矿山爆破安全技术.ppt
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1、矿山爆破安全技术,爆炸现象 广义地讲,爆炸(explosion)是物质急剧的能量释放过程,能量在瞬间急剧释放或转化的 现象都可以称为爆炸。其特点:大量能量在有限的体积内突然释放或急剧转化。外部特征:由于介质受震动,伴有声、光、热等效应。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。,爆破的用途,炸药作为一种特殊的能源,在铁路、公路、水利水电、矿业、石油、农业、金属加工等民用领域和国防建设中得到广泛的应用。,矿山爆破,隧道爆破,取石爆破,2009年9月18日至2010年元月19日,湖北省宜昌市万达爆破有限公司对江西省彭泽县龙城镇观音山1号、2号危岩体成功进行了10次爆破。爆
2、破目标位于县城中心人口密集区,需要保护的民房198栋,涉及人员826人。是目前国内最复杂的城镇中心进行的崩塌地质灾害爆破工程。,除危爆破,随着南通天生港发电有限公司4台137.5兆瓦发电机组的两座分别高180米、150米的烟囱以及4座“庞然大物”高约52米的锅炉炉架轰然倒下,而厂区内正在运行的2台330兆瓦机组以及四周的居民房屋安然无恙。南通历史上最高建筑物及一次性使用炸药量最多的一次爆破工程圆满成功。,定向爆破,爆破的伤害,2009年月日时分,宁夏三鑫机械化工程公司在石嘴山大峰矿羊齿采区实施深孔爆破装填作业时发生爆炸事故,造成人死亡,人受伤。,6月13日11时许,山西孝义市安信煤业有限公司报
3、告主井底发生炸药爆炸事故,单班入井58人,爆炸发生后安全出井15人,43人被困井下,后经救援人员抢救有9人获救出井 目前已发现27名矿工遇难,还有7人被困。,福建南平2010年4月27日上午9时30分许,福建南平市顺昌县三达矿山发生炸药爆炸事故,2名爆破员当场死亡,另有7人受伤。官方称,此起事故是在销毁过期爆炸物过程中发生爆炸的。,2010年7月日凌晨时分许,坐落在山西临汾翼城县的阳泉煤业集团一整合煤矿发生炸药爆炸事故,造成人死亡,人受伤,其中人伤势严重,经过紧急救治暂无生命危险爆炸地点是煤矿炸药库,面积约平方米,位于煤矿南边的山脚下,距离最近的矿工宿舍不过三四十米。由于炸药库一边是陡峭的山壁
4、,导致爆炸产生的巨大气浪汇集起来朝一个方向扩散,而所有的矿工宿舍区全部在这一个方向。距离爆炸地点近的六排矿工宿舍已全部被气浪推倒。,2011年月1日上午,两辆运输炸药的货车停在黔南州福泉市马场坪收费站附近的在建检测站时发生爆炸,目前已致人死亡。有名伤员在医院接受救治,其中重伤人。据贵州省黔南州公安局通报的事故初步调查情况显示,福泉市永远发展运输有限公司与湖南南岭民用爆炸器材股份有限责任公司签订运输合同,运输炸药的两辆货车均属福泉永远发展运输公司,载有炸药总量吨,拟运往贵州联合民爆器材经营有限责任公司。两辆货车未按规定的路线行驶,违规停放在马场坪收费站附近的检测站时,一辆货车燃烧,发生爆炸。,5
5、月19日上午,一辆装载有炸药的车辆进入湖南省在建的炎汝高速(炎陵至汝城)一施工隧道时发生爆炸。初步调查事故发生时隧道内有24人,4人生还;事故导致20人死亡,生还者中1人重伤、1人轻伤。,爆破作业对矿井环境的影响,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。1kg矿用炸药爆炸后能产生6001000L气体,其中有害气体含量为60100L(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。,2 爆破作业与瓦斯 沼气与空气混合后具
