爆破作业与矿井环境_安全防护_中国百科网
爆破作业与矿井环境
    1．爆破作业与矿井环境
确保爆破安全并进行有效防护的方法，称为爆破安全技术。
爆破安全技术有两方面的内容：一是爆破工程安全，包括爆破器材的运输、储存和保管等，以及爆破作业中的安全问题：二是对爆破本身危害影响的控制和防护，包括爆破对岩体的破坏，爆破空气冲击波，地震波，飞石，有毒气体等的控制方法和有效防护措施，井下爆破时引起瓦斯，煤尘爆炸的防治措施，以及对其它爆破事故的防治等。
由于爆破事故以及爆破本身造成的危害影响很大，爆破安全与防护的重要性显得尤为突出。特别对于煤矿井下的爆破作业，由于存在瓦斯，煤尘，水，火和顶板等灾害，因此防止爆破事故的发生，减轻爆破本身的危害影响，保障矿山建设和生产中的安全，是从事爆破工作和矿山安全工作人员义不容辞的责任。
1.1??爆破作业与有害气体
矿井内有害气体主要有：一氧化碳，二氧化碳，硫化氢，二氧化氮，二氧化硫，沼气等。各种有害气体的危险浓度以及《煤矿安全规程》规定的最大允许浓度见表1-1。
从表1-1可看出，矿井内有害气体除了由发生事故产生外，其主要来源是井下采掘工作面爆破作业时炸药爆炸所产生的。1kg矿用炸药爆炸后能产生600～1000L气体，其中有害气体含量为60～100L（其中主要包括一氧化碳，二氧化氮，硫化氢等），当产生的炮烟浓度大或呼吸时间长就会发生炮烟中毒事故。
表1-1??矿井内有害气体的危险浓度和允许浓度
爆破、火灾、瓦斯，煤尘爆炸
爆破、火灾、瓦斯；煤尘爆炸，煤（岩）层突出
有机物腐烂、火灾、煤层中泄出
爆破、火灾、硫矿物氧化
1.2??爆破作业与瓦斯
瓦斯是矿井有害气体的总称，包括沼气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等。
在煤层开采和巷道掘进过程中，瓦斯通过煤层的裂隙，孔洞涌向巷道和工作面，同时吸附瓦斯转化游离瓦斯。瓦斯的涌出形式有：缓慢涌出、喷出、煤和瓦斯突出等。
沼气是瓦斯中的主要万分，它是无色、无臭、无味气体，在标准状况下，每1m3重0.716kg，比重0.554，比空气轻，易积聚在巷道顶部，上山掘进工作面及顶部冒落等地方。沼气与空气混合后具有燃烧爆炸性，当空气中沼气浓度达5～15%，引燃温度超过650～750℃时，可引起沼气爆炸。沼气的另一个特点就是具有窒息性，在空气中由于沼气的存在，使含氧量降低，含氧量降低到12%时，沼气浓度约为43%，在这种情况下，人们就会因缺氧窒息死亡。煤矿井下常因通风不良而积聚大量沼气，特别是对于老空区、停风的老巷等，沼气浓度更高，稍有不慎，就会造成重大事故。
一旦发生瓦斯爆炸
事故，将会造成极大危险，首先是瓦斯爆炸时产生的爆炸冲击波，造成顶板塌落，通风设施破坏，设备毁坏及人员伤亡；其次瓦斯爆炸后还会生成大量有害气体造成井下人员中毒死亡。此外，如因瓦斯爆炸而引起煤尘爆炸或井下火灾，会使灾情扩大。煤矿内大部分瓦斯爆炸事故发生在含有瓦斯的煤层中的采掘工作面，其中以掘进工作面为多。其原因是通风管理不善、工作面风量不足、引起瓦斯积累，或因电气设备防爆性能不良、放炮不合乎规定、产生电火花或爆破火源所致。因爆破引起瓦斯爆炸事故在我国仍占有很大比例，根据近四年不完全统计，因放炮引起瓦斯爆炸事故占总事故的37%；而煤和瓦斯突出事故多数是由放炮诱发的。因此，除了注意加强通风消除瓦斯积聚以外，重要的是做到爆破作业安全，严格按《煤矿安全规程》规定执行，采掘工作面风流中瓦斯浓度达1%时，必须停止打眼和装药放炮，瓦斯浓度达1.5%时必须停止工作，切断电源进行处理。防止因放糊炮、放空炮、爆燃事故或炮眼布置不合理、装药量过大、炮眼堵塞不合要求等引起的爆破火源而造成瓦斯爆炸事故。1.3??爆破作业与煤尘在煤矿生产和运输过程中，由于放炮、机械的破碎，以及相互撞击，产生不同粒径的煤炭颗粒，通常把直径小于1mm细小粒子称为煤尘。煤尘按其存在状态，可分为浮尘和落尘，浮尘危害性最大，而落尘往往不被人们注意，常给事故的发生留下陷患，浮尘和落尘是相对而言的，若条件变化，两者可以相互转化。煤尘危害极大，当尘粒小于10um以下时，它不仅引起矿工患职业病，而且有些还具有爆炸性。当煤尘受热燃烧迅速形成大量的可燃性气体，1kg煤尘受热燃烧可释放出200～300L可燃性气体，这些气体在高温下燃烧爆炸，破坏性很大，爆炸波速可达200～300m/s。煤尘的爆炸下限浓度为45g/m3，上限浓度可达g/m3，爆炸力最强浓度值为300～400g/m3，引燃温度为700～800℃。引燃煤尘的高温热源有：爆破火焰、电火花、矿灯火花、井下火灾或明火、瓦斯爆炸等。正常情况下，浮尘浓度不易达到爆炸下限，但在爆破落煤瞬间及其他一些情况下，有可能达到煤炸下限，特别是巷道周围壁上沉积有煤尘时，当其受到爆炸空气冲击波或气流的吹扬时再次形成悬浮状态，是足以达到爆炸下限的。如果爆破作业时违章操作，一旦产生爆破火焰易引起煤尘爆炸
