瓦斯隧道爆破技术

瓦斯隧道爆破技术2

瓦斯隧道爆破施工不同于一般隧道爆破施工，必须预防爆破作业引发瓦斯爆炸，严格按瓦斯隧道施工规程执行，选用安全性能高的矿用爆破器材，采用合理的瓦斯隧道爆破工艺。

一、爆破作业引起瓦斯爆炸的原因

(1)爆炸时空气冲击波的作用

冲击波具有很大的压力，可以压缩含瓦斯气体使其升温，当冲击波压力造成压缩瓦斯气体温度高于瓦斯发火点，即产生爆炸，如爆炸点附近有障碍物，造成冲击波反射叠加，压力会进一步加大。3(2)炽热固体颗粒作用反应不完全的炽热颗粒或燃烧着的颗粒向外飞出发生分解或被空气介质氧化而燃烧，具有很高温度，引发爆炸。(3)高温爆炸气体和二次火焰作用

炸药爆炸气体产物，瞬间温度高达1800～3000℃，大大超过了瓦斯煤尘的发火温度，可能引燃瓦斯爆炸。此外，二次火焰间接作用引发瓦斯发火。4(4)非安全电雷管引起瓦斯爆炸

正是基于以上原因，对瓦斯隧道爆破施工应结合具体隧道进行个别设计。

瓦斯隧道施工，瓦斯超限积聚的地点，一般为：隧道拱顶、掌子面、开挖周边凹陷处、岩缝部位等。施工中，要求拱顶必须采用光面爆破技术。5二、开挖断面条件规定按照规范规定，在有瓦斯和煤尘爆炸危险的隧道所使用的煤矿许用毫秒延期电雷管，最后一段的延期时间不得超过130ms。由此限定了爆破雷管段数。这也限定了隧道开挖断面，为此施工中采用台阶法。6三、爆破器材

按照《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002/J160-2002)规定：瓦斯工区必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管。严禁使用秒或半秒级电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得大于130ms。

非安全电雷管引起瓦斯爆炸的机理：

①电雷管爆炸后飞出的灼热碎片或残碴在含瓦斯介质中引起爆炸；

②雷管内副起爆药爆炸时，产生高温和火焰引起瓦斯爆炸；7

③

延期药燃烧喷出高温残渣的引燃作用。

这些作用因素，并非孤立的存在，往往是共同作用于瓦斯介质，更增加了引燃的可能性。同时，瓦斯和煤尘介质在引燃时还存在引火延期性，延迟时间同温度有关，温度越高，延迟时间越短，爆炸危险性越大。根据实验，沼气在常压下，引燃温度650℃，延迟时间10s；温度为1000℃时延迟时间1s。8

雷管的起爆能不足，将导致炸药爆炸不完全产生不良气体；如雷管的延期时间过长，超过130ms，更容易引起爆炸。把延期时间限制在130ms以内，爆破后放炮地点瓦斯浓度还远未达到爆炸下限，煤尘也来不及扬起，全部雷管却已爆炸完毕。在瓦斯环境中必须选择符合标准的煤矿许用电雷管，即选用适应各级瓦斯浓度等级的毫秒延期电雷管第一系列的前五个段和第二系列的前九个段。而且一次爆破中，只能用同厂、同批生产的雷管，并逐个作全电阻检查，电阻差不应大于0.25Ω。禁止在瓦斯环境中使用火雷管和非电塑料导爆管。9

不能使用秒或半秒延期电雷管。由于秒延期雷管或半秒延期雷管各段的间隔时间，长达1秒和半秒，当前段炸药爆炸，瓦斯煤尘爆炸浓度早已形成，况且这类雷管内延期药在燃烧时，要从雷管的排气孔喷出火焰或高温气体，这就很容易引爆瓦斯煤尘爆炸危险的工作面。10四、煤矿安全炸药

按照《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002/J160-2002）规定：瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药，有突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药。

