爆破条件和爆炸材料对爆破许用炸药爆燃的影响

爆破条件和爆炸材料对爆破许用炸药爆燃的影响

允许使用的炸药是经可燃安全性能检验合格的炸药，但不能排除在指定范围内。实践表明许用炸药在不同的爆破条件下会产生爆轰、爆燃、拒爆等不同的结果。爆燃是指在炸药中自行传播的,伴有发热、发光的剧烈化学反应。其实质是炸药未能形成稳定的爆轰或不能保持稳定的爆轰,冲击波衰减,爆速降到声速以下,以每秒几厘米至数百米的速度传播的一种燃烧。统计表明,爆燃是引起瓦斯、煤尘爆炸的一个重要原因。爆破安全的三要素是指爆破环境、爆破条件和爆炸材料。煤矿爆破一般具有瓦斯、煤尘等不利环境,本文主要探讨爆破条件和爆炸材料对炸药爆燃的影响。1爆破质量方面的问题通过对许用炸药使用单位的调查得知,对同一生产厂生产的同一品种的炸药,在有的矿井使用几年,甚至十几年也没有发生爆燃。而有的矿井一年就发生了几次甚至十几次爆燃,这充分说明了因爆破条件的差异对爆燃的影响。根据调查并参考有关材料,认为爆破条件对炸药爆燃的影响主要表现在如下方面:(1)雷管起爆能力不足和雷管起爆方向错误。雷管起爆能力不足主要指起爆药、猛炸药装填密度或者药高不合理而发生的半爆。有时因雷管保管不善,受潮也会发生半爆。因雷管起爆能力不足,炸药不能形成完全爆轰,爆轰波衰减,当炮孔密封性能较好时,在炮孔内会形成较高的压力,特别是炮孔中含有煤尘时,炮孔中的炸药等很容易产生爆燃。雷管起爆方向指向错误主要是指采用垫药和盖药这两种错误的装药方式。在爆破设计中,把正向起爆以外的药卷称为盖药,把反向起爆以里的药卷称为垫药。两者本质上是一样的。都是在起爆药卷雷管爆轰方向的反向放上药卷。煤科总院抚顺分院曾对此做过实验,采用直径35mm,重150g的3号煤矿炸药,用8号雷管引爆,在地面传爆试验中共试7次,其中6次垫药不传爆,在模拟炮眼传爆的臼炮试验中,在有封泥的情况下,4炮中有两炮盖药不传爆,无封泥的情况下,3炮中的2炮盖药不传爆。在地表殉爆试验中正向殉爆距离为70mm,反向最大殉爆距离仅为20mm,可见爆轰的传播是有方向性的。因此在爆破中必须注意雷管的起爆方向,禁止采用垫药和盖药,不使用起爆能力弱的雷管。(2)炮孔中煤粉和岩粉的影响。在爆破时,有时未清净炮眼内的煤岩粉,装药后药卷间有隔尘,隔尘会削弱爆炸冲击波的能量,降低爆速,往往导致被动药卷拒爆或酿成爆燃。据铜川局王家河矿统计,该矿在回采工作面发生45次爆燃,有32次炮眼内有煤尘。因此在爆破中炮眼内的煤、岩粉应清除干净,防止因其隔断爆轰波引起爆燃事故。(3)药卷破损、变形。煤矿井下放炮工大多使用软帆布袋携送炸药,这很容易引起药卷破损、变形,特别是对药态软较的乳化炸药更容易发生这种情况。破损、变形的药卷直径不均匀,也难以保证药卷连结良好。有时放炮工为图省事,将破损药卷采用盖药的形式装药,甚至将破损药卷当炮泥用,这极易造成爆轰不稳定,引起爆燃或拒爆。因此建议矿井采用刚性容器携送炸药。(4)毫秒延期爆破炮眼间距的影响。在毫秒延期爆破中,如果因打眼定位或定向控制不严,有时造成炮眼间距过小,此时先爆炮孔的应力波和爆破介质对后爆炮孔内炸药发生作用,使后爆孔炸药发生压力钝化现象,出现异常爆轰。研究资料表明,发现在煤层中孔间距与爆轰异常的频数有一定的关系,而且不同品种的炸药发生爆轰异常的频数也不同,具体结果见表1。因此在煤矿井下毫秒延期爆破中,孔间距应不小于0.4m,事实上这可以满足实际需要。如果孔间距小于0.35m,极易出现爆轰异常,对3号煤矿铵梯炸药还有可能引起爆燃。(5)中、深孔爆破中管道效应的影响。在爆破中,炮孔壁与炸药卷之间存在空隙时,炸药爆炸产生的冲击波或等离子体在间隙中超前爆轰波作用于未爆炸的药卷,而产生钝化和压死现象,使爆轰不能继续传播并衰减,从而引起爆燃或出现拒爆。