環保乳化炸藥在巷道掘進中的應用

摘要：通過對地下采礦掘進的重要性，掘進施工難點的分析和礦山實際面臨的通風困難的問題，通過對比爆破試驗，指出了應用環保乳化炸藥在掘進施工中的優勢，為后續探討零氧平衡炸藥拋磚引玉。

關鍵詞：炮煙、環保乳化炸藥、零氧平衡、一氧化碳檢測報警儀、掘進進尺、爆破效果

1、引言

地下礦山在開拓、采準和采礦中，都要掘進大量的巷道，巷道掘進的快慢直接影響著三級儲量的準備，所以所有的地下礦管理者都非常重視巷道掘進這項重要工作。進入21世紀，目前我國大部分礦山都是采用手持式7655鉆機鉆孔，局部礦山采用鑿巖臺車施工，裝藥采用32毫米直接的乳化炸藥，爆破后進行通風，通風時間都特別久，特別是一些上向天井掘進，由于出渣不及時，幾天后天井上CO濃度都超標，甚至發生炮煙中度事件，如何提高炸藥的爆破威力，同時又減少有毒氣體的產生，是我們研究的方向。

2、地下礦掘進特點

地下礦采礦是一個系統工程，包括開拓、采準和采礦，每個環節都需要爆破。地下礦掘進爆破的特點是處在地下，空間密閉、狹小，獨頭掘進通風困難，采掘比決定著經濟效益。

掘進爆破的主要任務，是保證在安全條件下，高速度、高質量地將巖石按規定斷面爆破下來，并盡可能不損壞井筒或巷道周圍的巖石。為此，需在工作面上合理布置一定數量的炮孔和確定炸藥用量，然后進行裝藥、堵塞、連線和起爆。

掘進爆破后，由于炸藥的質量、配方，施工方法、爆破設計等不同，導致爆破后產生大量的有毒氣體，通風時間增加，同時產生大量的有毒氣體就意味著炸藥沒有完全達到零氧平衡或達到零氧平衡效果不好，如何增加爆破進尺，減少有毒氣體，提高工作效率，尋找好的爆破設計和環保的乳化炸藥是我們解決這個問題的關鍵。

3、解決方案

3.1、氧平衡原理介紹

炸藥氧平衡有3種情況，分別是正氧平衡，零氧平衡，負氧平衡。

正氧平衡炸藥因未能充分利用炸藥中的氧量，而且剩余的氧和游離狀態的氮化合時，產生氮氧化物有毒氣體，并吸收熱量。

負氧平衡炸藥因炸藥中的氧量不足，未能充分利用可燃元素，并且生成可燃性有毒氣體;但在生成產物中含雙原子氣體較多，能夠增加生成氣體的數量。

零氧平衡炸藥因炸藥中的氧和可燃元素都得到了充分利用，故在理想反應條件下，放出最大的熱量，而且不會生成有毒氣體。

3.2、KG-II環保型巖石乳化炸藥產品簡介

澳瑞凱KG-II環保型巖石乳化炸藥，是以提高做功能力，最大程度的減少有毒氣體含量而設計和制造的，適合于無瓦斯及礦塵爆炸危險的所有爆破工程;經南京理工大學國家試驗室檢測，爆炸后有毒氣體含量測定為26L/kg，（國家標準是80L/kg），爆速3900-4000米/秒，爆破做功能力為289ml;殉爆距離3厘米，起爆能為8號工業雷管。該環保型炸藥是一種做功能力強且非常安全的炸藥，尤其適合于硬巖爆破。

4、應用實例

4.1礦山概述：

某大型金礦位于山東省招遠市玲瓏鎮，具有悠久的開采歷史，巖石主要是玲瓏花崗巖，分交代花崗巖和重熔花崗巖，并廣泛發育有成分復雜的脈巖，巖石f系數在12—14，該礦集團公司的主要礦山，也是后續主要找礦區域，需要掘進大量的巷道，特別是探礦巷道特別多，獨頭掘進特別多，天井特別多，目前掘進探礦巷道每年在6萬米左右，井下通風較差，急需環保型炸藥解決通風問題。

