煤矿安全炸药

　　在很多矿井中，常有可燃性气体和矿尘。如沼气(甲烷)和其他碳氢化合物、氢气、硫化氢、一氧化炭、煤尘、硫磺尘、黄铁矿尘等。它们与空气混合达到一定浓度时可形成爆炸性气体(或粉尘)。在这些矿井中进行爆破作业时要使用安全炸药，以免引起可燃气体和矿尘的燃烧和爆炸。

 

　　一、煤矿安全炸药的特点

 

　　煤矿安全炸药简称为煤矿炸药。它必须具备下列特点：

　　1．能量要有一定的限制，其爆热、爆温、爆压和爆速均要求低一些，使爆炸后不致引起矿井大气的局部升温和避免达到瓦斯的发火点。

　　2．要有较高的起爆感度和较好的传爆能力，以保证其爆炸的完全性和传爆的稳定性。

　　3．不能含有金属粉末，爆炸后不应生成未起反应的炽热粒子，消除瓦斯被直接点燃的条件。

　　4．有毒气体生成量应符合国家规定，为此炸药的氧平衡就应接近零氧平衡，避免二次火焰的产生和氧化氮的生成，因为氧化氮不仅比一氧化碳的毒性大，而且对瓦斯氧化反应起催化作用。

　　为了使炸药具有上述特性，通常在煤矿安全炸药中添加一定量的消焰剂——食盐、硼砂、氯化钾、海藻粉等物质。这些消焰剂对沼气一空气混合物的氧化燃烧反应起负催化作用，从而阻止了甲烷一空气混合物的爆炸。此外，消焰剂是热容量大的物质。在爆炸时，它能吸收炸药的部分爆热，而降低炸药的爆温，起到阻止矿井内空气局部升温的作用。

　　在各种消焰剂中，以氟化物(如CaF₃，NaF等)最好，食盐(NaCl)次之。因食盐的来源广，价格低，故被广泛采用。

 

　　二、煤矿安全炸药的品种

 

　　煤矿井下常用的炸药有：岩石铵梯炸药(包括抗水岩石铵梯炸药)，煤矿铵梯炸药(包括抗水煤矿铵梯炸药)，含水炸药中的水胶岩石炸药和水胶煤矿炸药，乳化岩石炸药和乳化煤矿炸药。此外，还有在高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井中使用的被筒炸药和离子交换炸药以及适用于坚硬岩石的粉状高威力炸药。有关岩石类炸药己在前面介绍了。

 

　　三、煤矿许用炸药分级与选用

 

　　(一)煤矿许用炸药分级

　　原煤炭工业部标准MT-61-82中对煤矿许用炸药按其瓦斯等级分为5级。5级炸药的合格标准是：

　　(1)1级煤矿许用炸药：用于低瓦斯矿井(相对瓦斯涌出量≤10m³／t，绝对瓦斯涌出量<40m3／min)。炸药量100g发射臼炮检定合格。

　　(2)2级煤矿许用炸药：一般可用于高瓦斯矿井(相对瓦斯涌出量>10m³／t，绝对瓦斯涌出量≥40m³／min)。炸药量150g发射臼炮检定合格。

　　(3)3级煤矿许用炸药：一般可用于煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出的矿井。炸药量450g发射臼炮检定合格或炸药量150g悬吊检定合格。

　　(4)4级煤矿许用炸药：炸药量250g悬吊检定合格。

　　(5)5级煤矿许用炸药：炸药量450g悬吊检定合格。

　　(二)煤矿许用炸药的合理选用

　　根据《煤矿安全规程》的规定，井下所使用的煤矿许用炸药应由矿总工程师按矿井和爆破工作面所处区域的瓦斯等级合理选用，并符合下面的规定：

　　(1)低瓦斯矿井的岩石掘进工作面，必须使用安全等级不低1级的煤矿许用炸药。

　　(2)低瓦斯矿井的煤层采掘工作面必须使用安全等级不低于2级的煤矿许用炸药。

　　(3)高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于3级的煤矿许用炸药。有煤岩与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于3级的煤矿许用含水炸药。

　　(4)不得使用冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。

 

　　四、煤矿铵梯炸药的品种及适用条件

 

