基于电爆网络的硐室爆破起爆事故分析

基于电爆网络的硐室爆破起爆事故分析

地下采矿不需要大型设备和大型施工现场，可以在短时间内完成大型石方工程。因此，洞爆炸广泛应用于采矿开采初期的大型分离工程、采矿和蓄水、水库建设、采矿和蓄水、平原地等领域。但硐室爆破作业人员劳动强度大,施工条件差,施工组织复杂,安全要求高,因此在爆破作业分级中硐室爆破不论装药量大小,均属于大爆破。硐室爆破如发生拒爆事故,处理非常困难,将造成重大的安全事故,因此合理选择、布设起爆网络,进行爆破网络试验,对硐室爆破安全可靠起爆具有重要意义。本文试图通过对某石灰石矿发生的电爆网络拒爆事故进行分析,帮助矿山正确选择起爆方法,合理设计起爆网络,增加起爆网络的可靠性,避免拒爆事故的发生,为今后实施硐室爆破的同行提供参考。1爆破质量及网络某石灰石矿一直采用硐室爆破方式进行石灰石开采,在2002年3月中旬进行的一次硐室爆破中,发生拒爆事故,16个药室中有5个药室发生拒爆,拒爆对石灰石矿的生产造成很大影响。此次爆破共有16个药室,分两排布置,每排8个,药室间距15m,药室排距13m,总装药量55t,平均每个药室装药约3.5t(图1)。采用电爆网络,起爆器起爆,起爆器型号YJGN-1000,起爆器允许最大负载电阻900Ω,引爆脉冲电压V=1800V。起爆体在爆破前一天加工,每个起爆体放置5发瞬发8号电雷管,起爆体用木箱装25kg2#岩石炸药制作,在爆破时由爆破工负责放置在药室内,起爆体内的雷管没有进行电阻检测,起爆母线采用普通电话线,从硐口引出,长约1000m。起爆前测量整个网络电阻R=256Ω,起爆后,爆区左侧岩体没有松动,根据爆堆情况判断,左侧5个药室发生拒爆。爆破网络连接见图1。2爆破质量方面的问题为弄清拒爆事故发生的具体原因,爆破组织人员首先对电爆网络的起爆电流进行了复核验算,根据前面介绍的网络参数,计算结果如下:母线瞬间最大起爆电流:I0=V÷R=1800÷256=7.03A;母线平均电流:Ip=ΦI0=0.82×7.03=5.76A;流过单发电雷管的起爆电流:Id=Ip÷5=5.76÷5=1.152A。由于整个网络采用并串联形式,5发电雷管并联,假定每个雷管的电阻相同,(没有测定)则通过每发电雷管的电流为1.152A;远小于2.5A的规定要求(爆破规程规定:大爆破采用直流电源起爆时准爆电流为2.5A)。从起爆电流的计算可以看出,爆破网路设计不合理,网路内流过单发电雷管起爆电流达不到规程要求的2.5A,存在拒爆的可能。通过验算可以看出,此次爆破的起爆网路连接存在以下问题:①此次爆破采用的并串联网络,5发电雷管并联起爆一个药室,不但没有增加起爆的可靠性,反而分散了电流,使得通过每个电雷管的起爆电流都达不到最低准爆电流是事故的主要原因。②5发雷管并联,增大了电雷管间电阻差的不确定性,因而增大了网络起爆的不确定性,增大了事故发生的概率。⑵爆破施工管理方面的原因可能引起硐室爆破拒爆的原因很多,主要有以下几个方面:①使用的起爆电源容量小。②使用的线材不符合电流的容量要求。③网络未保护,装药中损坏;线路接地、漏电;接触电阻过大。④使用前未检查、未测雷管电阻。⑤未按要求使用雷管,不同厂家、批号雷管混联。⑥起爆药包的原因如受潮拒爆、能量小。⑦漏接雷管。此次事故的发生,除了前面分析的技术原因外,矿山施工管理存在诸多漏洞,导致了爆破事故不可避免。管理方面的问题在于:①不遵守《安全规程的规定》,盲目施工,是发生拒爆事故的主要原因。硐室爆破属于大爆破,必须由具备资质的设计单位编制完整的设计。设计必须通过技术审查,经过单位负责人批准,大爆破工程必须经过安全评估,但此次爆破完全违背了规程的要求,甚至对起爆网络没有进行电阻计算,靠经验、想当然的认为并联的雷管越多越可靠。对各段起爆电线的电流容量、电阻没有计算,随意选用电话线做爆破母线,线径过细、导线电阻大、压降大、导致起爆电流不足。②矿山没有专业工程技术人员,不具备实施大爆破的技术力量,对如此明显的违规错误,矿山由于缺乏技术审核造成后患。③爆破员安全意识淡漠,违规操作,制做起爆药包时,不对电雷管的技术参数进行检测,没有对电爆网络进行实爆实验或等效模拟试验,甚至连入网络的雷管脚线也没有去掉,使得起爆线路电阻过大。④施工组织者没有施工经验,对起爆网络没有安排特别的保护,在装药过程中没有分段及时测量药室连接线和雷管的电阻,不能及时发现连接的错误和电阻的异常。硐室爆破属于大爆破,国家的有关法律法规及技术标准对大爆破作业的施工程序有强制性的规定,如对爆破设计的内容、设计资质、设计审批;爆破作业的施工组织、装药、网络连接等的规定,是企业必须遵守的。