事故。因此，对于有煤尘爆炸危险的矿井，必须采取综合防尘措施（特别是放炮前后的洒水降尘尤为重要），以防止煤尘浓度超限，并严格按规程进行放炮作业，防止放炮明火引燃煤尘爆炸。1.4??爆破作业与火灾矿井火灾指发生在矿井范围内的非控制燃烧。火灾的发生必须具备三个条件：可燃物、热源和空气。引起火灾的原因主要有：煤炭自然、明火、放炮、点火花、瓦斯煤尘爆炸等。矿井火灾不同于地面火灾，在发火时能产生火灾伴生，产生大量高温火焰及有害气体，引起瓦斯煤尘爆炸，造成井下风流逆转等，危害极大。井下爆破作业时，应防止炸药爆燃、放糊炮、放空炮及其它原因产生爆破火焰，严禁明火和动力线放炮，在老空区附近和有自然煤层中进行爆破作业时，应特别注意防止放炮引起火灾。1.5??爆破作业与水灾矿井水灾是煤矿主要灾害之一，由于我国煤田水文地质条件复杂、受水威胁程度严重，特别是一些老矿区、已逐步进入深部开采，受水威胁越来越严重，突水事故时有发生，轻则增加排水设备和费用，提高成本，重则造成淹井危及人身安全。矿井水的来源是多方面的，主要充水源有地下水、地表水、大气降水和老空积水等。井下爆破作业时，当遇到积水区、老空区、含水层、导水断层、溶洞等情况时，必须坚持“有疑必探、先探后倔”的原则，并制定专门措施。如果不按规程要求进行防治水，盲目进行煤矿作业，易发生透水事故。1.6??爆破作业与冒顶冒顶是煤矿中最常见、最易发生的事故。我国煤矿95%以上是矿井开采，井下煤层采空以后，岩层塌落，就有可能造成顶板事故。从地质条件来看，我国多数矿井地质构造复杂，不少矿井顶板破碎，很容易在采掘过程中冒落；有的矿井顶板特别坚硬，采煤以后大面积悬空，延续一定时间后，又会大面积垮落，危害很大；还有的矿井，冲击地压严重，也会造成严重的顶板事故。爆破作业引起的冒顶事故，一般是由于放炮崩倒支架引起顶板震动而造成裂隙所引起的。其原因一方面是支架架设质量和炮眼不合要求，另一方面是炮眼布置和装药量不合理。由爆破作业引起的冒顶事故，以采煤工作面为最多，约占70%以上，其次是掘进工作面。这类事故中属恶性事故的虽不多，但发生比较频繁，危害很大，应引起足够的重视。矿山井下爆破作业，由于井下环境的复杂性和作业空间的限制，使其作业条件更加困难，对爆破
安全的要求更加严格，因此，必须加强对爆破安全技术的研究，严格按照《煤矿安全规程》要求操作，防止各类事故的发生，确保井下爆破作业的安全和防止爆破本身造成的危害。?2．爆炸及炸药的基本特征与安全?2.1??爆炸及炸药的定义1、爆炸的定义及分类爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质作功，使之发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈的发光和声响。在生产实践和日常生活中，经常会遇到各种爆炸现象，按引起爆炸的原因不同，爆炸可分为物理爆炸、核爆炸和化学爆炸三类。（1）物理爆炸是指由物理原因造成的爆炸，爆炸过程中不发生化学变化。例如，锅炉爆炸、氧气瓶爆炸和轮胎放炮等都是物理爆炸。（2）核爆炸是指由核裂变或核聚变引起的。核爆炸放出能量极大，相当于数万吨至数千万吨梯恩梯爆炸能，并辐射出很强的各种射线。（3）化学爆炸是指由化学变化造成的爆炸。炸药爆炸，瓦斯或煤尘爆炸，汽油与空气混合物的爆炸等都是化学爆炸。在生产实践中主要是应用炸药的爆炸发应，因此，如未特别指明，爆炸即代表炸药爆炸。2．炸药的定义炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。就化学组成而言，除少数起爆药外，炸药都是由二部分物质组成，即氧化剂和燃料。从炸药组成元素来看，炸药主要由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物或混合物。