在很多礦井中，常有可燃性氣體和礦塵。如沼氣(甲烷)和其他碳?xì)浠�合物、氫氣、硫化氫、一氧化炭、煤塵、硫磺塵、黃鐵礦塵等。它們與空氣混合達(dá)到一定濃度時(shí)可形成爆炸性氣體(或粉塵)。在這些礦井中進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)要使用安全炸藥，以免引起可燃?xì)怏w和礦塵的燃燒和爆炸。

 

　　一、煤礦安全炸藥的特點(diǎn)

 

　　煤礦安全炸藥簡(jiǎn)稱為煤礦炸藥。它必須具備下列特點(diǎn)：

　　1．能量要有一定的限制，其爆熱、爆溫、爆壓和爆速均要求低一些，使爆炸后不致引起礦井大氣的局部升溫和避免達(dá)到瓦斯的發(fā)火點(diǎn)。

　　2．要有較高的起爆感度和較好的傳爆能力，以保證其爆炸的完全性和傳爆的穩(wěn)定性。

　　3．不能含有金屬粉末，爆炸后不應(yīng)生成未起反應(yīng)的熾熱粒子，消除瓦斯被直接點(diǎn)燃的條件。

　　4．有毒氣體生成量應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定，為此炸藥的氧平衡就應(yīng)接近零氧平衡，避免二次火焰的產(chǎn)生和氧化氮的生成，因?yàn)檠趸�氮不僅比一氧化碳的毒性大，而且對(duì)瓦斯氧化反應(yīng)起催化作用。

　　為了使炸藥具有上述特性，通常在煤礦安全炸藥中添加一定量的消焰劑——食鹽、硼砂、氯化鉀、海藻粉等物質(zhì)。這些消焰劑對(duì)沼氣一空氣混合物的氧化燃燒反應(yīng)起負(fù)催化作用，從而阻止了甲烷一空氣混合物的爆炸。此外，消焰劑是熱容量大的物質(zhì)。在爆炸時(shí)，它能吸收炸藥的部分爆熱，而降低炸藥的爆溫，起到阻止礦井內(nèi)空氣局部升溫的作用。

　　在各種消焰劑中，以氟化物(如CaF₃，NaF等)最好，食鹽(NaCl)次之。因食鹽的來(lái)源廣，價(jià)格低，故被廣泛采用。

 

　　二、煤礦安全炸藥的品種

 

　　煤礦井下常用的炸藥有：巖石銨梯炸藥(包括抗水巖石銨梯炸藥)，煤礦銨梯炸藥(包括抗水煤礦銨梯炸藥)，含水炸藥中的水膠巖石炸藥和水膠煤礦炸藥，乳化巖石炸藥和乳化煤礦炸藥。此外，還有在高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井中使用的被筒炸藥和離子交換炸藥以及適用于堅(jiān)硬巖石的粉狀高威力炸藥。有關(guān)巖石類炸藥己在前面介紹了。

 

　　三、煤礦許用炸藥分級(jí)與選用

 

　　(一)煤礦許用炸藥分級(jí)

　　原煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)MT-61-82中對(duì)煤礦許用炸藥按其瓦斯等級(jí)分為5級(jí)。5級(jí)炸藥的合格標(biāo)準(zhǔn)是：

　　(1)1級(jí)煤礦許用炸藥：用于低瓦斯礦井(相對(duì)瓦斯涌出量≤10m³／t，絕對(duì)瓦斯涌出量<40m3／min)。炸藥量100g發(fā)射臼炮檢定合格。

　　(2)2級(jí)煤礦許用炸藥：一般可用于高瓦斯礦井(相對(duì)瓦斯涌出量>10m³／t，絕對(duì)瓦斯涌出量≥40m³／min)。炸藥量150g發(fā)射臼炮檢定合格。

　　(3)3級(jí)煤礦許用炸藥：一般可用于煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出的礦井。炸藥量450g發(fā)射臼炮檢定合格或炸藥量150g懸吊檢定合格。

　　(4)4級(jí)煤礦許用炸藥：炸藥量250g懸吊檢定合格。

　　(5)5級(jí)煤礦許用炸藥：炸藥量450g懸吊檢定合格。

　　(二)煤礦許用炸藥的合理選用

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，井下所使用的煤礦許用炸藥應(yīng)由礦總工程師按礦井和爆破工作面所處區(qū)域的瓦斯等級(jí)合理選用，并符合下面的規(guī)定：

　　(1)低瓦斯礦井的巖石掘進(jìn)工作面，必須使用安全等級(jí)不低1級(jí)的煤礦許用炸藥。

　　(2)低瓦斯礦井的煤層采掘工作面必須使用安全等級(jí)不低于2級(jí)的煤礦許用炸藥。

　　(3)高瓦斯礦井、低瓦斯礦井的高瓦斯區(qū)域，必須使用安全等級(jí)不低于3級(jí)的煤礦許用炸藥。有煤巖與瓦斯突出危險(xiǎn)的工作面，必須使用安全等級(jí)不低于3級(jí)的煤礦許用含水炸藥。

　　(4)不得使用凍結(jié)或半凍結(jié)的硝化甘油類炸藥。

 

　　四、煤礦銨梯炸藥的品種及適用條件

 