从上面的介绍中可以看出,矿山在实施此次硐室爆破时,施工作业程序混乱,在许多方面违背了必须遵守的规定,如:①网路起爆电流没有达到规程的要求;②起爆母线不合格;③起爆电源容量小;④没有对连入网路的电雷管进行技术参数检测和筛选;⑤没有进行网路爆破试验等,网路靠经验联接,使爆破网络没有达到可靠起爆的技术标准,导致了事故最终发生。3清挖开散状炮发生拒爆事故对矿山的生产造成很大影响,为了消除安全隐患,矿山专门成立了事故处理小组,制定了具体的处理措施和方法。主要有:①安排专人对事故现场进行保护性监察,禁止在拒爆区进行深孔或药室爆破;②从已松动的爆堆开始,装载机逐渐向拒爆区清挖,清挖时安排专人在现场指挥和检查,禁止携带带电设备在拒爆区作业。③清挖接近拒爆区时,要求装载机减轻作业力量,采用少量多次的清挖方式,清挖出药室导硐口,硐口的部分渣石和导硐内的渣石用人工小心清理,对清理出的起爆导线用绝缘胶布包扎好并作短路连接。④对基本完好的药室,先用防止静电的木制工具清挖开散状炸药,取出起爆雷管,后根据重新核定的抵抗线确定出药量,重新装药起爆。原来的拒爆炸药因已潮湿失效,不能判断其爆破效果,作销毁处理。对已破坏的药室,装载机清理完覆盖的渣石,炸药露出后,先用木制工具清挖开残存的炸药,取出起爆雷管,再清除炸药,炸药受潮失效,做销毁处理。由于此次爆破方量较大,爆破破坏了大部分药室,并且由于不能确定药室内残药的效力,不能采用二次引爆的措施,而必须清挖出药室内全部残留的炸药,因而处理作业具有较大的危险性,而且费时费力。拒爆区的处理分药室逐个进行,处理完毕用了一年的时间。处理过程因为组织有力、措施得当而进行的安全有序,处理过程中没有发生爆破事故,但由于处理作业始终在拒爆事故的阴影下进行,作业条件受到限制,所以作业过程进行的十分缓慢,耗费了大量的时间和人力。4导浚网络起爆的质量控制根据硐室爆破电爆网路发生拒爆事故的原因,本文在此依据《爆破安全规程》提出几条措施建议供爆破施工组织者参考,预防措施可以分成管理措施和技术措施。⑴组织管理措施①硐室爆破必须按《大爆破安全规程》规定的要求进行爆破设计,设计单位必须具有相应的资质,设计必须进行安全评估,在评估之后报主管单位审批,爆破施工必须按审批后的设计施工。②爆破施工必须成立施工指挥机构,编制施工组织设计,各职能组要明确分工,各负其责,保证爆破按设计施工。③施工单位必须具有相应的技术力量,施工组织者和主要施工技术人员必须具备相应的资质。⑵技术措施①爆破网络中的雷管必须使用同一厂家、同一批次的雷管,雷管必须逐个进行检测,雷管间的电阻差必须符合规程的要求,计算的准爆电流必须符合规程的标准,设计的电爆网络必须进行爆破试验,以验证网络起爆的可靠性,。②绘制起爆网络图,以便随时检查起爆网络敷设的正确与否,图中应标明起爆体个数、编号、起爆体中雷管的段别、阻值,连接导线后雷管的电阻,导线共分多少段,每段的线径、长度、编号,导线接头的位置、保护措施,每个分支导硐的电阻和网络总电阻。③起爆体必须有专人加工,起爆体安放必须两个人进行,一人安放一人监护,起爆体一般用木箱装优质炸药,可以防止炸药被压实钝化,可以防潮,防止拖拽导线时导线与雷管脱开。④导硐内的导线必须选用优质铜芯线,禁用铝芯线(铝芯线易出现接触电阻过大),网络连接为保证不接错、漏接,必须一人接线,一人监督检查,所有接头必须采用电工接头法,用纱布除锈,防止损伤线芯,出现假接。在堵塞过程中,每堵完一段必须检测一次线路电阻,发现阻值不稳定,必须查找原因,进行处理。⑤线路保护:药室内的线路可压在药包中间(药包比较柔软),导线可以沿导硐顶部引出到硐口,导硐内不应出现接头,穿过堵塞段时应用线槽、旧胶管或其他材料可靠地保护起来。⑥监督检查:各作业导硐的负责人对本导硐的网络验收后,将连接头交分区负责人,分区负责人按分解图的电阻进行验收,施工负责人对各分区电阻进行验收,总电阻必须与分解图的总电阻一致。⑦起爆电源:大药量硐室爆破不应当使用起爆器起爆(起爆器起爆电压高、电容量小,在硐内潮湿时,接头容易漏电,造成拒爆),一般应采用380V工业电起爆,起爆电源的容量应满足设计的要求。5爆破过程中的作用相对于导爆索起爆、非电导爆管起爆法,电爆网络的优点在于:可以用仪表检查网络施工质量,从而可以保证网络连接的正确性和可靠性,并且方便远距离操作,可以控制起爆时间和各段延期时间。我国用电力起爆网络曾成功起爆20000发电雷管及3次万t级的大爆破。该石灰石矿已将爆破作业外包给一家专业爆破公司,在以后进行的几次硐室爆破中,采用电爆网络,取得