炸药是既安定又不安定的物质，在平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互间碰撞力增加，使之发生迅速的化学反应，就会丧失安定性，引起炸药爆炸。需要指出，炸药爆炸通常是从局部分子被活化、分解开始的，其分应热又使周围炸药分子被活化、分解，如此循环进行，直至全部炸药反应完毕。2.2??炸药爆炸的基本特征反应的放热性、生成气体产物、化学反应和传播的高速度是炸药爆炸的三个基本特征，也是构成爆炸的必要条件。故又称为爆炸的三要素。1、反应的放热性炸药爆炸就是将蕴藏的大量化学能（潜能）以热能形式迅速释放出来的过程。放出大量热能是形成爆炸的必要条件。2、生成气体产物炸药爆炸放出的能量必须借助气体介质才能转化为机械功，因此，生成气体产物是炸药作功不可缺少的条件。炸药能量转化的过程是：放出的热能先转化为气体的压缩能，后者在气体膨胀过程中转化为机械功。如果物质的反应热很大，但没有气体生成，就不会具有爆炸性。炸药爆炸放出热量不可能全部转化为机械功，但生成气体越多，热量利用率就越多。3、反应的快速性炸药爆炸反应是由冲击波所激起的，因此其反应速度和爆炸速度都很高，爆炸过程的高速度决定了炸药能够在很短时间内释放大量能量。这是爆炸反应区别燃烧及其它化学反应的一个显著特点。如果反应速度很慢，就不可能形成强大威力的爆炸。2.3??炸药化学变化的形式由于环境和引起化学变化的条件不同，一种炸药可能有三种不同形式的化学变化，即缓慢分解、燃烧和爆炸。1、缓慢分解炸药在常温条件下，若不受其它外界能量作用时，常常以缓慢速度的形式进行分解反应，环境温度越高，分解越显著。缓慢分解的特点是：炸药内各点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药类型和环境温度。分解反应若为放热反应，如果放热量不能及时散失、炸药温度就会不断升高，促使反应速度不断加快和放出更多的热量，最终引起炸药的燃烧和爆炸。因此，在储存、加工和使用炸药时，要采取加强通风等措施，防止由于炸药分解产生热积累而导致意外爆炸
事故。2、燃烧炸药在热源作用下，也会产生燃烧，与其它可燃物的燃烧的区别仅在于炸药燃烧时不需要外界供氧。炸药的快速燃烧又称爆燃，其燃烧速度可达每秒数百米。燃烧与缓慢分解或一般氧化反应不同，燃烧不是在全部物质内同时展开的，而只在局部区域内进行并在物质内传播。进行燃烧的区域称为燃烧区或称为反应区。反应区沿物质内向前传播，其传播的速度称为燃烧速度。炸药在燃烧过程中，若燃烧速度保持定值就称为稳定燃烧，否则就称为不稳定燃烧。炸药燃烧主要靠热传导来传递能量，且燃烧速度受环境条件影响较大。管内药柱燃烧时，燃烧产物向外部空间排出，燃烧反应区则向尚未反应的炸药内部传播，二者运动方向相反。燃烧的这些特性使它不同于炸药的爆轰。3、爆轰爆炸与燃烧的主要区别在于；燃烧靠热传导来传递能量和激起化学反应，受环境影响较大，而爆炸则靠冲击波的作用来传递能量和激起化学反应，基本上不受环境影响，爆炸反应也比燃烧反应更为激烈，放出热量和形成温度也高；燃烧产物的运行方向与反应区传播方向相反，而爆炸产物的运动方向则与反应区传播方向相同；燃烧产生的压力较低，而爆炸则可产生很高的压力；燃烧速度是亚音速的，爆炸速度是超音速的。炸药上述三种化学变化的形式，在一定条件下，都是能够相互转化的；缓慢分解可发展为燃烧、爆炸，反之，爆炸也可转化为燃烧、缓慢分解。2.4??炸药的氧平衡炸药内的主要元素是碳、氢、氮、氧，某些炸药还会有氯、硫、金属及其盐类。若炸药内只含有前四种元素，无论是化合炸药还是混合炸药，都可以把它们写成通式CaHbCcOd化合炸药的通式通常按1mol写出，混合炸药则按1kg写出。炸药爆炸时的化学反应，大多数是氧化反应，而且氧元素由炸药本身提供。按理想氧化反应生成的产物应为：H2O，C2O和其它元素的高级氧化物，氮和多余的氧游离，若氧量不足，在生成产物中，除H2O，C2O，N2外，还会有H2，CO固体碳和其它氧化不完全的产物。（1）正氧平衡：炸药内的含氧量除将可燃元素充分氧化之后尚有剩余，这类炸药称为正氧平衡炸药。正氧平衡炸药未能充分利用其中的氧量，且剩余的氧和游离氮化合时，生成氮氧化物有毒气体，并吸收热量。（2）负氧平衡：炸药内的含氧量不足以使可燃元素充分氧化，这类炸药称为负氧平衡炸药。这类炸药因氧量欠缺，未能充分利用可燃元素，放热量不充分，并且生成可燃性CO等有毒气体。（3）零氧平衡：炸药内的含氧量恰好够可燃元素充分氧化，这类炸药称为零氧平衡炸药。