6、有燃烧爆炸性,当空气中沼气浓度达515%,引燃温度超过650750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。,3 爆破作业与煤尘 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。,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
7、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。,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。,6 爆破作业与冒顶 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布置不合要求;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
8、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。,矿山爆破概述,一、爆炸基本理论 矿山爆破采用的是工业炸药,使其爆炸以破碎、压实、疏松被爆物体,属化学爆炸。形成化学爆炸必须同时具备四个条件:爆炸反映过程必须放出大量的热能;化学反应过程必须是高速的;化学反应过程应能生成大量的气体产物;反应能自行传播。炸药化学反应有热分解、燃烧、爆炸、爆轰等四种基本形式。这四种基本形式之间有着密切的联系,在一定条件下可以相互转化,人们可以控制外界条件,按需要来“驾驭”炸药的化学反应。,炸药在什么条件下会发生爆炸?1、高温2、火焰3、撞击4、摩擦5、静电6、爆轰,炸药温度升高到一定温度,炸药分
9、解反应自行加速而转为爆炸,这一温度称为爆发点炸药分解反应开始自行加速到爆炸所经历的时间叫爆发延滞期炸药在明火作用下发生爆炸反应的难易程度称为炸药的火焰感度火焰感度用上限距离和下限距离表示,上限距离是利用导火索点燃装入加强帽中的0.05g炸药,100%发火的最大距离,下限距离是100%不发火的最小距离炸药在机械撞击下能发生爆炸,其难易程度用其撞击感度表示。,在机械摩擦条件下,炸药发生爆炸的难易程度称为摩擦感度一种炸药在其他炸药爆炸作用下引起爆炸的难易程度称为炸药的爆轰感度炸药在静电火花作用下发生爆炸的难易程度叫炸药的静电感度炸药的物理状态与晶体形态、装药密度、炸药结晶的大小、温度、假性杂质的掺入
10、与否等多种因素对炸药的感度都会有一定的影响。,爆炸威力一般炸药由C、H、O、N等四种元素组成。爆炸后,这几种元素重新组合,生成CO2、H2O、N2,没有多余的氧元素将氮氧化,也不会因氧元素不够而生成CO时,这种炸药爆炸时放热量最大,称为零氧平衡炸药爆炸后,有多余的氧将氮氧化出现氮氧化合物时,称为正氧平衡氧元素不够而出现CO时,称负氧平衡。,二、矿山常用炸药 炸药是在一定条件下,能够发生快速化学反应,释放大量热量,产生大量气体,因而对周围介质产生强烈的机械作用,呈现所谓爆炸效应的化合物或混合物。例如,1000g硝铵炸药,完成爆炸反应的时间只需十万分之三秒,能产生4.18MJ的热量,爆炸时的温度达
