瓦斯隧道爆破技術(shù)與安全研究

瓦斯隧道爆破技術(shù)與安全研究

根據(jù)分析，觸發(fā)機(jī)制和煤炭系統(tǒng)的磚瓦爆炸事故：引起維斯爆炸的兩個(gè)主要水源是水電和爆炸。電火花可通過(guò)將所有電氣設(shè)備、照明裝置等換成礦用防爆型,并加強(qiáng)管理的辦法進(jìn)行防治;爆炸火焰須在爆破設(shè)計(jì)、施工及管理方面加以研究后,采取相應(yīng)措施防治.對(duì)于瓦斯隧道爆破作業(yè)中的安全間題研究,目前存在以下三方面的困難:一是缺乏瓦斯隧道施工的技術(shù)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn);二是尚無(wú)可執(zhí)行的瓦斯隧道施工規(guī)范;三是隧道施工隊(duì)伍習(xí)慣于在瓦斯工作面嚴(yán)禁使用的爆破方法,如多段非電起爆,過(guò)量裝藥及裝藥系數(shù)大,炮泥堵塞長(zhǎng)度不夠等,這些都是引起瓦斯爆炸的隱患,因此對(duì)瓦斯隧道的爆破技術(shù)和安全必須進(jìn)行研究。洪福高瓦斯隧道全長(zhǎng)1525m,為四川省重點(diǎn)項(xiàng)目。地貌單元屬于中高山山嶺坡地地貌。隧址區(qū)最高點(diǎn)高程1182m,山坡坡度角一般25°~35°,斜坡沖溝發(fā)育,但無(wú)常流水。第四系松散堆積層廣而厚,多形成坡積裙或松散堆積平臺(tái)?；鶐r風(fēng)化強(qiáng)烈,露頭少見(jiàn)。植被不發(fā)育,地表多為農(nóng)耕地。為中低山構(gòu)造侵蝕剝蝕地貌。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭露,隧址區(qū)出露地層主要為:第四系殘坡積層(Qel+dl)、第四系沖洪積層(Qal+pl)、第三系昔格達(dá)組(N2x)、侏羅系益門組(Jy)、三迭系白果灣組(Tb)。隧道K82+572.25-K83+040段為三迭系煤系地層,煤層厚0.3~1.84m,屬于非突出性危險(xiǎn)煤層,但局部瓦斯涌出量較大,揭煤后瓦斯?jié)舛冗_(dá)0.06%~1.4%,穿過(guò)煤層長(zhǎng)度78m。正洞掘進(jìn)面積87m2,圍巖類別為Ⅳ類。對(duì)于正洞大斷面開(kāi)挖,考慮爆破效果、安全等因素,實(shí)行全斷面一次開(kāi)挖方案是行不通的,因此采用了半斷面臺(tái)階分步法開(kāi)挖的方式,在開(kāi)挖一個(gè)臺(tái)階所暴露出的周邊部分,可采用噴射鹼及時(shí)封閉,防止瓦斯逸出,也可作為永久支護(hù)的一部分,有利于通風(fēng)和瓦斯管理,是很合理的施工方案,施工步驟見(jiàn)圖1。根據(jù)開(kāi)挖設(shè)備、巖層條件,全斷面可分為2個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖,臺(tái)階高度和步距根據(jù)開(kāi)挖設(shè)備、爆破設(shè)計(jì)及安全條件確定。下述的是上臺(tái)階施工過(guò)程和方法。1確定每排炮點(diǎn)并確定點(diǎn)位置(1)隧道中線測(cè)樁之間距,每50m設(shè)一水準(zhǔn)(BM)點(diǎn)并在每排炮開(kāi)鉆前準(zhǔn)確繪出開(kāi)挖輪廓線、周邊眼、掏槽眼的位置。(2)每次測(cè)量放線時(shí),對(duì)上次爆破斷面進(jìn)行檢查,并及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù),以達(dá)最佳的爆破效果。2許用硝按藥劑根據(jù)揭煤后的瓦斯情況,參照煤炭系統(tǒng)礦井瓦斯等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),選擇了2號(hào)煤礦許用硝按炸藥。起爆器材為1~5段煤礦許用毫秒電雷管(總延期時(shí)間不得超130ms)、防爆型發(fā)爆器,不允許使用非電起爆和非安全爆破材料。3錨點(diǎn)內(nèi)眼布置方案共設(shè)置三種炮眼:周邊眼、崩落眼、掏槽眼。(1)周邊眼施工:該段屬于軟質(zhì)巖、微風(fēng)化。周邊眼環(huán)向間距為30cm,直徑40mm。炮眼方向與隧道走向一致,綜合施工和成本因素,炮眼外插角不超過(guò)3°,炮眼深1.1m。