和热能，如电雷管和煤矿许用导爆索等。煤矿井下禁止使用火雷管、导火索和普通导爆索！,装药、联线,机械能 机械能是
12、利用冲击或摩擦等机械能使炸药分子间产生剧烈的相对运动，并在瞬间使机械能迅速转化为热能，使炸药起爆。这种起爆能因为不安全、不方便，工业上很少采用。 因此，在炸药的储存、运输和使用中必须充分考虑机械能引起爆炸的可能，防止意外事故的发生。,装药、联线,热能 热能是利用加热作用如火焰、火星、电热等形式使炸药起爆，这是一种基本形式。工业中使用的火焰起爆（导火索）和电阻热起爆（电雷管）就属于此类。 所以，在炸药的储存、运输和使用中必须远离热源！,装药、联线,我国煤矿目前使用的矿用炸药，主要是铵梯炸药。新出现的一些炸药品种，如水胶炸药、乳化炸药、离子交换炸药、被筒炸药等，以其安全可靠，更适合矿山使用的特点而
13、得到推广。 矿用炸药分为三大类，第一类为煤矿许用炸药经国家检测机关按特定的试验合格，允许在井下有瓦斯、煤尘爆炸危险条件下爆破作业时使用的炸药为煤矿许用炸药；第二类为岩石炸药；第三类为露天爆破工程中使用的炸药。,装药、联线,1、煤矿许用炸药的安全等级 煤矿许用炸药的安全等级是指在特定条件下，炸药爆炸时对瓦斯煤尘的引爆能力而言的。 我国煤矿许用安全等级分为五级。 一、二级适用于瓦斯矿井，三级适用于高瓦斯矿井，四级适用于煤与瓦斯突出矿井，五级适用于溜煤眼爆破和石门揭开瓦斯突出煤层。,装药、联线,煤矿安全规程规定： 瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。 瓦斯矿井的煤层采掘
14、工作面、半煤岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。 高瓦斯矿井、瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。有煤（岩）与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。 严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。同一工作面不得使用2种不同品种的炸药！,装药、联线,2、煤矿许用炸药的选用 （1）煤矿许用煤矿铵梯炸药。 煤矿铵梯炸药的品种有：1、2、3号，号越小威力越大，号越大安全性越好。2号、3号普遍使用 。 2号用于瓦斯矿井的岩巷掘进 3号用于瓦斯矿井的煤巷掘进与回采工作面 （2）煤矿许用水胶炸药。 水胶炸药是由硝酸铵为主的水溶液作为
15、氧化剂，以硝酸钾铵外加胶凝剂、密度调节剂和交联剂制成的含水炸药。按其对瓦斯的安全性分五级，常用的有一级和三级两种。,装药、联线,（3）煤矿许用乳化炸药 按其对瓦斯的安全性分五级，现生产的有二、三、四级。 （4）被筒炸药 它是以爆轰性能较好的煤矿铵梯炸药为药芯，其外部包裹一层用消焰剂做成的“安全被筒”形成的药卷。具有较高的安全性能，但威力不大。可用于突出矿井，但其生产工艺较复杂，药卷直径较大，容易吸潮，且装药时被筒容易破裂，药包之间不易传爆，一般只用于堵塞的溜煤眼或煤仓的爆破。 （5）离子交换炸药 这是我国现有煤矿许用炸药中安全性能最高的品种，特别适用于有煤与瓦斯突出危险的工作面。,装药、联线,
16、3、铵梯炸药的组成成分与氧平衡 组成：铵梯炸药它是以硝酸铵作为氧化剂和以梯恩梯作为敏感剂为主要成分，加入木粉、石蜡或沥青、食盐等，按一定配比组成的混合炸药。 炸药的氧平衡：炸药主要由C、H、O、N四种元素组成。爆炸时绝大部分是氧化反应，而且所需的氧来自炸药本身，这就发生了一个炸药中所含氧量够不够将C、H元素完全氧化的问题。根据炸药中氧含量的多少，可以分为： 1）零氧平衡 2）正氧平衡 3）负氧平衡,装药、联线,4、炸药选用注意事项 1）煤矿铵梯炸药必须按照矿井瓦斯等级选用； 2）含水超过0.5的煤矿铵梯炸药不得使用； 3）有水或潮湿的工作面必须选用抗水型炸药； 4）煤矿水胶炸药安全性高于铵梯炸药但保管相同； 5）要注意炸药外形检查； 6）水胶炸药的爆炸性能随温度降