在直径为27mm的炸药试验时,用直径32mm、壁厚3mm、长2m的钢管来模拟不同炸药的管道效应,试验结果见表2。试验表明乳化炸药和水胶炸药管道效应小,而粉状铵梯炸药管道效应大,因此在中深孔爆破中应尽量选用管道效应小的,爆速较高的乳化炸药和水胶炸药,可防止爆燃或拒爆现象的发生。2使用三级水胶罪犯不同品种的炸药,发生爆燃的频次也不同,如沈阳局某矿,在使用3#煤矿铵梯炸药时曾发生多次爆燃,改用三级水胶炸药后基本消除了爆燃。该矿爆破工艺条件没有什么变化,只是炸药不同,却产生不同的结果,说明炸药生产工艺、性能对爆燃的影响是很大的。(1)空松半满3#煤矿铵梯空间密度炸药有一个最佳密度区间,在此区间内炸药很容易爆轰,而密度过大或过小时,炸药的爆轰很难传播,往往导致熄爆或爆燃。如铜川局王家河矿在一年内发生45次爆燃事故,其中7次与使用密度不合理的空松半满3#煤矿铵梯炸药有关。因3#煤矿铵梯炸药卷的合理密度为0.95～1.10g/cm3,而空松半满药卷密度为0.6～0.8g/cm3,因密度过小,造成爆速降低,削弱传爆,导致未完全爆轰,容易形成爆燃。目前煤矿许用炸药又出现了粉状铵梯油、膨化硝铵、粉状乳化和改性铵油等新品种,它们密度区间在0.85～1.05g/cm3,如果生产工艺控制不当,密度过大或过小时,很容易出现拒爆或出现爆燃。乳化炸药、水胶炸药的密度区间一般在1.00～1.25g/cm3,如果炸药密度过大,炸药感度降低,往往出现拒爆,很少出现爆燃现象。(2)开矿以石油产品为原料发生爆燃的频率高于非抗水范围炸药在含水或潮湿炮孔使用时,如果其抗水能力低,过一段时间后,炸药吸潮或进水,造成感度降低,易导致不稳定爆轰,为爆燃创造了条件。传统观念认为抗水炸药中一般加入石油类产品,其发生爆燃的频率高于非抗水炸药。法国学者研究认为,在硝酸铵中添加些燃料油对炸药爆燃能力不会有什么影响。矿井爆破实践和爆燃测试表明抗水炸药发生爆燃的频率一般低于非抗水炸药。因此在含水炮孔爆破中应使用抗水能力强的炸药。(3)同药卷破损、变形所致炸药包装质量对炸药是否容易发生爆燃有一定的影响。当药筒强度低时,易破碎,可能发生同药卷破损、变形所致的结果;当药卷窝口质量差,口未窝到位,会形成一段空管,空管在沾蜡时吸进大量蜡液,这同煤、岩粉所致的影响类似,石蜡会减弱爆轰波的传播,导致爆燃或拒爆。因此炸药生产厂应当重视炸药的包装质量。(4)加入nacl后的聚硝酸铵混合物试验表明不同种类的不同含量的消焰剂对炸药爆燃性影响很大。如一般煤矿炸药中加入NaCl为消焰剂,但NaCl本来是硝酸铵混合物燃烧的正催化剂,在异常条件下易使炸药产生爆燃。爆破实践和检测试验表明,含有20%NaCl的3#煤矿铵梯炸药爆燃能力高于含15%NaCl的2#煤矿铵梯炸药。(5)不同水势压不确定爆破发生频率的影响粉状铵梯炸药,粉状铵梯油炸药,膨化硝铵炸药属于传统意义上的粉状炸药,其含水量一般不应大于0.4%时,此时水分对炸药爆炸性能爆燃性能影响不大,但当水分大于0.4%时,随着水分的增加。炸药爆轰性能下降,爆燃发生频率增加,当水分增加到一定程度时炸药完全拒爆,也不会发生爆燃。粉状乳化炸药介于粉状炸药和含水炸药之间,其组成一般含有5%以下的水,在标准范围内,随着水分含量的增加,炸药爆燃性能有所下降,而其爆炸性能变化不大。乳化炸药和水胶炸药属于含水炸药,其水分含量一般在5%～14%之间,其含水量与其生产工艺有关。在合理的工艺范围内,含水量的变化不会对爆炸性能产生太大的影响。而含水量越大。炸药越不易发生爆燃。由此可见,对粉状炸药应严格控制其水分,防止其超标。而对含水炸药而言,水是最有效的爆燃抑止剂之一。3对爆破的影响炸药爆燃的影响因素有很多,经常是多个因素共同作用。爆破条件对爆燃性能的影响是外因,其主要机理是降低炸药的起爆感度,影响炸药