當(dāng)拱頂或兩幫為煤層時(shí),為減少爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞,煤層周邊眼距設(shè)計(jì)輪廓線不小于300mm,并采取超前支護(hù)措施以防止冒頂片幫事故。(2)輔助眼施工:隧道共設(shè)置三排輔助眼,為方便敘述簡(jiǎn)稱輔助眼1、輔助眼2和輔助眼3。輔助眼1施工:距隧道中線3.5m,左右對(duì)稱。隧道中線兩側(cè)分別設(shè)置3個(gè),每行炮眼方向垂直與隧道底板。每個(gè)炮眼與隧道走向夾角約為60°,炮眼底與隧道中線橫向距離約為3.0m。炮眼直徑40mm,炮眼深度為1.1m。輔助眼2施工:距隧道中線3.0m,左右對(duì)稱。隧道中線兩側(cè)分別設(shè)置3個(gè),與輔助眼1呈梅花型布置,每行炮眼方向垂直與隧道底板。每個(gè)炮眼與隧道走向夾角約為60°,炮眼底與隧道中線橫向距離約為2.5m。炮眼直徑40mm,炮眼深度為1.1m。輔助眼3施工:距隧道中線2.5m,左右對(duì)稱。隧道中線兩側(cè)分別設(shè)置3個(gè),與輔助眼2呈梅花型布置,每行炮眼方向垂直與隧道底板。每個(gè)炮眼與隧道走向夾角約為60°,炮眼底與隧道中線橫向距離約為2.0m。炮眼直徑40mm,炮眼深度為1.1m。(3)掏槽眼施工:距隧道中線2.0m,左右對(duì)稱。隧道中線兩側(cè)分別設(shè)置3個(gè),與輔助眼3呈梅花型布置,每行炮眼方向垂直與隧道底板。每個(gè)炮眼與隧道走向夾角約為45°,炮眼底與隧道中線橫向距離約為1.0m。炮眼直徑40mm,炮眼深度為1.45m。(4)炮眼布置見(jiàn)圖1。(5)鉆眼注意事項(xiàng):(1)鉆眼前,鉆工要熟悉炮眼布置圖,嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)實(shí)放。(2)嚴(yán)格控制炮眼間距,方向相互平行,嚴(yán)禁相互交錯(cuò);軟巖開(kāi)挖輪廓要圓順、符合隧道設(shè)計(jì)輪廓線尺寸的要求。(3)嚴(yán)格控制鉆孔外插角度,相鄰兩茬炮之間錯(cuò)臺(tái)不得大于15cm。(4)按照設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定進(jìn)尺與炮眼間距。(5)鉆孔前測(cè)定掌子面附近20m以內(nèi)風(fēng)流瓦斯的體積含量。(6)鉆孔過(guò)程之中隨時(shí)檢查掌子面處瓦斯含量。(7)采用濕式鑿巖。4藥劑及注意事項(xiàng)裝藥量為結(jié)合爆破漏斗與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況得出裝藥結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。(1)周邊眼裝藥:連續(xù)不耦合裝藥(不耦合系數(shù)為0.5),采用直徑為20mm的小直徑藥卷,每個(gè)炮眼裝藥量為1根。為滿足安全需要,選用聚乙烯袋裝的水炮泥,炮泥長(zhǎng)度為40cm。(2)輔助眼1裝藥:連續(xù)不耦合裝藥(不耦合系數(shù)為0.8),采用直徑為32mm的藥卷,每個(gè)炮眼裝藥量為3根。為滿足安全需要,選用聚乙烯袋裝的水炮泥,炮泥長(zhǎng)度為30cm。(3)輔助眼2裝藥:連續(xù)不耦合裝藥(不耦合系數(shù)為0.8),采用直徑為32mm的藥卷,每個(gè)炮眼裝藥量為3根。為滿足安全需要,選用聚乙烯袋裝的水炮泥,炮泥長(zhǎng)度為30cm。(4)輔助眼3裝藥:連續(xù)不耦合裝藥(不耦合系數(shù)為0.8),采用直徑為32mm的藥卷,每個(gè)炮眼裝藥量為3根。為滿足安全需要,選用聚乙烯袋裝的水炮泥,炮泥長(zhǎng)度為30cm。(5)掏槽眼裝藥:連續(xù)不耦合裝藥(不耦合系數(shù)為0.8),采用直徑為32mm的藥卷,每個(gè)炮眼裝藥量為4根。為滿足安全需要,選用聚乙烯袋裝的水炮泥,炮泥長(zhǎng)度為40cm。(6)裝藥注意事項(xiàng):(1)裝藥作業(yè)要定人、定位。(2)裝藥前,所有炮眼必須用高壓風(fēng)吹凈塵沫。(3)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)和藥量裝藥。5起爆雷管地層(1)每個(gè)炮眼均采用正向單點(diǎn)起爆,炮眼內(nèi)雷管為豪秒延期非電導(dǎo)爆管雷管。