乳化炸藥不合格品對(duì)礦山安全生產(chǎn)影響研究

祁茂富

（山西中煤平朔爆破器材有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000）

伴隨國內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的逐漸提高，我國對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量也在逐年上漲，對(duì)此礦山的生產(chǎn)能力也必須隨之提升，以此來適應(yīng)社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的急切需求[1]。而想要增加礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)力，主要手段就是提高礦山爆破技術(shù)，這意味著不僅僅需要擴(kuò)大礦山炸藥爆破的規(guī)模，還必須增加其次數(shù)，這其中對(duì)炸藥的質(zhì)量要求勢必提高。可是現(xiàn)實(shí)是隨著爆破規(guī)模和次數(shù)的增加，炸藥問題也隨之增多，出現(xiàn)了炸藥質(zhì)量不合格的現(xiàn)象，這就對(duì)礦山的安全產(chǎn)生重大影響。

乳化炸藥作為一種內(nèi)相過于飽和的氧化劑水溶液，外相則是連續(xù)油相所構(gòu)成，通過乳化劑與乳化技術(shù)形成一種非牛頓熱力型的不穩(wěn)定體系，當(dāng)體系內(nèi)部不合格時(shí)，其乳膠顆粒就會(huì)發(fā)生一定程度的遷移，這就導(dǎo)致油膜的物理功能也隨之發(fā)生改變，出現(xiàn)體系分層、凝結(jié)、破乳以及析晶等問題，進(jìn)而使得乳化炸藥失去爆炸功能，影響礦山的安全生產(chǎn)[2]。本文以不合格乳化炸藥為對(duì)象，研究其對(duì)礦山安全生產(chǎn)產(chǎn)生的一系列影響，希望可以借此提高人們的安全觀念，著手加強(qiáng)對(duì)乳化炸藥的改進(jìn)和質(zhì)量檢測。

1 降低礦山穩(wěn)定性

乳化炸藥的穩(wěn)定性始終貫穿在乳化炸藥生產(chǎn)的全部流程，乳化炸藥的穩(wěn)定性具體指的是確保其物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、爆炸性能不發(fā)生改變的基本性質(zhì)，換句話說就是在常溫狀態(tài)下經(jīng)過一定時(shí)間內(nèi)部不會(huì)發(fā)生分層、遷移、破乳，進(jìn)而確保乳化炸藥的爆炸性能不發(fā)生改變，它是衡量乳化炸藥合格與否的一項(xiàng)重要指標(biāo)[3]。乳化炸藥的乳化質(zhì)基是通過乳化技術(shù)制作而成的，是基于乳狀液理論形成的，因?yàn)槿闋钜后w系自身就是一個(gè)不穩(wěn)定的非牛頓熱力學(xué)體系，其基本問題主要是圍繞其穩(wěn)定性，那么提高其穩(wěn)定性就成為提升乳化炸藥質(zhì)量的重點(diǎn)。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定和要求，礦山的穩(wěn)定性主要是利用畢肖普法進(jìn)行計(jì)算的，即按照礦山巖層之間的互相作用力來計(jì)算，其計(jì)算公式如下所示：

其中，W代表礦山穩(wěn)定與否的基本安全系數(shù)；Wc代表水平爆破慣性對(duì)礦山關(guān)鍵位置所產(chǎn)生的基礎(chǔ)力矩；A，B分別代表礦山巖層的內(nèi)部重量以及垂直爆破下的慣性；C代表礦山有效抗振幅程度的基本指標(biāo)；u代表作用在巖層的孔隙內(nèi)壓；M，N分別代表礦山巖層的厚度和規(guī)模。

露天礦山爆破后產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)可以媲美地震發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行模擬換句話說就是利用水平向爆破加速度求取爆破振動(dòng)幅率的大小，從而分析乳化炸藥的質(zhì)量對(duì)礦山穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響[4]。不合格乳化炸藥的爆破對(duì)礦山穩(wěn)定性的影響具體表現(xiàn)：在露天礦山環(huán)境下，在爆破振動(dòng)承載力的作用下，礦山的孔隙內(nèi)壓會(huì)隨之升高，導(dǎo)致礦山的有效抗振幅能力迅速下降，巖層的強(qiáng)度也隨之減小，會(huì)造成礦山巖層持續(xù)性大規(guī)模裂開以及礦山穩(wěn)定性大幅度失衡。按照礦山的實(shí)際爆破過程以及周圍環(huán)境，利用對(duì)比分析，對(duì)礦山的穩(wěn)定性進(jìn)行即時(shí)性記錄，具體包括兩種情況，如表1所示。

表1 礦山穩(wěn)定性情況記錄表

礦山的穩(wěn)定成果分析結(jié)果如表2所示。

表2 礦山的穩(wěn)定成果分析表

根據(jù)表1內(nèi)容能夠看出：在礦山進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，乳化炸藥質(zhì)量與否會(huì)對(duì)礦山安全產(chǎn)生不同的影響。正常情況，在其產(chǎn)生的爆破負(fù)載力作用下，產(chǎn)生的水平向振動(dòng)波頻增加。在礦山穩(wěn)定安全系數(shù)一定的狀態(tài)下，其穩(wěn)定性能會(huì)發(fā)生改變。主要表現(xiàn)為，不合格乳化炸藥爆破下對(duì)應(yīng)的巖層和礦山地基的穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生大幅度下降：巖層的穩(wěn)定性會(huì)從70降到64，礦山地基的穩(wěn)定性會(huì)從53降至50。巖層和礦山地基的穩(wěn)定性發(fā)生降低以后，造成礦山整體的安全性持續(xù)降低，由此可知道，乳化炸藥不合格品對(duì)礦山的安全有著至關(guān)重要的影響。

