露天煤矿水孔爆破施工技术分析

李东田

摘要：露天煤矿开采过程中，钻孔很容易受到雨水等因素影响而出现水孔问题，对煤矿开采工作开展造成较大干扰。为了降低水孔对煤矿开采的干扰，必须要采取科学、合理的水孔爆破方案。基于此，首先介绍了水孔对爆破的影响，之后以此为基础，以某露天煤矿开采项目作为研究对象，通过对煤矿、传统爆破现状的分析，在传统水孔爆破方法基础上，通过应用炮孔排水车、胺油混装车及爆破工艺的优化，以此得到一种更加良好的水孔爆破方法。最后，对优化后的水孔爆破方法的应用效果进行验证，通过验证可以发现，该方法经济性更高，可将其大规模推广。

关键词：露天煤矿；水孔；爆破施工技术；炮孔排水车；胺油混装车

0   引言

水孔是影响露天煤矿爆破工作的主要原因之一，对爆破施工技术具有更高的要求。若依然采用传统爆破施工技术，不仅会影响爆破效率，降低煤矿开采的经济效益，而且还会对现场作业人员的生命安全造成更大威胁。为了保证露天煤矿开采工作顺利进行，应设计出最佳的水孔爆破施工技术方案。本文以“露天煤矿水孔爆破施工技术分析”为题进行了研究，提出一种更加良好的水孔爆破方案，可为露天煤矿开采工作更好地开展打下良好基础。

1   水孔对爆破的影响

通过大量实践表明，露天煤矿开采过程中经常会出现一些水孔，且随着开采深度的不断增加，出现水孔的数量也会越来越多，从而对爆破施工工作的开展带来一定影响。具体来说，主要体现在下述几个方面：

1.1   降低钻孔质量

煤矿现场地质条件较差，裂隙、成立发育较好，水系较为发达，受到岩层性质与结构的影响，会导致孔内出现碎石掉落等问题，从而增大钻孔难度。受到水分的长期浸泡后，孔壁进一步疏松，更多岩渣掉落到钻孔内，容易导致孔洞堵塞，从而影响钻孔质量[1]。

1.2   降低钻孔装药质量

钻孔内部水分较多时，不仅影响装药速度，而且炸药还可能漂浮在水面上，使得药柱高度快速提升，降低了装药密度。装药施工时，若出现岩渣掉落情况，炮孔被完全堵塞，则会导致装药无法进入到孔底，或影响装药的连贯性，进而引发拒爆、盲炮等问题，不利于后续施工的进行[2]。

1.3   使爆破效果变差

装药填塞时，在药柱的挤压下，水会挤入到填塞区域。其与钻孔内掉落的岩渣混合后，会形成黏稠的泥浆，影响填塞的长度，导致爆破过程中发生冲天炮、爆破漏斗等问题，不利于煤矿设备的铲装施工[3]。

2   项目概述

2.1   露天煤矿概述

本次研究当中，选择了某露天煤矿作为研究对象。该煤矿位于陕西与内蒙古交界处，是一种河床型低凹露天矿。该煤矿已经开采了10余年时间，开采深度较深，岩石台阶较低，深孔爆破位置接近或低于地下水位。

在岩石类型方面，以砂页岩为主，具有较强的渗水性。在渗透的作用下，地下水进入到钻孔内，从而形成了大量水炮孔，不仅增加了穿爆作业施工增加了难度，同时还会降低爆破施工质量，提高爆破施工成本，不利于煤矿的长期发展。

2.2   传统爆破现状分析

通过上述对某露天煤矿的简单介绍可以发现，该煤矿的煤层属于近水平煤层，岩石台阶高度在6～12m范围内，煤台阶高度在6～6.5m范围内。由于与地下水位非常接近，导致出现严重的水孔问题。通过对某露天煤矿现场的勘察后，可掌握各钻孔的具体情况，具体如表1所示。

通过对表1的观察可以发现，在某露天煤矿当中，水孔问题非常严重，分布在整个矿场内，不利于爆破施工的进行，导致原有爆破施工技术出现明显的滞后性。若依然对其进行应用，将会增加爆破工作量，降低爆破质量，而且会出现大量体积较大的块根，对铲装施工的开展造成干扰。

3   传统水孔爆破方法的不足

3.1   胺沥蜡联合2#岩石炸药+电雷管引爆技术

该露天煤矿运行过程中，相关管理者对水孔问题重视程度较高，并制定出了水孔爆破施工方案。最初的水孔爆破方案当中，在炸药方面，采用的是胺沥蜡联合2#岩石炸药。在引爆工艺方面，采用的是电雷管引爆技术。

炸药比重明显低于水分，在装药时，需要以炮杆为主要工具，缓慢将炸药压入到钻孔底部。此时如果操作人员用力过大，造成炸药表面的防水层破损，会导致炸药与水分混合到一起。

这一方面会影响炸药的性能，另一方面受到水浮力的影响，还会降低装药的连续性，频繁出现拒爆现象，降低爆破效果，并对铲装施工造成一定干扰。据调查统计发现，采用该方案进行水孔爆破时，出现瞎爆与半爆问题的几率超过30%。此外，采用该方案还会导致爆破工作投入成本增大，增加人员的作业强度，降低钻孔效率。

