巷道掘進(jìn)爆破產(chǎn)生的有毒氣體及防治措施

解文匯 郝秀明

摘要：目前，在井巷的掘進(jìn)與開挖中，鉆眼爆破方法作為一種經(jīng)濟(jì)高效的施工手段，已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。文章指出了在井巷掘進(jìn)爆破時(shí)產(chǎn)生毒氣的危害性及其原因，并提出了防治措施。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)爆破；有害氣體；防治措施

中圖分類號(hào)：TJ55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-8136(2009)29-0015-02

1炮煙中有毒氣體的主要成分及危害性

在炸藥爆炸生成的炮煙中，有毒氣體的主要成分為一氧化碳和氮氧化物。如果炸藥中含有硫或硫化物時(shí)，爆炸過程中還會(huì)生成硫化氫和亞硫酐等有毒氣體。這些氣體的危害性極大，當(dāng)人體吸入一定量的有毒氣體之后，輕則引起頭痛、心悸、嘔吐、四肢無力、昏厥，重則使人發(fā)生痙攣、呼吸停頓甚至死亡。炮煙中有毒氣體的毒性，用空氣中的危險(xiǎn)濃度來表示，見表1。

由表1可看出，濃度越高，氣體毒性越大。另外，有毒氣體不僅對(duì)人體有害，而且某些有毒氣體對(duì)煤礦井下瓦斯能起到催爆作用(如氧化氮)或引起二次火焰(如一氧化碳)，尤其是在高瓦斯礦井中，易造成災(zāi)難性事故。因此對(duì)井巷掘進(jìn)爆破過程中的有毒氣體，必須采取有效的防治措施，以防止安全事故的發(fā)生。

2炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生有毒氣體的主要原因

2.1炸藥的氧平衡

在井巷掘進(jìn)爆破進(jìn)程中，一般使用混合炸藥，主要組成元素是碳、氫、氧、氮(某些炸藥含有氯。硫，金屬及其鹽類)，其中非爆炸性氧化劑分子或富有氧元素的炸藥分子為氧化劑，而非爆炸性可燃劑分子或富有碳、氫元素的炸藥分子為燃料，混合炸藥爆炸的實(shí)質(zhì)是氧化劑和燃料發(fā)生高速化學(xué)反應(yīng)的過程。炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系稱為氧平衡關(guān)系。如果所選炸藥中的含氧量恰好能滿足可燃元素充分氧化所需氧量(即零氧平衡)，此時(shí)，氧和可燃元素可以得到充分利用，從理論上講，炸藥爆炸不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。如果所選炸藥為負(fù)氧平衡炸藥(炸藥中含氧量不足)，將會(huì)產(chǎn)生可燃性的一氧化碳有毒氣體。如果所選炸藥為正氧平衡炸藥(炸藥中的含氧量超過可燃元素充分氧化所需的耗氧量)，多余的氧在爆炸過程中(高溫、高壓)與氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮氧化物有毒氣體。

2.2炸藥爆炸反應(yīng)的完全程度

炸藥反應(yīng)的完全程度與炸藥組成、成份性質(zhì)、炸藥密度、粒度、裝藥直徑、起爆沖能的大小等諸多因素有關(guān)。例如：當(dāng)炸藥組成相同時(shí)，粒度越小，混合越均勻，反應(yīng)就越完全，有毒氣體生產(chǎn)量就越小。

2.3周圍介質(zhì)的作用

某些礦物介質(zhì)可與爆炸產(chǎn)物起化學(xué)反應(yīng)，或者對(duì)爆炸產(chǎn)物的二次反應(yīng)起到催化作用，使有毒氣體含量增大。例如在一定條件下，煤可以還原爆炸產(chǎn)物中的二氧化碳為一氧化碳有毒氣體。爆炸作用時(shí)，含硫的礦石可生成硫的氧化物或硫化氫有毒氣體。當(dāng)周圍介質(zhì)溫度較低時(shí)，漿狀炸藥在低溫情況下也常出現(xiàn)不完全爆炸或爆轟中斷現(xiàn)象，使有毒氣體含量大大增加。

3有毒氣體的防治措施

3.1優(yōu)選炸藥品種和嚴(yán)格控制一次起爆藥量

在井巷爆破掘進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)工作面的實(shí)際情況，選用炸藥品種。如工作面積水時(shí)，應(yīng)選用抗水型炸藥，否則會(huì)因炸藥受潮影響爆轟穩(wěn)定傳播而產(chǎn)生大量有毒氣體。對(duì)于低溫凍結(jié)井施工，應(yīng)選用防凍型炸藥，否則炸藥也會(huì)因不完全爆炸或爆轟中斷，產(chǎn)生大量有毒氣體。爆破產(chǎn)生的有毒氣體量與炸藥用量成正比，嚴(yán)格控制起爆藥量可以有效地降低爆破有毒氣體生成量。

3.2控制炸藥的外殼材料重量

為了防潮，粉狀炸藥通常采用涂蠟紙殼包卷，由于紙和蠟均為可燃物質(zhì)，會(huì)奪取炸藥中的氧，易使炸藥在爆炸時(shí)成分負(fù)氧平衡反應(yīng)。在氧量會(huì)不充裕的情況下，將會(huì)產(chǎn)生較多一氧化碳?xì)怏w，因此，限定每100 g炸藥的紙殼重量和涂蠟量分別不超過2g和2.5g。

3.3保證炮孔堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量

保證炮孔堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量，能夠使炸藥發(fā)生爆炸時(shí)，介質(zhì)在碎裂之前，裝藥孔洞內(nèi)保持高溫、高壓狀態(tài)，有利于炸藥充分反應(yīng)，減少有毒氣體生成量。而且足夠的堵塞長(zhǎng)度和良好的堵塞質(zhì)量，還會(huì)減少未反應(yīng)或反應(yīng)不充分的炸藥顆粒從裝藥表面拋出反應(yīng)區(qū)，也會(huì)降低空氣中的有毒氣體含量。

3.4采用水封爆破或放炮噴霧

炸藥爆炸時(shí)會(huì)形成高溫高壓環(huán)境，采用加封水炮泥爆破時(shí)產(chǎn)生的水霧，在高溫高壓下與一氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，可以有效地降低炮煙中的一氧化碳濃度。由于爆破產(chǎn)生的某些有毒氣體易溶于水，因此在放炮時(shí)，采用自動(dòng)噴霧設(shè)施進(jìn)行噴霧，既能起到降塵作用，又能有效地減少硫化氫、氧氮等有毒氣體含量，使炮煙毒性降低。

3.5采用反向起爆方式

在低瓦斯區(qū)可采用反向起爆方式，反向起爆時(shí)炮泥開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比正向起爆推遲，間接地起到了增加炮孔堵塞長(zhǎng)度的效果，使炸藥反應(yīng)完全程度提高，從而降低有毒氣體生成量。