　　煤矿铵梯炸药的品种有用于无水炮眼的2号和3号煤矿铵梯炸药，用于有水炮眼的2号抗水和3号抗水煤矿铵梯炸药以及被筒炸药等5个品种。其对瓦斯的安全性按2号、3号、被筒炸药的顺序递增，爆炸威力则按此顺序递减；2号和2号抗水煤矿铵梯炸药属于I级安全炸药，可用于低瓦斯矿井中的岩石掘进工作面，3号和3号抗水煤矿铵梯炸药属于Ⅱ级安全炸药，可用于低瓦斯矿井中的煤层采掘工作面，被筒炸药可用于高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。

　　国产煤矿铵梯炸药的品种、组成、性能和爆炸参数见表2—10。

 

表2—10  国产煤矿铵梯炸药

 


注：1．殉爆距离测定时，浸水深度为1m，浸水时间为1h；

　　2．型号中字母意义：M——煤矿许用型(表示适用性)；Ⅰ、Ⅱ——一级、二级(表示安全级别)。

 

　　五、煤矿许用型水胶炸药和乳化炸药

 

　　煤矿许用型水胶炸药和乳化炸药的组成成分、加工过程与上述同类岩石炸药基本相同，只是在组成成分中加入一定量的食盐、大理石粉、氟化钙和氧化钾等消焰剂。煤矿许用含水工业炸药的组成、性能及爆轰参数计算值见表2—11。

 

表2—11  煤矿许用型含水工业炸药的组成、性能与爆轰参数计算值

 

 

 

 

　　六、被筒炸药

 

　　被筒炸药是以2号煤矿铵梯炸药的药卷做药芯，装入直径为42mm的石蜡纸筒内，在药卷与纸筒间填满粉状食盐，再封口成单个药卷。其消焰剂含量可高达药芯重量的50％，既提高了安全性，又解决了加盐后降低爆炸性能和爆轰不稳定的矛盾。

　　被筒炸药爆炸时，被筒内的食盐变成一层细粉状的帷幕，将爆炸点笼罩起来，使之与瓦斯隔离，具有相当高的安全性，可用于高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井中。

　　安全被筒品种较多，分为惰性被筒与活性被筒，惰性被筒由非爆炸性的材料制成，有刚性被筒、半刚性被筒、软性被筒、粉状被筒和液体被筒等品种，活性被筒由消焰剂和具有爆炸性材料制成。被筒炸药工艺比较复杂，工序较多，药卷直径大，容易吸潮，装药时被筒易破裂，药包之间不易传爆。，只用于爆炸堵塞的溜煤眼和煤仓，称为被筒爆破炸通煤仓。

 

　　七、离子交换炸药

 

　　它是以硝酸钠和氯化铵的混合物为主要成分，再加敏化剂硝化甘油而成的煤矿许用炸药，硝酸钠和氯化铵称为离子交换盐。在通常情况下，交换盐比较稳定，不发生化学变化，但在炸药爆炸的高温高压条件下，交换盐就会发生反应，进行离子交换，生成氯化钠和硝酸铵。在爆炸瞬间产生的雾状氯化钠，作为消焰剂，高度弥散在爆炸点周围，起到降低爆温和抑制瓦斯燃烧的作用，同时，生成的硝酸铵作为氯化剂继续参与爆炸反应。离子交换炸药是我国现有煤矿许用炸药中安全性最高的品种，特别适用于有煤与瓦斯突出危险的工作面。它具有较好的储存安全性、间隙效应小、低温(一20℃)不会冻结等优点；炸药冻结或半冻结后感度高，运输和使用时要特别注意，尤其不要和酸、碱、油脂类杂物接触。

　　离子交换型煤矿炸药的质量标准见表2—12。

 

表2—12  五级离子交换型煤矿炸药质量标准表

 

 

　　八、煤矿安全炸药的安全性

 

　　煤矿炸药的安全性是指在特定的条件下，炸药爆炸时对瓦斯的引爆能力。安全性低的炸药易引爆瓦斯，安全性高的则相反。一种炸药安全性的高低，通常是通过巷道试验的结果来鉴定的，用某个药量(g)爆炸的50％瓦斯引爆率或若干炮不引爆瓦斯的最大药量来表示。现在可用勃罗西登方法进行试验。此外还可用定性的比较炸药爆炸后火焰的长短来衡量其安全标准。这种方法是将炸药放入Φ55×530mm的直立臼炮内，用雷管起爆，同时拍下爆焰的照片，从中标出火焰的长度。

　　煤矿安全炸药比非安全炸药的爆焰短，其中被筒炸药最短，说明食盐在炸药中，对炸药爆焰的持续时间确有明显影响。