淺議如何有效防止井下炮煙薰人事故

【摘要】本文從炸藥的氧平衡、物理性質及現場作業條件等多方面分析了炮后有毒有害氣體產生的影響因素，并闡述了減少有毒有害氣體，實現安全放炮的一些措施。

【關鍵詞】一氧化碳；二氧化氮；氧平衡；堿性炮泥或溶液

1 前言

2009年5月，廣西、內蒙古、山西相繼發生3起礦井爆破后炮煙致多人死亡的事故，這無疑給井巷爆破安全敲響了警鐘。

目前，在井巷的掘進與開挖中，鉆眼爆破法作為一種經濟高效的施工工藝，已經得到了廣泛應用，但在井巷掘進爆破時，炸藥爆炸會生成大量的有毒有害氣體[1]，再加上井巷有限作業空間，通風不良，容易造成有毒氣體濃度超標，對作業人員的身體健康和安全生產構成嚴重威脅。

現場施工期間，往往會發生在炮煙沒有完全排出的情況下，作業人員就急于進入采場作業，由于高濃度有毒有害氣體未被充分稀釋至安全濃度以下，極易發生炮煙中毒事故。

目前礦井設計年產能逐漸增大，井筒及井下巷道斷面也不斷增大，立井開鑿，一次引爆炸藥量高達600 kg以上，井下大斷面巷道施工時，一次爆破炸藥量也達到200 kg以上，爆破后會在工作面有限空間內產生大量氧化氮和一氧化碳，造成炮煙中含有大量有毒有害氣體，僅僅依靠良好的通風，雖然能夠很快沖淡有害氣體，但耗時太長，不利于工效的提高。

《煤礦安全規程》關于井下主要風流中有害氣體的最大允許濃度的規定如下：CO≯0.0024% ；NO2 ≯0.00025%。

允許工人在8h內暴露在有害氣體的影響下工作（是指所允許的最大濃度）。這些引證的數值，更具體地說是規定了有害介質的最大允許含量，它實際是一個加權平均值。這樣工人在實行每天8h工作制中，身體健康狀況不至于產生明顯惡化；但長期接觸或超過此數值，則令人擔憂。經研究發現，井下放炮后所產生的有毒有害氣體量，與炸藥的化學組分、氧平衡、藥卷物理特性（密度、直徑和外皮形式）、工作地點的條件（溫度、濕度、巖石種類），以及放炮技術（裝藥量、裝藥長度，炮泥形式）等各種因素有關。因此如何從各個因素進行研究，進而不斷地降低工作面有毒有害氣體的含量，有效防止炮煙薰人事故的發生，有著重要的意義。

2 有毒有害氣體形成的影響因素

以酸銨作為氧化劑的炸藥的氧平衡，對爆炸大量硝銨炸藥時所產生的有害氣體的多少起著相當大的作用。從理論上分析，因炸藥爆炸分解而生成的氧化氮的量將與炸藥中過量氧的多少成正比；而一氧化碳含量隨負氧平衡[2]上升而增加；井下爆破用硝銨炸藥氧平衡為零時，有害氣體的發生量為最小。

在考慮氧平衡時，不能忽略紙皮藥卷的影響，因為所裝填的紙皮藥卷在爆炸分解過程中，也參與分解反應。藥卷紙皮和防潮堵蓋（石蠟）有兩種作用：一是由于帶有很大負氧平衡的碳載體，它將促進炮煙中一氧化碳的增加；二是當氧平衡為正值時，炸藥爆炸后紙皮和石蠟使一氧化碳增加。但在一定程度上減少了氧化氮的含量，原因是炸藥中一部分氧在氧化紙皮和石蠟中的碳元素時被消耗掉了。

炸藥的顆粒粒度的大小對爆炸充分與否和爆炸速度有著很大影響，同樣對有害氣體的組成和發生量有著重大影響；即顆粒越小，爆炸后所產生的氧化氮的量越小。

炸藥的濕度也影響其爆破質量及生成有害氣體的成分和數量，當水分超過1%時，炸藥中的水分含量越大則有害氣體發生量越大。

炸藥組份中是否添加適量礦物鹽作為添加劑，也影響著炮后有毒有害氣體的產生量。當添加適量的添加劑，則會在爆破分解過程中，作為催化劑，起到使有害氣體明顯減少的作用。

爆炸地點的客觀條件也將對炸藥所產生的各種氣體量和分布起著相當大的影響。硝銨炸藥藥卷四周的巖體及其爆破阻力，無疑會影響爆炸反應。大量的高熱爆炸氣體在形成過程中，遇到的外界阻力越大，爆破壓力急劇升高的時間就越長，爆破就愈完全，裝藥室產生的壓力也就愈高，由此產生的有毒有害氣體也就愈少。