零氧平衡炸药因氧和可燃元素都能得到了充分利用，故在理想反应条件下，能放出最大热量，而且不会生成有毒气体。由此可见，氧平衡对炸药的爆炸性能：如放出热量、生成气体的组成和体积、有毒气体含量、气体温度、二次火焰（如CO和H2，在高温条件下和有外界供氧时，可以二次燃烧形成二次火焰）以及作功效率等有着多方面的影响。在配制混合炸药时，通过调节其组成和配比，应使炸药的氧平衡接近于零氧平衡，这样可以充分利用炸药的能量和避免或减少有毒气体的产生。2.5??爆轰产物及炸药的感度1、爆轰产物爆轰产物是指炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物。爆轰产物组成成分很复杂，炸药爆炸瞬间生成的产物主要有：H2O、CO2、CO、氮氧化物等气体，2、炸药的感度感度或敏感度。炸药感度的高低以激起炸药爆炸反应所需起爆能的多少来衡量。炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应与否以及发生爆炸反应的难易程度叫炸药的感度。炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。例如，梯恩梯对机械作用的感度较低，但对电火花的感度则较高；特屈拉辛的机械感度比斯蒂芬酸铅的高，但火焰感度则相反，等等。为研究不同形式的起爆能起爆作用的难易程度，将炸药感度区分为：热感度，机械感度，冲击波感度，起爆冲能感度，静电火花感度等。3、殉爆某处炸药爆炸时，通过在某种惰性（例如空气）介质中产生的冲击波，引起另一处炸药爆炸的现象称为殉爆。在炸药生产、储存和运输过程中，必须防止炸药发生殉爆，以确保安全。但在工程爆破中，则需保证炮眼内相邻药卷完全殉爆，以防止产生半爆，降低爆破效率。炸药殉爆的难易性决定于炸药对冲击波作用的感度。首先爆炸的一定量炸药称为主动装药，被诱导爆炸的一定量炸药称为被动装药。主动装药能诱导被动装药爆炸的最大距离称为殉爆距离。殉爆距离决定于主动装药的炸药性质和药量、被动装药对冲击波的感度、以及装药间的介质性质。药卷间的殉爆距离一般可通过试验来确定。试验时，将同一种炸药的两个药卷沿轴线隔一定距离平放在坚实的沙土上，其中一个药卷装有雷管作为主动装药，另一个药卷作被动装药，然后引爆。根据形成的炸坑以及有无残留的炸药和药卷来判断殉爆情况。通过一系列试验，找出相邻药卷能殉爆的最大距离。在炸药说明书中，都列有殉爆距离，使用者只需抽样检验，判定炸药在储存过程中有无变质。2.6?&nbs
p;炸药的爆炸作用1、爆炸的动、静作用炸药的爆炸作用可分为两部分：利用炸药爆炸产生冲击波形成的破坏作用称为炸药爆炸的动作用；利用爆炸气体产物的流体静压或膨胀功形成的破坏或抛掷作用称为炸药爆炸的（准）静作用。简称炸药的动作用和静作用。炸药的动作用和静作用决定于炸药爆炸用在炮孔壁上的压力变化。孔壁初始冲击压力越大，作用时间越短，则动作用越强，反之则静作用越强。炮孔壁上的压力决定于炸药和介质的性质、装药结构、爆破条件等。为了研究和了解炸药的爆炸性能和对周围介质的破坏能力，合理地利用炸药能量，一般从两方面对炸药进行评价：一是炸药的做功能力或称爆力；二是炸药的冲击能力或称猛度。猛度和爆力分别表示了炸药的动、静作用的强度。2、炸药的爆力炸药爆炸对周围介质所作机械功的总和，秒为炸药的爆力。又称为炸药的做功能力。它反映了爆生气体产物膨胀做功的能力，也是衡量炸药爆炸作用的重要指标。炸药的做功能力是由炸药爆炸能量转化而来的。爆炸能量不可能全部转化为机械功，其中仍有一部分能量继续留在爆炸产物内或损失在加热周围介质上，这部分能量称为热损失。剩余部分的能量称为有效功，而有效功又可分为有益功和无益功。对于工程爆破而言，岩石在爆破时的压缩、变形、破碎和抛掷等均属于是有益功；而爆破地震、空气冲击波、飞石以及过度粉碎等则属于无益功。通常，炸药的有用功估计只占炸药能量的10%左右。3、炸药的猛度炸药爆炸产生冲击波和应力波的作用强度称为猛度。它表征了炸药动作用的强度，是衡量炸药爆炸特性及爆炸作用的重要指标。爆破不同性质的岩石，应选择不同猛度的炸药。一般为说，岩石波阻抗越大，选用炸药的猛度越大；爆破波阻抗较小的岩土时，炸药的猛度不宜过高。在工程爆破中，采用空气柱间隔装药或不偶合装药等措施可减小作用在炮孔壁上的初始压力，从而降低猛度。