低瓦斯礦井爆破后炮煙吹散等待時間的界定

徐明順,付景剛,武晉文

(河南能源化工集團陳四樓煤礦,河南 永城 476600)

0 引言

煤礦井下爆破作業過程中,因《煤礦安全規程》對低瓦斯礦井爆破后炮煙吹散等待時間沒有具體規定,造成爆破作業在爆破后存在等待炮煙吹散時間不一易出現誤操作的現象,究其原因就是對《煤礦安全規程》沒有深入學習,對相關規章制度、標準掌握不夠。筆者就該問題與大家進行分析探討,對今后工作具有指導意義。

1 爆破后炮煙吹散等待時間規定

1.1 《煤礦安全規程》相關規定

第三百七十條:爆破后,待工作面的炮煙被吹散,爆破工、瓦斯檢查工和班組長必須首先巡視爆破地點,檢查通風、瓦斯、煤塵、頂板、支架、拒爆、殘爆等情況。發現危險情況,必須立即處理[1]。

1.2 《煤礦安全規程》專家解讀

【條文解釋】本條是對爆破后巡視爆破地點的規定。

井下采掘工作面爆破作業,爆破后不等炮煙吹散,就急于進入工作面,容易造成炮煙熏人,使人慢性中毒。

炮煙中的氧氣減少,并含有大量的有毒有害氣體,如一氧化碳、氧化氮及礦塵等。人體吸入含有一氧化碳的炮煙后,一氧化碳會與血色素很快地結合,從而大大降低血色素的吸氧能力,造成缺氧現象。一般煤氣中毒就是一氧化碳中毒,嚴重者會死亡[2]。

一氧化氮和二氧化氮都是爆破時炸藥爆炸的產物。而一氧化氮極不穩定,遇空氣中的氧即轉化為二氧化氮。二氧化氮是劇毒的氣體,遇水(包括呼吸道的水分)后生成硝酸,所以對人的眼睛、鼻、呼吸器官、肺部組織具有強烈的腐蝕作用,特別是會破壞肺組織,很容易引起肺部浮腫。當二氧化氮體積分數為0.006%時,短時間內即會出現咳嗽、胸部發痛癥狀；體積分數為0.025%時,可以很快致人死亡。二氧化氮中毒的特點是起初無感覺、經過6～24 h 后才出現中毒征兆；即使在危險濃度下,起初也只是感覺呼吸道有刺激、出現咳嗽、吐黃痰現象。二氧化氮中毒者的特點是手指尖和頭發發黃。在礦井空氣中二氧化氮的最高允許體積分數為0.000 25%,一氧化碳的最高允許體積分數為0.002 4%。所以,爆破后必須排查和消除事故隱患[3]。

2 炸藥爆炸后氣體體積計算

2.1 單位質量炸藥爆炸后氣體總體積計算[4-5]

標準狀態下,每千克炸藥爆炸后氣體的總體積計算公式如下:

式中Va——標準狀況下,每千克炸藥爆炸后產生的氣體體積,L；

Vt——減去炮眼所占體積后爆炸氣體的實際體積,L；

p4——U 型壓差計的壓差值,kPa；

p1——測定時大氣壓力,kPa；

p2——炮眼封孔后,炮眼內剩余壓力,kPa；

p3——溫度為t時空氣飽和水蒸氣壓力,kPa；

t——測定時的室溫,℃；

m——測定用藥卷質量,g。

2.2 單位質量炸藥爆炸后生成的有毒有害氣體體積

每千克炸藥爆炸后,生成的一氧化碳和氮氧化物的體積分別按式(2)、(3)計算:

式中V′——每千克炸藥爆炸后生成的一氧化碳體積,L/kg；

V0——標準狀態下,每千克炸藥爆炸后產生的氣體體積,L/kg；

Φ1——氣體試樣中一氧化碳的體積分數,%；

VN——每千克炸藥爆炸后生成的氮氧化物體積,L/kg；

Φ2——氣體試樣中氮氧化物的體積分數,%[6]。

2.3 單位質量炸藥爆炸后生成的有毒有害氣體總量[7]

