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摘要：目前，在井巷的掘进与开挖中，钻眼爆破方法作为一种经济高效的施工手段，已经得到了非常广泛的应用。文章指出了在井巷掘进爆破时产生毒气的危害性及其原因，并提出了防治措施。
关键词：掘进爆破；有害气体；防治措施
中图分类号：TJ55文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0015-02
1 炮烟中有毒气体的主要成分及危害性
在炸药爆炸生成的炮烟中，有毒气体的主要成分为一氧化碳和氮氧化物。如果炸药中含有硫或硫化物时，爆炸过程中还会生成硫化氢和亚硫酐等有毒气体。这些气体的危害性极大，当人体吸入一定量的有毒气体之后，轻则引起头痛、心悸、呕吐、四肢无力、昏厥，重则使人发生痉挛、呼吸停顿甚至死亡。炮烟中有毒气体的毒性，用空气中的危险浓度来表示，见表1。
由表1可看出，浓度越高，气体毒性越大。另外，有毒气体不仅对人体有害，而且某些有毒气体对煤矿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)，尤其是在高瓦斯矿井中，易造成灾难性事故。因此对井巷掘进爆破过程中的有毒气体，必须采取有效的防治措施，以防止安全事故的发生。
2 炸药爆炸时产生有毒气体的主要原因
2.1 炸药的氧平衡
在井巷掘进爆破进程中，一般使用混合炸药，主要组成元素是碳、氢、氧、氮(某些炸药含有氯。硫，金属及其盐类)，其中非爆炸性氧化剂分子或富有氧元素的炸药分子为氧化剂，而非爆炸性可燃剂分子或富有碳、氢元素的炸药分子为燃料，混合炸药爆炸的实质是氧化剂和燃料发生高速化学反应的过程。炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需氧量之间的关系称为氧平衡关系。如果所选炸药中的含氧量恰好能满足可燃元素充分氧化所需氧量(即零氧平衡)，此时，氧和可燃元素可以得到充分利用，从理论上讲，炸药爆炸不会产生有毒气体。如果所选炸药为负氧平衡炸药(炸药中含氧量不足)，将会产生可燃性的一氧化碳有毒气体。如果所选炸药为正氧平衡炸药(炸药中的含氧量超过可燃元素充分氧化所需的耗氧量)，多余的氧在爆炸过程中(高温、高压)与氮发生化学反应，生成氮氧化物有毒气体。
2.2 炸药爆炸反应的完全程度
炸药反应的完全程度与炸药组成、成份性质、炸药密度、粒度、装药直径、起爆冲能的大小等诸多因素有关。例如：当炸药组成相同时，粒度越小，混合越均匀，反应就越完全，有毒气体生产量就越小。
2.3 周围介质的作用
某些矿物介质可与爆炸产物起化学反应，或者对爆炸产物的二次反应起到催化作用，使有毒气体含量增大。例如在一定条件下，煤可以还原爆炸产物中的二氧化碳为一氧化碳有毒气体。爆炸作用时，含硫的矿石可生成硫的氧化物或硫化氢有毒气体。当周围介质温度较低时，浆状炸药在低温情况下也常出现不完全爆炸或爆轰中断现象，使有毒气体含量大大增加。
3 有毒气体的防治措施
3.1 优选炸药品种和严格控制一次起爆药量
在井巷爆破掘进过程中，应根据工作面的实际情况，选用炸药品种。如工作面积水时，应选用抗水型炸药，否则会因炸药受潮影响爆轰稳定传播而产生大量有毒气体。对于低温冻结井施工，应选用防冻型炸药，否则炸药也会因不完全爆炸或爆轰中断，产生大量有毒气体。爆破产生的有毒气体量与炸药用量成正比，严格控制起爆药量可以有效地降低爆破有毒气体生成量。
3.2 控制炸药的外壳材料重量