　　煤礦銨梯炸藥的品種有用于無(wú)水炮眼的2號(hào)和3號(hào)煤礦銨梯炸藥，用于有水炮眼的2號(hào)抗水和3號(hào)抗水煤礦銨梯炸藥以及被筒炸藥等5個(gè)品種。其對(duì)瓦斯的安全性按2號(hào)、3號(hào)、被筒炸藥的順序遞增，爆炸威力則按此順序遞減；2號(hào)和2號(hào)抗水煤礦銨梯炸藥屬于I級(jí)安全炸藥，可用于低瓦斯礦井中的巖石掘進(jìn)工作面，3號(hào)和3號(hào)抗水煤礦銨梯炸藥屬于Ⅱ級(jí)安全炸藥，可用于低瓦斯礦井中的煤層采掘工作面，被筒炸藥可用于高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井。

　　國(guó)產(chǎn)煤礦銨梯炸藥的品種、組成、性能和爆炸參數(shù)見(jiàn)表2—10。

 

表2—10  國(guó)產(chǎn)煤礦銨梯炸藥

 


注：1．殉爆距離測(cè)定時(shí)，浸水深度為1m，浸水時(shí)間為1h；

　　2．型號(hào)中字母意義：M——煤礦許用型(表示適用性)；Ⅰ、Ⅱ——一級(jí)、二級(jí)(表示安全級(jí)別)。

 

　　五、煤礦許用型水膠炸藥和乳化炸藥

 

　　煤礦許用型水膠炸藥和乳化炸藥的組成成分、加工過(guò)程與上述同類巖石炸藥基本相同，只是在組成成分中加入一定量的食鹽、大理石粉、氟化鈣和氧化鉀等消焰劑。煤礦許用含水工業(yè)炸藥的組成、性能及爆轟參數(shù)計(jì)算值見(jiàn)表2—11。

 

表2—11  煤礦許用型含水工業(yè)炸藥的組成、性能與爆轟參數(shù)計(jì)算值

 

 

 

 

　　六、被筒炸藥

 

　　被筒炸藥是以2號(hào)煤礦銨梯炸藥的藥卷做藥芯，裝入直徑為42mm的石蠟紙筒內(nèi)，在藥卷與紙筒間填滿粉狀食鹽，再封口成單個(gè)藥卷。其消焰劑含量可高達(dá)藥芯重量的50％，既提高了安全性，又解決了加鹽后降低爆炸性能和爆轟不穩(wěn)定的矛盾。

　　被筒炸藥爆炸時(shí)，被筒內(nèi)的食鹽變成一層細(xì)粉狀的帷幕，將爆炸點(diǎn)籠罩起來(lái)，使之與瓦斯隔離，具有相當(dāng)高的安全性，可用于高瓦斯礦井或煤與瓦斯突出礦井中。

　　安全被筒品種較多，分為惰性被筒與活性被筒，惰性被筒由非爆炸性的材料制成，有剛性被筒、半剛性被筒、軟性被筒、粉狀被筒和液體被筒等品種，活性被筒由消焰劑和具有爆炸性材料制成。被筒炸藥工藝比較復(fù)雜，工序較多，藥卷直徑大，容易吸潮，裝藥時(shí)被筒易破裂，藥包之間不易傳爆。，只用于爆炸堵塞的溜煤眼和煤倉(cāng)，稱為被筒爆破炸通煤倉(cāng)。

 

　　七、離子交換炸藥

 

　　它是以硝酸鈉和氯化銨的混合物為主要成分，再加敏化劑硝化甘油而成的煤礦許用炸藥，硝酸鈉和氯化銨稱為離子交換鹽。在通常情況下，交換鹽比較穩(wěn)定，不發(fā)生化學(xué)變化，但在炸藥爆炸的高溫高壓條件下，交換鹽就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行離子交換，生成氯化鈉和硝酸銨。在爆炸瞬間產(chǎn)生的霧狀氯化鈉，作為消焰劑，高度彌散在爆炸點(diǎn)周圍，起到降低爆溫和抑制瓦斯燃燒的作用，同時(shí)，生成的硝酸銨作為氯化劑繼續(xù)參與爆炸反應(yīng)。離子交換炸藥是我國(guó)現(xiàn)有煤礦許用炸藥中安全性最高的品種，特別適用于有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的工作面。它具有較好的儲(chǔ)存安全性、間隙效應(yīng)小、低溫(一20℃)不會(huì)凍結(jié)等優(yōu)點(diǎn)；炸藥凍結(jié)或半凍結(jié)后感度高，運(yùn)輸和使用時(shí)要特別注意，尤其不要和酸、堿、油脂類雜物接觸。

　　離子交換型煤礦炸藥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2—12。

 

表2—12  五級(jí)離子交換型煤礦炸藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

 

 

　　八、煤礦安全炸藥的安全性

 

　　煤礦炸藥的安全性是指在特定的條件下，炸藥爆炸時(shí)對(duì)瓦斯的引爆能力。安全性低的炸藥易引爆瓦斯，安全性高的則相反。一種炸藥安全性的高低，通常是通過(guò)巷道試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)鑒定的，用某個(gè)藥量(g)爆炸的50％瓦斯引爆率或若干炮不引爆瓦斯的最大藥量來(lái)表示。現(xiàn)在可用勃羅西登方法進(jìn)行試驗(yàn)。此外還可用定性的比較炸藥爆炸后火焰的長(zhǎng)短來(lái)衡量其安全標(biāo)準(zhǔn)。這種方法是將炸藥放入Φ55×530mm的直立臼炮內(nèi)，用雷管起爆，同時(shí)拍下爆焰的照片，從中標(biāo)出火焰的長(zhǎng)度。

　　煤礦安全炸藥比非安全炸藥的爆焰短，其中被筒炸藥最短，說(shuō)明食鹽在炸藥中，對(duì)炸藥爆焰的持續(xù)時(shí)間確有明顯影響。