4.2試驗對比方案

經過了解礦山的生產掘進工藝，通風現狀，提交了引進澳瑞凱新型環保乳化炸藥進行試驗對比的方案，經過與礦領導交流溝通，同意進行對比試驗。

1、試驗產品：澳瑞凱KG-II環保型乳化炸藥藥卷，塑料包裝，規格：D=31mm，L=180mm，G=150g。

2、測試工具：CTB1000X袖珍式一氧化碳檢測報警儀：該測試儀器靈敏度高，自動讀數，攜帶簡便。

3、對比項目：類似條件下，KG-II環保乳化炸藥與2號巖石銨梯炸藥相比，有毒氣體含量中CO濃度的差別及掘進進尺的差別;

4、測試掘進面設計如下圖1：

5、CO測試原理及結果：

在同一巷道掘進中，采用抽出式通風，局部風扇做功功率一定時，所抽出的風量及風壓一定，所以抽出的污風CO濃度直接反映爆破面的CO濃度含量高低。根據以上原理，選定在風筒排出的污風處測試，要求測試儀對準風筒抽出的污風流，CO測試儀反應孔要伸到風筒里2厘米，待測試儀數據達到最高點下降的情況下做記錄。抽出風量相同，從爆破后開始抽風計算，連續測試，隨著通風時間持續，記錄CO測試數據變化情況。

4.3、試驗效果：

經過2個多月的試驗，在有毒氣體含量及通風時間方面、在爆破進尺方面和爆破大塊、爆堆形狀方面有明顯的改善。

1、有毒氣體含量及通風時間的測定：

在同一巷道、連續使用澳瑞凱KG-II炸藥進行爆破測出CO隨著通風時間的增加濃度的變化，同理，連續使用2號巖石炸藥爆破，測出CO隨著通風時間增加濃度的變化，測試結果如下圖2：

2、掘進進尺對比：

相同斷面，相同的炮孔數及炮孔深度，裝2號巖石銨梯炸藥33kg與KG-II環保乳化炸藥31.5kg爆破平均進尺對比，結果如下圖：

3、爆破效果

爆破后塊度通過定性分析，比原來有所改善。爆堆形狀較好，如下圖4和圖5對比：

4.4：結論總結

1、澳瑞凱環保型KG-II乳化炸藥做功能力略優于2號巖石銨梯炸藥，單循環平均進尺高于2號巖石銨梯炸藥，炸藥單耗低于2號巖石銨梯炸藥;

2、KG-II炸藥的爆速不小于3800m/s，適合于硬巖爆破，爆破后殘眼少，進尺高;數據顯示，KG-II單循環平均進尺增加0.1米左右，按每米掘進成本1000（估算）元計，每個循環可以節約成本100元。

3、使用KG-II環保型乳化炸藥炮煙少，有毒氣體中CO含量僅相當于2號巖石銷銨炸藥的三分之一，能有效縮短了通風時間，對改善安全工作環境，保障工人的身體健康具有極其重要的意義。

4、通風時間縮短，循環進尺提高，改善爆破塊度，可提高了施工效率，改善生產管理;

5、解決了2號巖石炸藥的防水問題，最大程度的減少了含水炮孔對炸藥的損失，同時KG-II環保型乳化炸藥對儲存，搬運，現場施工的安全管理都得到了一定程度改善。

5、結束語

通過對比試驗，依據礦山的需要，我們根據零氧平衡原理，研究出了環保乳化炸藥，這個配方也還是初步的，需要根據各個施工環境進行優化，做到真正意義上的零氧平衡，還需要做更多試驗和研究。希望我們做的這點工作能給大家帶來啟迪，朝著這個方向繼續研究。

參考文獻

[1]《采礦手冊》編輯委員會，《采礦手冊》，冶金工業出版社，2006年1月

[2]安順波，《爆破新技術與現場安全操作實務全書》，北京礦業大學出版社2005年1月

作者簡介

趙江江，男，1979年出生，2002年畢業于廣西大學采礦工程，大學本科，現就職于保利澳瑞凱（威海）爆破器材有限公司從事采礦爆破技術服務工。