4、炸药的聚能效应利用炸药的爆炸产物运行方向与装药表面垂直的规律，做成特殊形式的装药，就能使爆炸产物聚集起来，提高能流密度，增强爆炸作用。这种现象称为聚能效应。聚集起来朝着一定方向运行的爆炸产物称为聚能流。聚能效应在爆破器材和爆破工程中得到了广泛的应用。如利用聚能效应可增强雷管的起爆能力，改善炸药的殉爆、传播性能；可用于油井射孔，岩石、金属等的切割爆破中。但是聚能射流容易引爆瓦斯，因此煤矿许用雷管取消了底部的聚能穴。5、间隙效应混合炸药（特别是硝铵类混合炸药）细长连续装药，通常在空气中都能正常传爆，但在炮孔内，如果药柱与炮孔孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为爆燃的现象，这种现象称为间隙效应或管道效应。这不仅降低了爆破效果，而且当在瓦斯矿内进行爆破时，若炸药发生爆燃，将有引起瓦斯爆作事故的危险。在工程爆破中，应避免和消除间隙效应。?3??瓦斯煤尘可爆炸性与煤矿安全炸药理论?3.1??煤矿瓦斯、煤尘的燃烧与爆炸性1、矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级根据瓦斯相对涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式分为：低瓦斯矿井（不大于10m3/t或40m3/min）、高瓦斯矿井（大于10m3/t或40m3/min）、煤与瓦斯突出矿井等各种等级。在煤矿井下进行爆破作业时，必须根据矿井的瓦斯等级和工作面的瓦斯涌出大小，采取相应等级的煤矿许用炸药。且必须根据不同的矿井瓦斯等级，采取相应的安全管理措施。2、瓦斯的燃烧与爆炸性瓦斯燃烧和爆炸的本质，均是空气中的一定浓度的瓦斯和氧在一定温度下产生的激烈的氧化反应。爆炸比燃烧时的氧化反应更为强烈，由于氧化反应是放热反应，反应会自动加速，形成爆炸。其爆炸反应方程式为：CH4+2O2=2H2=803kJ/mol瓦斯爆炸反应的爆温可达℃，爆速为2000m/s.3、煤尘的爆炸性能除瓦斯外，煤矿在生产过程中还形成大量的煤尘。如果煤尘具有爆炸性，那么悬浮在空气中的煤尘同样可以燃烧并引起爆炸。悬浮煤尘燃烧前，在热源作用下发生气化，放出可燃性挥发气体，再与空气混合形成可燃性和爆炸性混合物。煤尘燃烧放出热量，如果这些热量能够有效地传给附近的煤尘，附近煤尘也会迅速氧化分解，形成链锁反应，使氧化反应速度加快、温度升高、最终发展成为爆炸。
煤尘的可燃性和爆炸性主要决定于挥发分的化学组成、含量和煤尘细度。通常其气化产物为：CH4、H2、CO等。若挥发分含量超过10%，该矿井属于有煤尘着火和爆炸危险的矿井。细度为74μm的煤尘，其爆炸性最大，能参与爆炸的最大粒度为360μm。
3.2??瓦斯及煤尘燃烧、爆炸的条件
1、瓦斯或煤尘混合物内的浓度处于爆炸界限内。
瓦斯爆炸具有一定的浓度范围，这个范围称为爆炸界限，在新鲜空气中，瓦斯的爆炸界限为5～16%，5%为爆炸下限，16%为爆炸上限。当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸威力最强。当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，只能燃烧；高于16%时，遇火不燃烧也不爆炸，但有新鲜空气供入时，可被点燃。
若瓦斯混合气体中含有其它种类的可燃气体成分或煤尘，或者含氧最发生变化、点燃温度和压力发生变化，都会使瓦斯的爆炸界限发生变化。
煤尘的爆炸界限变动范围较大，主要与煤的成分，特别是挥发分及其含量、煤尘浓度、引火热源种类、温度等条件有关。我国试验表明，各种煤尘的爆炸下限中，最低值为45g/m3，上限浓度最高达g/m3。爆炸力最强的浓度值是300～400g/m3。
2、加热温度不低于瓦斯的爆发点
所谓爆发点，即在给定试验条件和有限时间内，能使瓦斯发火的最低温度。爆发点决定于压力、瓦斯浓度和散热条件。在标准试验条件下，瓦斯爆发点约为650～750℃。
煤尘的发火温度在610～1050℃之间，一般为700～800℃。
3、加热时间不低于感应时间
以反应开始到发火的时间为感应时间或发火延迟时间。瓦斯的感应时间决定于压力、加热温度和瓦斯浓度等。当点火温度为650～750℃时，延迟时间约为10s；当点火温度为1000℃时，延迟时间为1s；点火温度为2000℃时瞬间便可点燃。
4、具备燃烧自动加速的条件