3.2   乳化炸药+导爆管微差引爆技术

由于上述方法依然存在较多缺陷，某露天煤矿后续进一步对水孔爆破技术进行了改进。在炸药方面，由过去的胺沥蜡联合2#岩石炸药，替换成了乳化炸药。在引爆方式方面，由电雷管引爆技术改变成了导爆管微差引爆技术，在一定程度上提升了水孔爆破效果[4]。

通过大量实践表明，该爆破方法依然存在一些缺陷，具体如下：炸药密度低，下沉难度较大，容易出现装药不连贯的问题，且还会出现堵孔现象；装药时，对周边水体施加一定的挤压力，使得水分进入到填塞区域，水分岩渣混合后会形成泥浆而堵塞钻孔，导致冲天炮等问题频发，不利于台阶上岩体的破碎。针对这一问题，某煤矿通过过药包轰水的方式对水孔进行了处理，但处理效果并不是很理想，甚至还增加了现场作业的安全隐患。

通过上述分析可以发现，原有两种爆破技术应用效果均不是很理想，不利于露天煤矿的开采。所以，某露天煤矿想要更好地運行，必须要采用更加良好的水孔爆破施工技术。

4   水孔爆破方法的優化

4.1   应用炮孔排水车与胺油混装车

针对水孔问题，某露天煤矿再次对爆破施工技术进行了优化，即在水孔爆破施工过程中，应用了炮孔排水车与胺油混装车，以此提升爆破效果，控制爆破成本，降低人员作业强度，为煤矿开采工作的开展打下良好基础。

4.1.1   设备选型与参数设置

其中，在炮孔排水车型号为PPC150，将排水率设置成45s/孔。胺油混装车型号为BC-4，将装药速率设置成30s/孔。

4.1.2   爆破作业要点

通过该方案进行爆破时，先以排水车为主要工具，将钻孔内的水分排出，并计算出涌水量，检测孔内残水量。然后以此为基础，向孔底放入适量的乳化炸药，通过反向防水药包的方式，将放入的炸药引爆。

之后，根据爆炸情况，结合相关规定的要求，向孔内放入塑料袋，并缓慢装入适量的铵油炸药。铵油炸药内插入相应的水胶炸药，用于整个药包引爆。

最后，在药包的上方，铺设一层50cm的铵油炸药，并填入相应的填充物，用于对炸药的密封处理。优化后水孔爆破方案的装药结构如图1所示[5]。

4.1.3   具体作业流程

具体作业流程如下：对爆破区域的钻孔进行测量；根据钻孔情况，确定乳化炸药用量，选择适当的导爆管等工具；在爆破现场做好相关准备工作，制作引爆药包；将钻孔内水分的排出；填入乳化炸药，并装反向起爆药包；继续填装乳化炸药，直到上部不能观察到水分为止；放入塑料袋，并添加铵油炸药；放入水胶炸药引爆药包；填入50cm铵油炸药，并放入填充物[6]。

应用该爆破方案后，装药速率显著提升，最快可以达到2min/孔，且能够得到更加良好的爆破效果。

4.2   爆破工艺优化

4.2.1   设置出最佳混装药方案

针对各个水孔的具体情况，设置出最佳的混装药方案，以此完成不同水孔的爆破工作。这样灵活地进行爆破，炸药的应用更加科学，可有效提升爆破质量。具体来说，不同类型水孔装药情况如表2所示。

在水孔装药结构方面，通过连续装药的方式，将胺油乳化炸药放入到钻孔内，并通过正反向引爆药包的方式，将爆破炸药引爆，以控制拉底的出现，提升装药效果，为保证爆破效果打下良好基础。

4.2.2   合理设置煤岩孔网参数

为了提升爆破效果，还应针对煤层或岩层的具体情况，设置出合理的孔网参数，具体如表3所示。

5   水孔爆破的应用效果分析

为了进一步验证优化方案的实际应用效果，分别以1年为一个周期，对某露天煤矿应用该方案前后的经济效益进行了统计分析。优化后爆破方案的应用效果分析如表4所示。

通过统计分析可以发现，不论是煤岩开采量，还是在净增值方面，优化方案应用后均明显提高。由此表明，该优化方案具有良好的应用效果。

6   结束语

综上所述，对水孔爆破时，传统爆破方式存在明显的缺陷，影响爆破速率，降低爆破效果，不利于整个露天煤矿开采工作的开展。而采用炮孔排水车与胺油混装车，并根据水孔具体情况设置炸药量、网孔参数后，则可有效转变这一情况，大大提升露天煤矿爆破效果，为煤矿的开采提供重要帮助。

参考文献

[1] 张岗涛，邱德如，郑钦源，等.袋装条状铵油炸药在水孔爆

破的试验探讨分析[J].有色金属：矿山部分，2019，71（5）：

71-75.

[2] 郭连军，董二虎.露天矿炮孔水量水温对爆破效果影响试

验研究[J].爆破，2020，37（1）：153-159.

[3] 傅英坤，王丛杰.恶劣施工条件下深水钻孔爆破研究与应

用[J].中国水运（上半月），2022，4（8）：52-53.

[4] 钱旭林，张毕书，张进涛，等.某露天矿山不同粒径岩屑对

爆破水孔填塞效果实践[J].世界有色金属，2022，5（22）：111-

114.

[5] 李振.露天矿水孔PVC管爆破中静电参数的统计分析[J].

煤矿爆破，2020，38（6）：9-12.

[6] 高启栋，卢文波，杨招伟.垂直孔爆破诱发地震波的成分构

成及演化规律[J].水利水电快报，2019，40（1）：25-33.