式中V——每千克炸藥爆炸后生成的一氧化碳體積,L/kg；

V′——每千克炸藥爆炸后生成的有毒氣體總量,L/kg；

6.5——將氮氧化物折算成一氧化碳時的毒性系數；

VN——每千克炸藥爆炸后生成的氮氧化物體積,L/kg。

2.4 炸藥爆炸后實測氣體產物組成

炸藥爆炸后實測氣體產物組成如表1所示[8]。

表1 炸藥爆炸后氣體產物組成 %

3 爆破后有關炮煙吹散等待時間的規定

1)確定5 min。《煤礦安全規程》第三百七十一條,通電以后拒爆時,爆破工必須先取下把手或者鑰匙,并將爆破母線從電源上摘下,扭結成短路；再等待一定時間(使用瞬發電雷管,至少等待5 min)之規定。

2)確定 10 min。介于 5 min 和 15 min 之間。

3)確定15 min?！睹旱V安全規程》第三百七十一條,通電以后拒爆時,爆破工必須先取下把手或者鑰匙,并將爆破母線從電源上摘下,扭結成短路；再等待一定時間(使用延期電雷管,至少等待15 min)之規定。

4 炮煙吹散等待時間界定方法、依據

炮煙吹散時間應當由以下幾個方面考慮[9]。

4.1 爆破后地應力再平衡作用

爆破后,爆破地點因爆破改變了地應力在爆破前的平衡作用,在新的地應力未形成平衡之前,如果爆破作業地點存在有瞎炮(殘爆、拒爆),裝藥炮眼中的炸藥和電雷管就有可能在受到地應力的再平衡擠壓作用發生緩爆,爆破后如果人員急于進入爆破地點,就會造成緩爆傷人。因此,《煤礦安全規程》規定:爆破后巡視爆破地點,如有危險情況必須立即處理[10]。

4.2 職業危害因素對人體的影響

根據《煤礦安全規程》規定:炸藥完全反應,爆炸后每公斤炸藥產生的有毒有害氣體量不得超過80 L(國家標準),煤礦井下爆破作業爆破后一般需要向爆破地點通以4 000 m3的風量方可將爆破地點的有毒有害氣體濃度稀釋到安全濃度值以下,在爆破作業現場,根據職業危害實際檢測結果:爆破后炮煙內僅一氧化碳(巖巷)濃度(體積分數)就高達0.007 4%～0.017 2%,是《煤礦安全規程》規定的3～7 倍。為有效預防炮煙熏人和一氧化碳中毒,保護職工身心安全健康,并從職業危害防治角度綜合考慮,炮煙吹散等待時間應符合稀釋有毒有害氣體的要求[11]。

4.3 井巷風速與巷道長度

1)《煤礦安全規程》規定:巖巷最低風速不得小于0.15 m/s,煤巷最低風速不得小于0.25 m/s[12]。現井下掘進一般采用功率2×11 kW 或2×15 kW 的局部通風機通風,工作面實際風量在300～400 m3之間,巷道風速大都在0.5 m/s 左右。根據井工煤礦井巷布置施工要求,巖巷(開拓巷道、準備巷道)每間隔400～500 m 應施工聯絡巷(回風巷、安全出口),煤巷(回采巷道)掘進每間隔500～600 m 應施工聯絡巷(安全出口)。假設某一巖巷(開拓巷道、準備巷道)施工長度為500 m,風速0.5 m/s,則炮煙吹散等待時間需要17 min；若施工巷道為煤巷,巷道長度600 m,風速0.5 m/s,炮煙吹散時間約20 min。

2)為減少炮煙中有毒有害氣體對人體的危害[13],《煤礦安全規程》和“爆破安全技術操作”規程要求:爆破時,除警戒人員外,其他人員都要進入爆破地點附近的新鮮風流中,人員在高濃度炮煙區經過時,應用濕毛巾捂住口鼻并迅速通過[15-18]。

3)實際工作中,很多巷道(尤其是煤巷)長度大都超過1 000 m,再加上長距離局部通風工作面,通風阻力增大、風量減小、風速降低,炮煙吹散時間會更長。

5 結論

炮煙吹散時間取值應滿足圍巖地應力再平衡、預防緩爆(拒爆、殘爆)傷人、炮煙熏人、職業危害、井巷風速、巷道長度等基本要求。當現場條件變化、井巷不斷延伸時,工程技術人員應針對具體作業環境,不斷修改補充完善《作業規程》,與現場實際相結合,確定爆破后人員等待炮煙的具體時間,有效預防事故發生,確保爆破作業安全。