根據(jù)表2內(nèi)容能夠看出，不合格乳化炸藥在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，礦山的巖層和地基的安全系數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生一定程度的改變，與合格的乳化炸藥相比，巖層的安全系數(shù)迅速從1.78下降至1.56，地基的安全系數(shù)從1.52下降值1.34，雖然下降后的安全系數(shù)符合國家對(duì)安全系數(shù)規(guī)定的最小值，但是其爆破振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致巖層和地基發(fā)生一定程度的松動(dòng)，甚至還有可能可能發(fā)生局部坍塌，這說明不合格乳化炸藥的爆破對(duì)礦山的穩(wěn)定性有所影響。

2 有可能發(fā)生礦山地基液化

乳化炸藥不合格品在低溫狀態(tài)下，極易發(fā)生硬化，造成其爆炸感度和爆炸性能快速降低。根據(jù)國外大量研究資料證明，炸藥的爆破速度是藥包質(zhì)量與所處溫度的數(shù)學(xué)函數(shù)，其主要是隨著外界溫度的變化而發(fā)生一定程度的變動(dòng)，因而在低溫狀態(tài)下，乳化炸藥不合格品在低溫條件下發(fā)生的爆轟反應(yīng)會(huì)失去大量熱能，也會(huì)造成炸藥威力持續(xù)降低[5]。而據(jù)礦山地基液化分析，礦山在炸藥爆破的巨大作用力下，礦山孔隙內(nèi)壓的分布會(huì)伴隨地基深度的不一樣而發(fā)生孔隙壓力值的變動(dòng)。普遍狀態(tài)下，在爆破作業(yè)過程中，爆破振動(dòng)會(huì)造成礦山孔隙內(nèi)壓的加大，伴隨礦山地基的逐漸加深，其孔隙內(nèi)壓也慢慢增加，其深度越深，孔隙內(nèi)壓就越大，如此就造成其對(duì)礦山安全生產(chǎn)的影響程度也隨之逐漸加大。

礦山地基主要是由砂粉質(zhì)巖層構(gòu)成，其巖層的主要成分包括：巖層厚度為25m～45m，占據(jù)4%，巖層厚度為12m～22m，占據(jù)3%，巖層厚度為3m～8m，占據(jù)12%，巖層厚度為1m～3m，占據(jù)18%，巖層厚度為0m～1m，占據(jù)50%，其巖層分界并不明顯，因而，在實(shí)際計(jì)算時(shí)采用的主要是估計(jì)值。按照爆破液化法，礦山地基巖層的實(shí)際厚度小于8m的占比大概在58%左右，因而，礦山地基在乳化炸藥不合格品的作用下是有可能存在液化的。按照實(shí)際研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，伴隨礦山地基的逐漸增加，地基液化的可能性也在逐漸增大，從而影響到礦山生產(chǎn)的安全程度。

3 出現(xiàn)礦山裂化

露天礦山進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，由于其距離礦山的核心位置極其近，因而，炸藥在發(fā)生爆破時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)波頻對(duì)礦山安全生產(chǎn)的影響是非常巨大的，且不容忽略，同時(shí)也會(huì)對(duì)周遭地區(qū)的建筑物產(chǎn)生相應(yīng)影響。在礦山各個(gè)位置中，山腰處是其核心位置，更是礦山安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性要素，所以，在爆破作業(yè)時(shí)有必要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)注意。

乳化炸藥不合格品在露天礦山的爆破主要是通過爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)波頻對(duì)礦山的安全生產(chǎn)造成一定的影響，因而，從振動(dòng)波頻的角度對(duì)礦山安全生產(chǎn)的影響進(jìn)行解析。普遍情況下，炸藥發(fā)生爆破作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波頻會(huì)對(duì)礦山的山頂、山腳、山腰以及頂腳產(chǎn)生一系列的影響，需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)解析。通過對(duì)礦山關(guān)鍵位置的選取，利用薩道夫斯基爆破振F動(dòng)波頻的速度預(yù)測公式對(duì)乳化炸藥合格品和不合格品爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)峰值速度進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下表所示。

表3 礦山典型位置振動(dòng)峰值速度

根據(jù)表3內(nèi)容得知，乳化炸藥不合格品在爆破時(shí)，其振動(dòng)速度從山頂至山腳處的變動(dòng)趨勢是先增大后降低，最大振動(dòng)速度出現(xiàn)在山腰處，頂腳處的振動(dòng)速度次之，山頂處的振動(dòng)速度最??；而乳化炸藥合格品的振動(dòng)速度從山頂至山腳處的變化趨勢為持續(xù)性降低，山頂處的振動(dòng)速度最大，山腳處的振動(dòng)速度最小。

另外發(fā)現(xiàn)，乳化炸藥不合格品和乳化炸藥合格品在爆破時(shí)，山腰振動(dòng)速度均比山腳振動(dòng)速度大，主要是因?yàn)樯窖蜕侥_處存在一定的高度差，這就造成爆破振動(dòng)波頻在礦山聲波的傳播過程中產(chǎn)生了巨大的放大效應(yīng)。需要注意的是，乳化炸藥不合格品爆破時(shí)，山腰處的振動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他位置的振動(dòng)速度，這就對(duì)礦山發(fā)生裂紋，進(jìn)而對(duì)礦山的安全生產(chǎn)造成較大威脅。

4 結(jié)束語

本文對(duì)乳化炸藥不合格品對(duì)礦山安全生產(chǎn)影響研究進(jìn)行分析，根據(jù)乳化炸藥不合格品爆破作業(yè)時(shí)的表現(xiàn)，結(jié)合礦山安全生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠?yàn)槿榛ㄋ幍暮细裆a(chǎn)以及礦山的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。