掏槽眼內(nèi)雷管為1段、輔助眼1內(nèi)雷管為3段、輔助眼2內(nèi)雷管為3段、輔助眼3內(nèi)雷管為3段、周邊眼內(nèi)雷管為5段。起爆網(wǎng)絡(luò)為串聯(lián)方式,1、3、5段導(dǎo)爆管雷管均連接在一發(fā)電雷管之上。(2)注意事項(xiàng):(1)裝藥作業(yè)要定人、定位、定段別。(2)裝藥前,所有炮眼必須用高壓風(fēng)吹凈塵沫。(3)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)和藥量裝藥。(4)嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計(jì)的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)實(shí)施,注意導(dǎo)爆索的連接方向和連接點(diǎn)的牢固性。6殘爆與爆破事故在瓦斯隧道爆破作業(yè)中,一旦出現(xiàn)溝槽效應(yīng)、殘爆與爆燃、瞎炮及爆破危害等事故,不但影響爆破效果,而且此類事故是引起瓦斯爆炸的嚴(yán)重隱患,應(yīng)引起足夠重視。6.1嚴(yán)格控制炮點(diǎn)瞎炮產(chǎn)生的原因主要有:爆破材料不合格或使用不當(dāng),起爆電源不足或爆破網(wǎng)路聯(lián)線不當(dāng)?shù)?對(duì)于隧道施工隊(duì)伍,習(xí)慣于非電起爆,對(duì)電爆的操作及技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)不足往往是造成瞎炮的主要原因之一。一旦發(fā)現(xiàn)瞎炮,應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定處理,但嚴(yán)禁炮眼深度小于0.6m時(shí)放炮,嚴(yán)禁放糊炮,因?yàn)榇藭r(shí)很容易由于爆破產(chǎn)生的沖擊波及爆生氣體引起瓦斯燃燒爆炸。殘爆和爆燃的主要原因是違反規(guī)定采用了‘蓋藥’或‘墊藥’的裝藥結(jié)構(gòu),或裝藥前巖粉未清理干凈,或裝藥用力過(guò)猛,藥卷被壓實(shí)等.殘爆和爆燃是由于炸藥爆轟反應(yīng)不完全,從而產(chǎn)生灼熱固體顆粒和產(chǎn)生大量有毒氣體,不但可引燃瓦斯,而且對(duì)瓦斯爆炸起催化作用,存在著嚴(yán)重的安全隱患。6.2瓦斯隧道工程存在雷管段別限制及瓦斯地震危險(xiǎn)隱患隧道開(kāi)挖施工中,習(xí)慣于大藥量,炮眼堵塞長(zhǎng)度短,如大瑤山隧道深孔爆破中,掏槽眼裝藥系數(shù)在0.9以上,炸藥單耗達(dá)1.8~2.0kg/m3。但在瓦斯隧道施工中,由于存在雷管段別限制及瓦斯爆炸危險(xiǎn)隱患,裝藥系數(shù)及炸藥單耗應(yīng)嚴(yán)格控制。如裝藥量過(guò)大,由于爆破震動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生裂縫使瓦斯涌出量大,同時(shí)產(chǎn)生的空氣沖擊波強(qiáng)度大,是引起瓦斯爆炸的隱患;如裝藥系數(shù)超過(guò)規(guī)定或炮眼堵塞長(zhǎng)度和質(zhì)量不符合要求,同樣會(huì)加大空氣沖擊波的強(qiáng)度,嚴(yán)重的還會(huì)使爆生氣休及灼熱固體顆粒逸出炮孔,直接引起瓦斯燃燒爆炸。因此,瓦斯隧道爆破施工,應(yīng)防止爆破震動(dòng)及沖擊波等危害,以消除瓦斯爆炸事故隱患。6.3雜散電流的預(yù)防隧道掘進(jìn)中,電器設(shè)備,照明、動(dòng)力線路及機(jī)車等會(huì)產(chǎn)生雜散電流,在運(yùn)送電雷管、裝配引藥、聯(lián)線及放炮前都存在著雜散電流引起電雷管早爆的危險(xiǎn)。因此,當(dāng)采用電爆施工時(shí),應(yīng)采取措施減小雜散電流值,同時(shí)加強(qiáng)雜散電流檢測(cè)工作,當(dāng)雜散電流超過(guò)30mA時(shí),應(yīng)停止以上工作并進(jìn)行處理。另外,隧道掘進(jìn)中,6kV高壓線直接進(jìn)洞,在電雷管運(yùn)輸、使用過(guò)程中,為防止感應(yīng)電流引起早爆應(yīng)避開(kāi)高壓線網(wǎng),安全距離不小于20m;為防止靜電危害,工作人員一律禁止穿化纖衣服;在雷雨季節(jié)應(yīng)安裝雷電報(bào)警儀等。防止因雜電、靜電、感應(yīng)電流及雷電引起電雷管早爆事故,在