芒硝礦大爆破后有毒有害氣體控制研究

曾念均

洪雅青衣江元明粉有限公司，中國(guó)·四川 眉山 620360

1 引言

爆破作業(yè)就是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量完成預(yù)設(shè)工程，但在作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種不良效應(yīng)，如爆破飛石、爆破震動(dòng)、爆破噪聲、有毒有害氣體等。在地下礦山爆破作業(yè)中，空間封閉受限，爆破產(chǎn)生的有毒有害氣體如不能及時(shí)排除或處理不當(dāng)就會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，由爆破產(chǎn)生的有毒有害氣體造成的人員中毒甚至致人死亡的事件比比皆是。芒硝礦山中的中深孔擠壓爆破（俗稱大爆破），是芒硝礦山硐室水溶法不可缺少的環(huán)節(jié)，每次使用數(shù)十噸甚至兩百多噸炸藥進(jìn)行爆破落礦，單次大爆破可產(chǎn)生有毒有害氣體高達(dá)數(shù)十萬(wàn)立方米,產(chǎn)生有毒有害氣體（以CO 計(jì)）濃度高達(dá)10 萬(wàn)ppm，如何控制好大爆破產(chǎn)生大量的有毒有害氣體排放，是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

2 爆破有毒有害氣體的構(gòu)成及危害

炸藥爆炸的產(chǎn)物以氣體為主，俗稱“炮煙”，其成分主要含有CO2、H2O、CO、NO2、NO、O2、SO2、H2S、NH3等。炮煙危害人體健康,地下爆破時(shí)更為嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn),通常1kg 工業(yè)炸藥爆炸后,產(chǎn)生煙氣體350～1000L,其中有毒有害氣體60～150L[1]。其中，CO、氮化物（NO、NO2 等）、H2S都是有毒有害氣體，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)對(duì)人員造成傷害，甚至死亡。以CO 為例，在空氣中濃度達(dá)到0.048%，1小時(shí)內(nèi)會(huì)造成耳鳴，心跳加快；濃度達(dá)到0.128%，0.4～1 小時(shí)，就會(huì)造成四肢無(wú)力，嘔吐，失去行動(dòng)能力；當(dāng)濃度達(dá)到0.4%，在很短時(shí)間內(nèi)，就會(huì)喪失知覺(jué)，痙攣，呼吸停頓，假死。

3 芒硝礦大爆破后有毒有害氣體現(xiàn)狀分析

工業(yè)炸藥中一般含有碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）4 種元素,其中碳、氫是可燃元素,氧是助燃元素,氮是載氧體[2]。炸藥中氧元素含量多少，是否能與C、H、N 但三種元素完全反應(yīng)，是影響炸藥爆破產(chǎn)生有毒有害氣體的決定性因素。按照氧元素含量的多少，一般工業(yè)炸藥中分負(fù)氧平衡炸藥、正氧平衡炸藥、零氧平衡炸藥，其中負(fù)氧平衡炸藥、正氧平衡炸藥在爆炸后均會(huì)產(chǎn)生大量的碳化物、氮化物有毒氣體，而零氧平衡炸藥具有爆破后理論上不產(chǎn)有毒有害氣體并且具有炸藥爆炸后能量釋放大的優(yōu)點(diǎn)。因此大爆破中使用的炸藥否為零氧平衡或接近零氧平衡是決定爆后產(chǎn)生有毒有害氣多少的關(guān)鍵因素。

芒硝礦大爆破具有單次爆破炸藥藥量大的特性，藥量通常為幾十上百噸不等。目前，該礦山單次使用炸藥量最高已超過(guò)200t，爆破后產(chǎn)生的煙塵最高可達(dá)20 萬(wàn)m3，含有的有毒有害氣體可達(dá)3 萬(wàn)m3。如此大量的有毒有害氣體一部分在爆破時(shí)隨爆破沖擊波擴(kuò)散到井下的各個(gè)巷道中，一部分殘存在爆破堆積體中即爆破溶區(qū)當(dāng)中。所以，大爆破后的有毒有害氣體控制包括巷道內(nèi)和爆破溶區(qū)內(nèi)兩個(gè)方面，而兩種控制方式截然不同。

