目前,在井巷的掘進(jìn)與開挖中,鉆眼爆破方法作為一種經(jīng)濟(jì)高效的施工手段,已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是在井巷掘進(jìn)爆破時,炸藥爆炸生成的氣體含有大量的有毒成份。由于井巷作業(yè)空間狹小,通風(fēng)條件較差,容易造成有毒氣體濃度超標(biāo),對施工人員的身體健康和安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明,在國內(nèi)外的爆破工程中,炮煙中毒的死亡事故占整個爆破事故的28.3%。可見有毒氣體是造成井下死亡事故的重要原因之一,必須對此予以足夠重視。
1 炮煙中有毒氣體的主要成分及危害性
在炸藥爆炸生成的炮煙中,有毒氣體的主要成分為一氧化碳和氮氧化物。如果炸藥中含有硫或硫化物時,爆炸過程中,還會生成硫化氫和亞硫酐等有毒氣體。這些氣體的危害性極大,當(dāng)人體吸入一定量的有毒氣體之后,輕則引起頭痛、心悸、嘔吐、四肢無力、昏厥、重則使人發(fā)生痙攣、呼吸停頓,甚至死亡。
炮煙中有毒氣體的毒性,用空氣中的危險濃度來表示如表1。
由表1可看出濃度越高,氣體毒性越大。另外,有毒氣體不僅對人體有害,而且某些有毒氣體對煤礦井下瓦斯能起到催爆作用(如氧化氮)或引起二次火焰(如一氧化碳),尤其是在高瓦斯礦井中,易造成災(zāi)難性事故。因此對井巷掘進(jìn)爆破過程中的有毒氣體,必須采取有效的防治措施,以防止安全事故的發(fā)生。
表1 有毒氣體空氣中的危險濃度
各種氣體危險濃度(mg/l) 有毒氣體 | 吸入數(shù)小時將引起輕微中毒 | 吸入一小時后將引起嚴(yán)重中毒 | 吸入0.5~1小時就會有致命危險 | 吸入數(shù)分鐘會死亡 |
一氧化碳 | 0.1~0.2 | 1.5~1.6 | 1.6~2.3 | 5 |
氧化氮 | 0.07~0.2 | 0.2~0.4 | 0.4~1.0 | 1.5 |
硫化氫 | 0.01~0.2 | 0.25~0.4 | 0.5~1.0 | 1.2 |
亞硫酐 | 0.025 | 0.06~0.26 | 1.0~1.05 | - |
2 炸藥爆炸時產(chǎn)生有毒氣體的主要原因
2.1 炸藥的氧平衡
在井巷掘進(jìn)爆破進(jìn)程中,一般使用混合炸藥,主要組成元素是碳、氫、氧、氮(某些
炸藥含有氯,硫,金屬及其鹽類),其中非爆炸性氧化劑分子或富有氧元素的炸藥分子為氧化劑,而非爆炸性可燃劑分子或富有碳、氫元素的炸藥分子為燃料,混合炸藥爆炸的實(shí)質(zhì)是氧化劑和燃料發(fā)生高速化學(xué)反應(yīng)的過程。炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系稱為氧平衡關(guān)系。如果所選炸藥中的含氧量恰好能滿足可燃元素充分氧化所需氧量(即零氧平衡),此時,氧和可燃元素可以得到充分利用,從理論上講,炸藥爆炸不會產(chǎn)生有毒氣體。如果所選炸藥為負(fù)氧平衡炸藥(炸藥中含氧量不足),將會產(chǎn)生可燃性的一氧化碳有毒氣體。如果所選炸藥為正氧平衡炸藥(炸藥中的含氧量超過可燃元素充分氧化所需的耗氧量),多余的氧在爆炸過程中(高溫、高壓)與氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氮氧化物有毒氣體。