11、 20003000。在爆炸瞬间,固体状态的炸药迅速变为气体,其体积比原体积增加850950倍。这种气体在高温影响下急剧膨胀所产生的压力,约高达 10GPa(约等于每平方厘米十万公斤105/cm2)炸药按照其组成结构,可分为单体炸药和混合炸药两类;按照用途及其特性,可分为起爆药、猛炸药、火药以及烟火剂等几类。,矿山用炸药,要求爆炸性能良好,有足够的威力;能用雷管起爆,而且使用安全;对人体无毒害,爆炸后产生的有毒、有害气体少;在一定的保存期内,不易变质失效;原材料丰富;制造简单,成本低廉。我国矿山用炸药有硝铵类炸药、硝化甘油炸药以及乳化油炸药等。硝铵类炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。由于硝酸铵
12、具有敏感度低、强度低和传爆不良等缺点,通常加入一些敏化剂、可燃剂、防水剂、疏松剂和消焰剂等。这类炸药是我国爆破工程以及矿山采用的主体炸药,用量最大,价格低廉。常用的硝铵类混合炸药有铵梯炸药、铵油炸药、铵松蜡炸药以及含水硝铵类炸药。,1铵梯炸药 铵梯炸药由硝酸铵、梯恩梯和木粉混合而成。其中硝酸铵是主要成分,作为氧化剂;梯恩梯作为敏感剂,用以提高炸药的敏感度;木粉为还原剂并起疏松作用,防止炸药结块硬化。地下矿山常用的岩石炸药就是铵梯炸药。铵梯炸药安全可靠,化学稳定性好,在适当的条件下,保存46个月不会失去爆炸性能。铵梯炸药同时还具有爆炸威力大、生产原料来源广、生产工艺简单、成本低廉的优点。但铵梯炸
13、药抗水性差。铵梯炸药可溶于水,易吸收空气中的水分,有很强的潮解性和结块性。因此铵梯炸药不适合于涌水量大的爆破工作面。在有水工作面使用时,要采取防水措施。在贮存、运输和使用时,均应注意防潮。此外,铵梯炸药易燃,燃烧时产生大量有毒气体。,2铵油炸药 铵油炸药是以硝酸铵为主,用柴油和木粉等原料混合而成。这种炸药的原料来源丰富,价格便宜,加工简便而且安全,但威力较低,起爆感度低、抗水性差,吸湿性强。铵油炸药不宜使用于涌水、淋水和渗水等工作面和硬岩爆破。,3铵松蜡炸药 铵松蜡炸药由硝酸铵、松香、本粉和石蜡组成,有时还添加少量的柴油。铵松蜡炸药的爆炸性能好,其威力接近岩石炸药,同时具有良好的防潮抗水性能。
14、其缺点是有毒气体生成量偏高。井下使用时,必须加强通风。4浆状炸药 浆状炸药是以硝酸铵、炸药敏化剂(如梯恩梯)、普通燃料(如硫、炭粉等)为主要成分,并利用高新度亲水胶凝剂使其成为糊糊流质状态的混合炸药。浆状炸药具有良好的抗水性,即使在水中也能爆炸。其威力比铵油炸药大,安全性好。其缺点是敏感度低,传爆性能差,起爆困难,通常需要用敏感度较高的起爆药包起爆。,5水胶炸药 水胶炸药通常由氧化剂、水、可燃剂、敏化剂、级结剂、交联剂和固体添加剂组成。其优点是威力高,且易于起爆,抗水性好,使用安全。其缺点是价格较贵。6乳化炸药 乳化炸药是用乳化技术将燃料油和硝酸盐水溶液制成的乳状液体炸药,具有威力大、易于起爆
15、和抗水性强的特点。,三、起爆器材及起爆方法 爆破起爆是指通过起爆器材的引爆能引起炸药的爆炸。根据使用的起爆器材的种类,相应的起爆方法有火雷管起爆法、电雷管起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法。(一)起爆器材 常用的起爆器材有雷管(火雷管、电雷管)、导爆索及导爆管。雷管是主要的起爆器材,可用来起爆炸药和导爆索及导爆管。按照点火方式,又有火雷管和电雷管之分。火雷管是工业雷管中最基本的一个品种,有火焰直接引爆。电雷管分为瞬发电雷管及延期电雷管,延期电雷管又分为秒或半秒延期电雷管与毫秒延期电雷管。,(二)起爆方法 炸药的起爆方法有如下几种:(1)火雷管起爆 就是利用导火索传递火焰引爆雷管,进而引爆炸药。