满足以上三个条件，瓦斯就可以被点燃和燃烧，但要发生爆炸，还需备自动加速的条件。燃烧速度决定于燃烧温度、活化能、反应热、反应速度等。若燃烧速度不高，燃烧就不可能转变为爆炸。但在一定条件下，燃烧可自动加速，使燃烧速度和冲击波强度不断增大。若冲击波压缩温度达到瓦斯爆发点，而且压缩时间超过感应时间，就会引起爆炸反应。
3.3??炸药爆炸引爆瓦斯的原因
1、爆炸气体产物和二次火焰的直接作用
炸药爆炸气体产物，瞬间温度可达℃，大大超过了瓦斯煤尘的发火温度。此外炸药爆炸后，尤其是爆炸不完全时，将产生可燃性气体H2、CO、CH4等，与空气中的氧化合后所生成的火焰称为二次火焰，其温度可达℃，也远超过瓦斯的发火温度。如与瓦斯的作用时间超过感应时间，就可能引燃瓦斯。
2、炽热固体颗粒的作用
炸药爆炸时，爆炸产物中的炽热固体产物或当爆炸反应不完全产生的炽热固体颗粒从炮眼中飞出，特别是反应不完全的、灼热燃烧着的炸药颗粒飞向瓦斯混合物中，会继续发生分解反应或燃烧，具有很高的温度，可能引起瓦斯爆炸。
3、爆炸时形成的空气冲击波的作用
爆炸时形成的空气冲击具有很高的压力，可以绝热压缩瓦斯气体，使其温度升高。根据试验，400g煤矿许用炸药爆炸后，压缩带的温度为467℃，低于瓦斯的发火温度。但是，当爆炸点附近有障碍物时，冲击波在传播过程中会发生反射迭加作用，使冲击波波前压力大大增加，如增加到反射前的一倍时，压缩瓦斯气体温度就可达727℃，高于瓦斯的发火温度可能引燃瓦斯。所以，工作面放炮时应清除障碍物。
空气冲击波压力、温度和作用时间是随着炸药总能量增加而增大的，必须对一次爆破药量加以限制。
3.4??防止炸药爆炸引燃瓦斯、煤尘的措施
1、加强瓦斯、煤尘的治理和监控
使瓦斯浓度保持在安全范围以下。规程规定，当在爆破工作面20m以内的，空气中瓦斯含量小于1%时，才允许进行爆破作业。
2、提高炸药的安全度
根据矿井瓦斯等级，选用相应安全等级的合格的煤矿许用炸药，在设计、生产、选择使
用煤矿许用炸药时，应考虑以下几点要求：（1）炸药的爆炸能应受到一定限制，这样可以保证炸药能量和爆炸空气冲击波强度不至于过高，从而降低爆温，使瓦斯、煤尘发火率降低。（2）设计的安全炸药氧平衡值接近零氧平衡，正氧平衡炸药爆炸时生成氮氧化物和剩余氧，对瓦斯氧化反应起催化作用，使瓦斯点火温度、爆炸浓度下降：负氧平衡炸药爆炸时，会生成固体颗粒，和引起二次火焰，易引起燃瓦斯。（3）具有良好的爆轰性能，保证炸药爆炸反应完全，避免出现燃烧的固体颗粒飞散出来，引燃瓦斯。（4）限制炸药爆炸产物的温度，在炸药中增加消焰剂，起到阻化作用，抑制瓦斯燃烧。同时炸药中不许加入高热易燃烧的铝、镁等金属粉或夹杂物。3、保证良好的爆炸条件防止炸药爆炸引起瓦斯、煤尘的可能性。如保证炮眼内炮泥的堵塞长度和质量，可防止爆炸气体产物和固体颗粒直接与瓦斯接触，也可降低空气冲击波的炽热炸药颗粒出现。其它采取的措施有减少一次起爆药量，防止炮眼间距过小，保证足够的起爆能等。3.5??煤矿许用炸药1、煤矿许用炸药的等级及适用条件为适应不同瓦斯等级和不同工作面要求，我国煤矿许用炸药分为五级：一级适用于低瓦斯矿井岩石掘进工作面。二级适用于低瓦斯矿井的煤层采掘工作面和半煤岩掘进工作面。三级适用于高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域。四级适用于煤与瓦斯突出工作面。五级用于溜煤眼爆破和过石门揭开瓦斯突出煤田煤层。2、煤矿许用炸药的品种（1）煤矿铵锑炸药我国煤矿铵梯炸药是以硝酸铵为主要成分，梯恩梯为敏化剂，食盐为消焰剂，另加一些可燃剂和抗水剂组成。本身威力较低。对瓦斯煤尘有一定的安全性。我国生产的这类炸药有1号、2号和3号、抗水1号、抗水2号及抗水3号等品种，含盐量分别为15%（1号、2号）和20%（3号），它们分别适用于低瓦斯矿井和高瓦斯矿井。（2）被筒炸药增加炸药中含盐量，可以提高炸药的安全性，但食盐含量超过20%之后，爆轰稳定性难以保证。为解决这一矛盾，可采用含盐量较少、爆轰性能较好的煤矿硝铵炸药做药芯，外部再包覆一个用消焰剂制成的安全被筒，形成复合装药结构，这种药包称为被筒炸药。药包爆炸后，安全被筒被炸碎，在高温下形成一层消焰薄雾，包住炸药爆炸产物，起到很好的消焰效果。（3）当量炸药炸药中含有大量消焰剂，安全性能与被筒炸药相当的安全炸药称为当量炸药。由于消焰剂含量很高，为保证其爆轰性能的稳定，采用较敏感和威力较大的炸药作敏化剂。