一般说，瓦斯隧道许用炸药应该具有如下特点：

①

能量要有一定的限制，其爆热、爆温、爆压和爆速都要求低一些，使爆破后不致引起隧道大气的局部高温。

②

应有较高的起爆度和较好的使爆能力，以保证爆炸的安全性和使爆的稳定性。11

③

炸药中不能含有金属粉末，以防爆炸后生成炽热固体颗粒。

④

气体生成量应符合国家规定，其氧平衡应接近于零。一般来讲，正氧平衡，炸药在爆炸时易生成氧化氮和初生，易引起发火；负氧平衡，爆炸不完全，会增加炽热的固体颗粒，容易引起二次火焰。12

为使炸药具有上述特点，一般在中加消焰剂——氯化铵及其它类似物质。

采用煤矿许用炸药时，宜选2号或3号煤矿许用炸药，有瓦斯突出危险的地段，必须使用3号矿用炸药，矿用水胶炸药、煤矿乳化油炸药、被筒炸药、当量炸药、离子交换型炸药。

不得使用硬化或水份超过0.5%的铵梯炸药。13五、起爆器材

在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井，应采用防爆型的电容放炮器（发爆器）。这种放炮器有高强度的防爆外壳，电能输出有时间限制，在6毫秒之内能将足够电流输送到爆破网路后面自动停止供电，防止网路炸开瞬间产生的电火花放电，使安全得到保证。14

发爆器的钥匙必须由爆破工随身携带，严禁插在发爆器上或转交他人；有煤尘与瓦斯爆炸危险的掌子面，严禁同时使用两台发爆器；串联电路受母线电阻的影响不大显著，需要的总电流小，符合发爆器起爆的特点，在含瓦斯的隧道环境中使用较安全，但是串联网络联接时的起爆雷管个数在100发以下，这也是前面开挖方法中采取小断面开挖的措施之一。15六、爆破工艺

按照《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002/J160-2002）规定：

瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：1、开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%;2、必须采用湿式钻孔；3、炮眼深度不应小于0.6m,16瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定

1、爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%;2、爆破地点20m内，矿车、碎石、煤碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3;3、通风应风量足，风向稳，局扇无循环风；4、炮眼内煤、岩粉应清除干净；175、炮眼封泥不足或不严不应进行爆破。

在岩层内爆破，炮眼深度不足0.9m时，装药长度不得大于炮眼深度的1/2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2/3。在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1/2。186、正向爆破

瓦斯工区采用电雷管起爆时，严禁反向装药。采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。

炮眼内炸药的爆轰波运动方向冲向眼底，为正向爆破。正向爆破时，灼热的炸药和雷管微粒的飞散方向，也冲向眼底，安全。爆轰波运动方向冲向眼口，为反向爆破。反向爆破时，灼热的炸药和雷管微粒的飞散方向，也冲向眼口，不安全。故采用正向爆破。197、爆破网络

按照《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002/J160-2002）规定：1、必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空。2、母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧，若必须在同一侧时，母线必须挂在电缆下方，并应保持0.3m以上间距。203、母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，并随用随挂，严禁将其固定。母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。4、必须采用绝缘母线单回路爆破。5、严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一申联网路中采用串联网络。

采用非串联网络时，由于雷管电流分配不均，毫秒电雷管的秒量就会发生混乱。装炮前，在洞外最好对每发电雷管进行检查。七、爆破设计中应注意的问题

①

合理设计炮眼，炮眼深浅、抵抗线大小、间距大小、袋药量多少、封堵质量好坏等，都要适中，并且不与煤岩裂缝或其他眼打通。规程规定，炮眼深度不得小于0.6m，工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中不得小于0.3m，浅孔崩大岩块时，也不得小于0.3m。炮眼过浅，不封堵炮泥、封堵炮泥不紧、装药过多、放糊炮，炸药爆炸后，会喷出火焰。炮眼间距不应小于0.4m。问距过小，后爆炮眼内炸药爆炸时，火焰极易从炮限旁侧喷出；间距过大，最小2122