16、这种起爆方法的操作过程,包括加工起爆雷管,加工起爆药包,装药,点火起爆。(2)电雷管起爆法 电雷管起爆法的药包准备及装填与火雷管起爆法基本相同。电雷管起爆法在装完药后进行联线,并用导通仪检验网路是否导通。使用的电雷管应事先用导通仪检测,电阻误差过大者不能使用。电爆网路的联线方式有三种,即串联、并联和混联(串并联、并串联)。,(3)导爆索起爆法 导爆索分普通导爆索和低能导爆索两种。普通导爆索可以直接起爆工业炸药,而低能导爆索只能起爆雷管,再由雷管起爆炸药。非煤矿山使用最多的是普通导爆索。所以导爆索起爆法又叫无雷管起爆法,因为这种起爆法通常可以不在炮孔中放置雷管。(4)导爆管起爆法 是用起爆枪或雷
17、管起爆导爆管,引爆起爆药包中的非电毫秒雷管,进而引爆炸药。导爆管起爆网路有并联、串联和并串联等方式。,爆破作业安全管理,一、管理制度(1)各种爆破作业必须使用符合国家标准或部颁标准的爆破器材,不准使用擅自制造的炸药。(2)进行爆破工作的群采矿山、矿点,必须设爆破工作负责人、爆破员和爆破器材保管员。这些人员应了解所使用的爆破器材的性能、爆破技术和有关的安全知识。(3)凡从事爆破工作的人员,都必须经过培训和考试,取得当地县公安部门颁发的爆破员作业证后才准进行爆破作业。,二、爆破作业的一般规定(1)中、小型矿山,进行浅眼爆破时,应有爆破说明书。其内容包括装药量、装药结构、填塞长度、起爆方法等。(2)
18、爆破作业地点有以下情况之一时,禁止进行爆破作业:有冒顶或边坡滑落危险;通路不安全或通路阻塞;进行中深孔、深孔爆破时,爆破参数或施工质量不符合设计要求;工作面有涌水危险或炮眼温度异常;危险区边界上未设警戒;光线不足或无照明。(3)进行爆破器材加工和爆破作业人员禁止穿化纤衣服。,(4)在大雾天、雷雨时、黄昏、夜晚,禁止进行露天爆破。(5)装药时,必须遵守以下规定:用木制炮棍:装起爆药包时,严禁投掷或冲击;一旦起爆药包没装到位,禁止拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆索、导爆管或电雷管脚线,应按处理盲炮的有关规定处理。(6)用明火照明时,明火应远离爆破器材,防止灯具点燃爆破器材。(7)电爆破时,电雷管
19、必须短路。,(8)进行填塞工作时,必须遵守以下规定:装药后,必须保证填塞质量,禁止采用无填塞爆破;浅孔爆破时,一般填塞长度为孔深的1/3;禁止使用石块和易燃材料填塞炮孔;堵塞要十分小心,不得破坏起爆线路;禁止捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。(9)炮响完后,经过充分通风,才准进入爆破作业地点。(l0)爆破工作开始前,必须确定危险区的边界并设置明显的标志。地下爆破应在有关通道上设置岗哨。回风巷应设路障,并挂上“爆破危险区,不准入内”的牌子。,(11)爆破前必须同时发出音响和视觉信号,使在危险区的人员能够听到、看到。爆破后,经检查确认安全时,方可发出解除警戒信号。(12)爆破员进
20、入放炮地点后,应检查有无冒顶、危石、支护破坏和盲炮现象。如果发现有这些现象,应及时处理。若不能处理时,应设立危险警戒或标志。,处理盲炮必须遵守以下规定:(1)处理盲炮时,无关人员不准在场;应在危险区边界设立警戒,危险区内禁止进行其他作业;禁止拉出或掏出起爆药包;电力起爆发生盲炮时,须立即切除电源,将爆破网路短路。(2)处理裸露爆破的盲炮,允许用手小心地去掉部分封泥,在起爆药包上重新安置新的起爆药包,加上封泥起爆。(3)处理浅眼爆破的盲炮,可采用的方法有:确认炮孔的起爆线路完好时,重新起爆;可采用打平行眼装药爆破,平行眼距盲炮孔口不得小于30cm,为确保平行炮眼的方向,允许从盲炮孔口起取出长度不