尽管如此，当量炸药的爆轻稳定性仍然较差，爆炸能较小，易产生爆燃，反而影响其安全性。四级当量型煤矿炸药可以代替被筒炸药，主要应用于有煤与瓦斯突出危险的矿井。其主要性能是：殉爆不小于5cm，猛度不小于8mm，爆力不低于180ml。（4）离子交换炸药离子交换炸药含有离子交换盐硝酸钠和氯化铵，在常温下比较安定，但在炸药爆炸的高温奢条件下，交换盐将发生化学反应，进行离子交换，生成氯化钠和硝酸铵，即：NaNO3+NH4Cl→NaCl+NH4NO3+126kJ/mol爆炸时，生成的NaCl作为消焰剂弥散在爆炸产物中，起到很好的消焰作用，生成的NH4NO3则作为氧化剂。离子交换炸药是我国现有煤矿许用炸药中安全度最高的品种，它有较好的贮存安定生，间隙效应小，低温（-20℃）不会冻结，可用于煤和瓦斯突的矿井中，根据使用的气温条件，应在温度不低于-20℃以下使用。当炸药冻结或半冻结后，感度高，使用时要特别注意，尤其不要和酸、碱、油脂类杂物接触。五级离子交换型煤矿炸药的主要爆炸性能是：殉爆不小于5cm，猛度不小于6mm，爆力不小于150ml。（5）煤矿水胶炸药和煤矿乳化炸药煤矿水胶炸药是以硝酸钾胺为主要敏化剂，并在炸药成分中加入消焰剂等的含水炸药。它按瓦斯安全性分为五级，其安全性均高于3号煤矿安全炸药。煤矿乳化炸药按瓦斯安全性也可分为五级，其瓦斯的安全性能超过了3号煤矿铵梯炸药，目前生产的主要有二、三、四级三种。在选用时，应严格根据瓦斯等级选用。3、炸药的选用煤矿铵梯炸药必须严格按矿井瓦斯的安全等级来选用，不得将用于低瓦斯矿井的炸药用于
高瓦斯矿井中。含水超过0.5%的煤铵梯炸药不得使用。硬化后，必须能用手揉松方能使用。有水和潮湿的工作面，必须选择抗水型的。煤矿水胶炸药的安全性高于煤矿铵梯炸药，但在使用、保管上应和煤矿铵梯炸药同样对待，严格按瓦斯等级选用。要注意检查炸药外形，如发现药卷出水，要尽快使用，如出水严重，要经过性能检验，再确定能否使用。水胶炸药爆炸性能随温度降低而下降，因此在0℃以上使用为好，药温不宜过低。各级煤矿乳化炸药对瓦斯安全性应达到《煤矿许用炸药瓦斯安全等级及检验方法》的规定。爆炸后有毒气体生成量应符合《煤矿许用炸药爆炸后有毒气体含量的规定及其测定方法》规定。运输、保管和使用乳化炸药时，不要挤压或用锋利划破。?4．安全起爆技术?4.1??煤矿许用电雷管在有瓦斯爆炸危险的矿井中，采用普通非安全电雷管有可能引起瓦斯爆炸。其引爆瓦斯的机理是：（1）电雷管爆炸飞散出灼热碎片或残渣的引燃作用。因此，不允许采用铁壳和铝壳，可用铜壳或纸壳；不得使用聚乙烯绝缘爆破线，只能用聚氯乙烯绝缘爆破线。（2）雷管内副起爆药爆炸时产生的高温和火焰引爆瓦斯。因此，在副起爆药中应当加入适量的消焰剂，或使用燃烧温度低，气体生成量少的其它物质。（3）延期药燃烧喷出高温殉渣的引燃作用。为避免这种危险，在煤矿许用电雷管内应使用燃烧温度低、生成气体很少、能密封燃烧的延期药，或采用特殊结构形式的电雷管。（4）雷管端部聚能穴产生的聚能流或金属射流的引燃作用。因此，煤矿许用电雷管应取消聚能穴，改为平底。我国生产的煤矿许用电雷管有煤矿瞬发电雷管和煤矿毫秒电雷管两种。它们适用于各级瓦斯等级的矿井。用以引爆各级煤矿炸药。在有瓦斯工作面，不允许使用非安全电雷管和秒延期电雷管，只能使用煤矿许用瞬发和毫秒电雷管。且采用煤矿许用毫秒电雷管时，总延期时间不得超过130ms（前五段）。4.2??抗杂散电流电雷管因电器设备、导线的漏电或大容量设备产生的感应电流。使地层或金属设备、管道带电，常称之杂散电流。当爆破地点存在杂散电流时，普通电雷管会有误爆的危险。在这种条件下，应当使用抗杂散电流电雷管。目前常用的有两种：（1）无桥丝电雷管：在电雷管的电点火元件中取消桥丝。使脚线直插在点火药上，点火药中加入适量的导电物质乙炔炭黑和石墨。当脚线两端电压较小时，点火药电阻很大电流很小，不能引燃火药；当电压很大时，点火药电阻减小，电流大，点火药被点燃，雷管被引爆。但这种雷管需用高电压起爆电源起爆。（2）低阻率桥丝电雷管；这种雷管桥丝电阻较低，多用紫铜丝，且增大桥丝直径或长度，只有大电流才能引爆雷管。这种雷管抗杂散电流性能好，但它的电阻小，不易检查，同时防潮性能较差。4.3??安全起爆技术在爆破事故中，不少事故都和起爆有关。因为炸药只具有爆炸的可能性，要使爆炸变为现实，就需要从外部给予一定的起爆能，这些能量有热能、磨擦和冲击、雷管起爆能等。如果设计不合理，操作不当，违反爆破安全规程，就可能导致爆破事故的发生。