抵抗线也随之增大，因受炮眼药量限制，炸药难以克服抵抗线，爆炸后也会从炮眼喷出火焰。炮眼与煤岩裂缝或其他炮眼打通，放炮时，往往会从裂缝或先爆眼底喷出火焰。抵抗线过小，炸药爆炸后，灼热的炸药和雷管残余微粒，会伴随破碎煤岩向空间飞溅。这些情况，都是非常危险的，要竭力避免。

②

有下列情况之一者，未经妥善处理不能装药或放炮。

放炮地点附近20m以内风流中，沼气浓度达到1%时；23

放炮地点附近20m以内隧道内有堵塞物，堵塞三分之一以上断面时；

通风量满足不了设计时；

炮眼内有异状、温度骤升、骤低、瓦斯涌出等；

炮眼内煤、岩粉末清除干净；

炮眼封堵不合乎要求。

③

人员应进行上岗前培训，必须取得爆破合格证人员才能上岗；

④

坚持“一炮三检”：钻眼前、装药前、起爆前三次检查瓦斯浓度。24

⑤

在低瓦斯工区和高瓦斯工区进行爆破作业时，爆破15min后应巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残炮等情况，遇有危险必须立即处理。在瓦斯浓度小于1%，二氧化碳浓度小于1.5%，解除警戒后，工作人员方可进人开挖工作面工作。

⑥侧壁导坑法开挖中的左右侧导坑必须留5m的错台，而且必须防止左右侧导坑出现一次装药分次爆破的操作发生。因为先爆炮孔使末爆炮孔周围产生较大的裂隙，同时，瓦斯含量升高，局部通风死角的瓦斯浓度在短时间内不能降致安全范围，后爆孔的炸药25

爆炸产生的火焰从裂隙中喷出，可能引爆瓦斯，所以左右侧导坑的钻眼爆破工序应相互错开。单侧导坑的爆破，要严格执行一次装药一次起爆，并在爆破前检查距掌子面20m内的瓦斯浓度，对不符合瓦斯控制规定，即当ρ≥1.5时（瓦斯浓度体积百分比），不允许爆破。26禁止放“连珠炮”

用四芯电缆联两组炮眼，第一组炮眼放后，紧接着放第二组炮眼。在两次放炮间隙中，既不能检查瓦斯，又不能洒水防尘。由于第一次放炮后，涌出的大量瓦斯和飞扬起的大量煤尘，往往都能达到爆炸下限浓度，在第二次放炮时，就会造成瓦斯煤尘爆炸。放“连珠炮”的实质，等于使用秒延期电雷管或半秒延期电雷管起爆炸药。相类似的情况如一次装药分次放炮，当然也是不安全的，所以，在有瓦斯煤尘爆炸的采掘面，进行爆破作业时，绝对禁止放“连珠炮”，也不允许一次装药分次放炮。27严防放炮器和放炮母线发生短路火花

检查放炮母线是否断通，要用导通表测量。如把两根母线联起来，用放炮器做电源，来检查母线是否断通，极易在放炮器接线柱处或在母线上产生电火花。放炮母线或辅助母线有破皮、裸露接头，必须作绝缘处理，否则，放炮时或意外导入杂散电流时，也往往会产生短路火花，这些在有瓦斯煤尘爆炸危险的环境中，是很不安全的，必须严格防止。28严防放炮器和放炮母线发生短路火花

检查放炮母线是否断通，要用导通表测量。如把两根母线联起来，用放炮器做电源，来检查母线是否断通，极易在放炮器接线柱处或在母线上产生电火花。放炮母线或辅助母线有破皮、裸露接头，必须作绝缘处理，否则，放炮时或意外导入杂散电流时，也往往会产生短路火花，这些在有瓦斯煤尘爆炸危险的环境中，是很不安