21、超过20cm的填塞物;可用木制、竹制或其他不产生火星的材料制成的工具,轻轻地将炮眼内大部分填塞物掏出,用药包诱爆。,三、起爆器材加工与起爆方法的安全规定(一)起爆器材的加工(1)加工起爆管和信号管应在爆破器材库区的专用房间进行,严禁在爆破器材库房、住宅和爆破作业地点进行。(2)加工时应轻拿轻放,防止掉落、脚踩,禁止烟火。应当边加工,边放入带盖的木箱内。加工点存放的雷管不得超过100发。(3)应使用快刀切取导火索或导爆管。每盘导火索或每卷导爆管的两端应先切除5cm。切导火索或导爆管时,工作面严禁堆放雷管。切割前应认真检查其外观,凡有过粗过细、破皮或其他缺陷部分的均应切除。,(4)装配起爆管、信号
22、管前,必须逐个检查雷管外观,凡管体压扁、破损、锈蚀、加强帽歪斜,或雷管内有杂物者,严禁使用。(5)应将导火索或导爆管垂直面的一端轻轻地插入雷管,不得旋转摩擦。金属壳雷管应采用安全紧口钳紧口,纸壳雷管应采用胶布捆扎或套金属览圈后紧口。(6)加工起爆药包应在爆破作业面附近安全地点进行,加工数量不应超过当班爆破作业需用量。加工时,应用木质或竹质锥子,在炸药卷中心扎一个雷管大小的孔,孔深应能将雷管全部插入,不得露药卷。雷管插入药卷后,应用细绳或电雷管的脚线将雷管固紧。(7)具有以下情形之一的,禁止采用电雷管起爆:爆破区的杂散电流大于30mA;爆破区离高压电网近;爆破区受射频电的影响大。,(二)电力起爆
23、(1)在单独房间或室外安全地点,只准用专用爆破仪表逐个检查每次爆破所用电雷管的电阻值。电阻值应符合产品证书的规定。检查电雷管时应注意的事项与加工药包时的相同。(2)用于同一爆破网路的电雷管应为同厂同批同型号产品、且康钢桥丝雷管电阻值差不得超过0.3欧,镍铬桥丝雷管不得超过0.5欧。(3)只准用专用爆破电桥导通网路和校核电阻。,(4)爆破主线与起爆电源或起爆器联接之前,必须测全线路的总电阻值。总电阻值与实际计算值应符合(允许误差5)。若不符合,禁止联接。(5)一般爆破作业电力起爆时,流经每个雷管的交流电流应不小于2.5A,直流电流不小于2A。(6)用动力电源或照明电源起爆时,起爆开关必须安放在专
24、门上锁的起爆箱内。起爆箱的钥匙要严加保管。(7)爆破网路主线应设中间开关。(8)地下金属矿的电力起爆,装药前必须撤除工作面的一切电源。,(三)火雷管起爆(1)有下列情况之一者,禁止使用火雷管起爆:有瓦斯和粉尘爆炸危险工作面的爆破;深孔爆破;水量较大的工作面。(2)竖井、倾角大于30的斜井和天井工作面的爆破不宜采用火雷管起爆。用火雷管起爆时,应采用电阻丝点火或其他形式的一次点火方法。,(3)采用导火索起爆时,必须遵守以下规定:采用一次点火法点火;点火前,必须用快刀将导火索切除5cm,严禁边点火边切导火索;每个人在同一工作面点燃导火索的根数不得超过5根;必须用导火索或专甩点火器点火,严禁用火柴、烟
25、头和灯火点火;严禁脚踩和挤压已点燃的导火索;单个点火时,导火索的长度应保证点完导火索后,人员能撤至安全地点,但最短不能小于1.2m;连续点燃多根导火索时,必须先点燃计时导火索。计时导火索燃烧完毕,无论点完与否,人员必须立即撤离。计时导火索的长度不得超过该次被点导火索中最短导火索长度的三分之一。,(四)导爆索起爆(1)只准用快刀切割导爆索,但禁止切割接上雷管或已插入炸药里的导爆索。(2)导爆索起爆网路应采用搭接、水手结等联接方法。搭接时,两根导爆索重叠的长度不得小于15cm,捆绑应牢固。支线与主线传播方向的夹角不得大于90。(3)导爆索网路除联接时的水手结外,禁止打结或打圈。交错敷设导爆索时,应
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