3 減少有毒有害氣體產生量，實現安全放炮的措施：

從以上影響炮煙產生量的各個因素分析可以看出，為了減少放炮有毒有害氣體產生量，保護礦工不受炮煙的危害，必須采取各種措施，綜合利用，方能最大程度的實現安全放炮。

3.1從源頭進行控制有毒有害氣體產生量：

在炸藥選擇方面，要使用氧平衡特性適中、包裝正規、炸藥顆粒細小均勻、濕度適宜、具有精良生產工藝廠家所生產的含有適量礦物質鹽作為添加劑的炸藥。

3.2加強炸藥的過程使用管理：

炸藥使用中，炮煙間距要根據巖性合理布置，并將炮眼要封實搗滿，以提高藥卷在炮眼中的爆破阻力，當阻力越大，爆破壓力急劇升高的時間就越長，爆破就愈完全，裝藥室產生的壓力也就愈高，由此產生的有毒有害氣體也就愈少，而采用水濕潤巖石或提高工作面風流濕度的方法[3]來增加爆破地點空氣中的水分，也會大大降低爆破時有毒有害氣體的產生量。

3.3采用中和劑來減少有毒有害氣體產生量：

在巖石掘進巷道（10.8 m2）中測定表明：中和劑（中和劑可采用熟石灰、生石灰、小蘇打、堿金屬、鹽或堿性含水溶液）的使用，確實能大大減少爆破時有毒有害氣體產生量。熟石灰炮泥（50%水+43%Ca（OH）2 +雜質）可使有害氣體的總量約降低30%。熟石灰炮泥的主要作用是直接對氧化氮起中和作用，它可使有害氣體的濃度最大下降40%。碳酸鈉（Na2CO3炮泥也具有相似的功效。堿性水炮泥（蘇打溶液）也具有較顯著的降低有害氣體濃度的效果，它可以使氧化氮的濃度降低 50%，降低有害氣體也可采用與水炮泥相類似的塑料袋，懸掛放炮地點，炸藥爆炸后，立即形成霧狀阻止氧化氮漫延，另一項有效措施是采用堿性溶液，例如在炮采工作面，向采空區噴灑大量的蘇打溶液，因采空區內貯存大量有害氣體，若不消除，就會擴散到工作面，也可在工作面上懸掛堿性溶液水袋。

3.4做好有毒有害氣體檢測工作：

監測井下空氣中有害氣體的含量可采用空氣中取樣的辦法，在實驗室分析得出現場有毒有害氣體濃度；也可以通過攜帶一氧化碳便攜儀來檢測作業現場CO濃度，還可以安裝一氧化碳探頭進行監測，一旦井下工作地點有毒有害氣體的濃度超過了允許濃度，應該立即通知調度人員，調度人員應立即匯報礦值班人員，采取相應的措施進行處理

3.5加強爆破期間安全管理工作：

爆破期間，盡量避免人員接觸炮后有毒有害氣體或者減少接觸時間：當采用局部通風機通風時，作業地點距新鮮風流不足100m的情況下，放炮地點必須位于新鮮風流中；放炮后，工作地點必須保證充足的通風，此期間不允許任何人進人工作地點附近，通風時間起碼應持續15min，或者由放炮工程師根據爆破炸藥量和工作地點的具體條件，確定所需等待的時間，一般而言，通風時間越長，迎頭炮煙濃度越低，試驗表明，當通風30 min時，采場炮煙濃度基本上達到安全要求的濃度；當使用放炮硐室進行放炮作業時，放炮硐室應根據標準挖掘，盡量采用帆布遮擋硐室口，以避免炮后有毒有害氣體進入硐室，并將硐室內裝設的壓風噴嘴打開，以降低硐室內空氣中有毒有害氣體的濃度。

4 小結

綜上所述，必須從藥品選擇，放炮操作，有毒有害氣體檢測，現場安全管理等多方面采取措施，加以控制，才能有效減少炮煙的產生，為井下職工提供一個安全舒適的作業環境，防止炮煙薰人，減少事故的發生率。

參考文獻

[1]吳中立.《礦井通風與安全》.[M].徐州：中國礦業大學出版社，1989.6：（189）.

[2]蘇利軍，盧文波.地下巷道鉆爆開挖過程中炮煙擴散及通風.[J].爆破.2000.3：（2）.

[3]譚香.基于FLUENT巷道型采場炮煙濃度的數值試驗.[J].環境保護.2014.04：（7）.