①巷道內(nèi)有毒有害氣體的控制。此部分的爆破后有毒有有害氣體就會(huì)隨沖擊波涌散到井下的各個(gè)巷道中，并且還會(huì)通過(guò)直達(dá)地面主、副井筒擴(kuò)散到井口附近。為此設(shè)置了專業(yè)的救護(hù)隊(duì)員進(jìn)行該排毒作業(yè)，首先，爆破前必須撤出井下的所有作業(yè)人員，并經(jīng)救護(hù)、礦調(diào)度、爆破后勤組共同確認(rèn)，保證人員完全撤出；其次，在主、副井口分別安排不少于3人一組的救護(hù)隊(duì)員，以200m 為半徑井口為中心設(shè)置警戒圈，所有人員撤出至警戒圈外，爆破后救護(hù)隊(duì)員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)炮煙擴(kuò)散到井口的情況，如有爆破有毒有害氣體濃度增大跡象，應(yīng)立即采取撤人和擴(kuò)大警戒范圍的措施。待主扇風(fēng)機(jī)恢復(fù)通風(fēng)，主、副井風(fēng)流穩(wěn)定、井口無(wú)毒氣時(shí)方可解除井口警戒，但不能入井；第三，井下巷道內(nèi)的有毒有害氣體排放主要采取分區(qū)加強(qiáng)通風(fēng)稀釋排放。大爆破后井下大部分巷道內(nèi)都有有毒有害氣體，毒氣濃度（以CO為指標(biāo)）從數(shù)十ppm到數(shù)萬(wàn)ppm不等。在爆破后要立即恢復(fù)礦井的主通風(fēng)系統(tǒng)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，由救護(hù)隊(duì)員佩戴防護(hù)設(shè)備下井進(jìn)行排毒作業(yè)。排毒路線嚴(yán)格按照沿進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有毒有害氣體含量，當(dāng)毒氣濃度超過(guò)限值時(shí)（CO 濃度超10000ppm），應(yīng)停止繼續(xù)作業(yè)，采區(qū)加強(qiáng)通風(fēng)稀釋濃度降至允許范圍內(nèi)才能繼續(xù)進(jìn)行排毒作業(yè)。在排毒作業(yè)中通過(guò)安設(shè)臨時(shí)風(fēng)障改變風(fēng)流走向，增加需供風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量來(lái)稀釋毒氣濃度，利用局扇來(lái)排除獨(dú)頭巷道內(nèi)的有毒有害氣體。

②爆破溶區(qū)內(nèi)殘余有毒有害氣體的控制。地下芒硝礦山主要采用硐室水溶法工藝來(lái)進(jìn)行采礦作業(yè)，爆破后會(huì)對(duì)爆破溶區(qū)進(jìn)行封堵，使之成為一個(gè)密閉空間。密閉后溶區(qū)內(nèi)也殘存大量的有毒有害氣體，通常毒氣中CO 濃度高達(dá)10 萬(wàn)ppm。在向溶區(qū)內(nèi)注水溶礦時(shí)，會(huì)將溶區(qū)內(nèi)的高濃度的有毒氣體壓出，如果排放管理不善，不僅會(huì)影響礦山的正常生產(chǎn)作業(yè)，還會(huì)造成人員傷亡的事件。我們就此采用安設(shè)有直達(dá)地面的專用排毒管道進(jìn)行溶區(qū)內(nèi)毒氣的排放作業(yè)，將溶區(qū)和井筒之間連接有排氣管，將毒氣排到井筒，再通過(guò)井筒排入大氣稀釋[3]。

4 芒硝礦大爆破有毒有害氣體控制措施

①選擇乳化炸藥來(lái)進(jìn)行爆破。由于乳化炸藥的含水特性，爆后會(huì)減少CO 的濃度，根據(jù)監(jiān)測(cè)比較使用改性銨油炸藥爆后監(jiān)測(cè)的CO 濃度高達(dá)90000ppm，而使用乳化炸藥爆破后的CO 濃度只有30000ppm，減少了近2/3。

②優(yōu)化裝藥參數(shù)。芒硝礦山中的大爆破，基本上都是中深孔爆破，一是要采用孔底起爆，可使炸藥反應(yīng)完全程度提高，從而降低毒氣量；二是要控制炸藥單耗，不能盲目增加單耗導(dǎo)致炸藥量增加。

③采用無(wú)包裝炸藥進(jìn)行爆破。在芒硝礦中推廣使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥或機(jī)器裝散裝炸藥，可避免由于炸藥包裝材料反應(yīng)耗氧而產(chǎn)生多余有毒有害氣體。

④使用質(zhì)量可靠的起爆器材。對(duì)每次使用雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等起爆器材要進(jìn)行抽檢，抽檢合格率要達(dá)到100%，以杜絕由于爆破器材不合格導(dǎo)致炸藥不完全爆轟或燃燒產(chǎn)生更多的有毒氣體。

⑤強(qiáng)化大爆破作業(yè)中的安全管理工作。芒硝礦中的大爆破作業(yè)包含排毒作業(yè)，要以半軍事化的方式來(lái)進(jìn)行管理。制定相應(yīng)的排毒計(jì)劃及作業(yè)措施，對(duì)參與排毒作業(yè)的人員要經(jīng)過(guò)專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后才能上崗。要采用“救護(hù)監(jiān)護(hù)”的模式進(jìn)行大爆破后的排毒作業(yè)。

⑥不管是采用管道排毒還是巷道排毒，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排放情況，發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

控制芒硝礦大爆破后的有毒有害氣體排，首先要從炸藥源頭來(lái)控制減少爆破后毒氣的產(chǎn)生量；其次，要優(yōu)化爆破參數(shù)來(lái)減少有毒有害氣體的產(chǎn)生；最后，要加強(qiáng)排毒作業(yè)管理，制定相應(yīng)的排毒方案，加強(qiáng)排毒過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作，要把人的安全放在第一位，要謹(jǐn)慎處理該作業(yè)過(guò)程中的各項(xiàng)問(wèn)題，保證每一次爆破排毒作業(yè)的順利進(jìn)行。