1、正确进行电爆网络设计电爆网络的设计合理与否直接关系到否安全起爆，它是爆破设计和施工中的一个重要环节。在电爆网络设计中应包括如下内容：（1）根据爆破技术、爆破条件等正确选择起爆材料：如雷管品种、性能参数、起煤能力，采用的母线、区域线、连结线的种类、长度、电阻等（2）根据需要引爆的雷管数目、工作面条件、瓦斯情况等选择合理的起爆电源。煤矿井下工作面一般只能选择发爆器作起爆电源：在无瓦斯的立井工作面可选用220V或380V电源，并设计放炮开关。（3）根据所选雷管、起爆电源、母线等设计网络的联接形式，计算电爆网络。一般情况下，发爆器作为起爆电源时，在有瓦斯、煤尘爆炸工作面应选用串联网络；220V或380V电源可选用簇并联网络；无瓦斯煤尘爆炸危险的大断面硐室等施工时，或雷管数目较多时，可选用串并联。选择好连接方式后，计算电爆网络电阻、通过每个雷管电流等。（4）对设计的电爆网路进行准爆条件验算，以确保所有电雷管准爆。2、正确进行电爆
操作在爆破施工中，除根据工程要求、安全要求等正确选择爆破材料、设计爆破网路外，还必须正确地进行电爆操作，以实现爆破设计要求。操作时应注意以下几点：（1）每次爆破要选用同厂同批同型号的电雷管，并用爆破电桥或爆破欧姆表检查雷管的电阻，剔出断路或电阻值不稳定的雷管。把雷管按电阻值的大小分类，所使用的同批同一网路的康铜丝雷管电阻值相差不得超过0.3Ω，镍铬丝雷管的电阻值相差不得超过0.8Ω。（2）检查雷管电阻要在有防护的专门场所进行，不得离贮存炸药和起爆药包的地方太近。检查电阻的上述场所存放量不得超过100发，以免发生爆炸事故。雷管检查合格后，应将脚线立即短路。（3）必须按规程规定加工起爆药包，先用直径略大于雷管直径的木质或竹质锥子在药卷无聚能穴一端中心扎一个孔，孔深应能将雷管全部插入，不得露出药卷，并用自身的脚线绑扎好。在有水工作面须进行防水处理。加工好的起爆药包应按不同段数分别放在专用分格箱中，同时做好标记，并远离带电体放置在安全地带。（4）装药联线前，要切断工作面电源，采用矿灯照明。并检查工作面20m范围以内瓦斯情况，以及项板、支架情况是否符合规程要求，清除炮眼内的煤岩偻后方可进行装药联线。除指定的装药人员外，其它人员一律撤离工作面。装药时，要注意把起爆药包的脚线顺直，使它贴在炮眼顶部，以防止脚线被折断和捣坏。并严禁用炮棍捣实炸药和起爆药卷，以防止产生拒爆、爆燃及捣响雷管等事故。（5）必须按设计的爆破网络联线。整个爆破网路应从工作面向放炮点方向敷设，即先接好雷管脚线，再把它接到连接线上，把连接线接到放炮母线上，最后再把母线短接上。切不可反向敷设，以免造成事故。（6）接线时要保证接线牢固，不要松动；裸露的接头互相保持一定距离（10cm以上），不要与岩石或水相接触；接头上要保持清洁，避免污物混入接头，最好用绝缘胶布包好。（7）网路连接好后，必须检查网路的导通情况及电阻。采用爆破欧姆表测定全线路的总电阻值应与实际计算符合（允许误差10%）。若不符合，禁止联线放炮。（8）网路检查合格后，放炮员应先发出信号，然后把母线接到发爆器上，并保证充电时间，氖灯亮后，方可发信号放炮。（9）装药联线时，应由班（组）长亲自指挥，由指定的爆破员单人操作，加强组织管理工作。3、正确排除爆破网路电路故障导致爆破网电阻值与设计计算值不符合的原因有：接头联接质量不好，网路线路接错或漏接雷管：裸露接头相互距离太近，搭接或接头与岩石和水接触造成短路等。排除的方法是分析、目视检查全部线路的接头，检查可能发生故障的地点。采用专用爆破欧姆表检查。如果采用上述方法仍未找出故障点时，可采用1/2淘汰法寻找。把整个爆破网路分为两部分，分别测出这两部分电阻，并与计算值比较，正常的网路部分甩开，不正常的网路部分再分为两部分。按此法进行检测，不断缩小故障区范围，直到找出故障并排除为止。采用1/2淘汰法排除故障要用同一个爆破欧姆表，不得用起爆器上的检测部分代替。在工作面严禁检测由10发以下雷管组成的串组，以免发生意外引爆事故。参加检测人数以1至2人为宜，并由有经验的爆破员担任。??5??爆破危害及预防?在爆破中存在许多不安全的因素和对周围环境的危害，爆破的危害主要有：爆破地震波、空气冲击波、噪音、飞石和有毒气体等。为了保证爆破作业能安全地进行，除了在作业时要遵守爆破
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