为了防潮，粉状炸药通常采用涂蜡纸壳包卷，由于纸和蜡均为可燃物质，会夺取炸药中的氧，易使炸药在爆炸时成分负氧平衡反应。在氧量会不充裕的情况下，将会产生较多一氧化碳气体，因此，限定每100 g炸药的纸壳重量和涂蜡量分别不超过2g和2.5g。
3.3 保证炮孔堵塞长度和堵塞质量
保证炮孔堵塞长度和堵塞质量，能够使炸药发生爆炸时，介质在碎裂之前，装药孔洞内保持高温、高压状态，有利于炸药充分反应，减少有毒气体生成量。而且足够的堵塞长度和良好的堵塞质量，还会减少未反应或反应不充分的炸药颗粒从装药表面抛出反应区，也会降低空气中的有毒气体含量。
3.4 采用水封爆破或放炮喷雾
炸药爆炸时会形成高温高压环境，采用加封水炮泥爆破时产生的水雾，在高温高压下与一氧化碳发生反应生成二氧化碳和氢气，可以有效地降低炮烟中的一氧化碳浓度。由于爆破产生的某些有毒气体易溶于水，因此在放炮时，采用自动喷雾设施进行喷雾，既能起到降尘作用，又能有效地减少硫化氢、氧氮等有毒气体含量，使炮烟毒性降低。
3.5 采用反向起爆方式
在低瓦斯区可采用反向起爆方式，反向起爆时炮泥开始运动的时间比正向起爆推迟，间接地起到了增加炮孔堵塞长度的效果，使炸药反应完全程度提高，从而降低有毒气体生成量。
关键词：掘进爆破；有害气体；防治措施
中图分类号：TJ55文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0015-02
1 炮烟中有毒气体的主要成分及危害性
在炸药爆炸生成的炮烟中，有毒气体的主要成分为一氧化碳和氮氧化物。如果炸药中含有硫或硫化物时，爆炸过程中还会生成硫化氢和亚硫酐等有毒气体。这些气体的危害性极大，当人体吸入一定量的有毒气体之后，轻则引起头痛、心悸、呕吐、四肢无力、昏厥，重则使人发生痉挛、呼吸停顿甚至死亡。炮烟中有毒气体的毒性，用空气中的危险浓度来表示，见表1。
由表1可看出，浓度越高，气体毒性越大。另外，有毒气体不仅对人体有害，而且某些有毒气体对煤矿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)，尤其是在高瓦斯矿井中，易造成灾难性事故。因此对井巷掘进爆破过程中的有毒气体，必须采取有效的防治措施，以防止安全事故的发生。
2 炸药爆炸时产生有毒气体的主要原因
2.1 炸药的氧平衡
在井巷掘进爆破进程中，一般使用混合炸药，主要组成元素是碳、氢、氧、氮(某些炸药含有氯。硫，金属及其盐类)，其中非爆炸性氧化剂分子或富有氧元素的炸药分子为氧化剂，而非爆炸性可燃剂分子或富有碳、氢元素的炸药分子为燃料，混合炸药爆炸的实质是氧化剂和燃料发生高速化学反应的过程。炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需氧量之间的关系称为氧平衡关系。如果所选炸药中的含氧量恰好能满足可燃元素充分氧化所需氧量(即零氧平衡)，此时，氧和可燃元素可以得到充分利用，从理论上讲，炸药爆炸不会产生有毒气体。如果所选炸药为负氧平衡炸药(炸药中含氧量不足)，将会产生可燃性的一氧化碳有毒气体。如果所选炸药为正氧平衡炸药(炸药中的含氧量超过可燃元素充分氧化所需的耗氧量)，多余的氧在爆炸过程中(高温、高压)与氮发生化学反应，生成氮氧化物有毒气体。
2.2 炸药爆炸反应的完全程度
炸药反应的完全程度与炸药组成、成份性质、炸药密度、粒度、装药直径、起爆冲能的大小等诸多因素有关。例如：当炸药组成相同时，粒度越小，混合越均匀，反应就越完全，有毒气体生产量就越小。
2.3 周围介质的作用
某些矿物介质可与爆炸产物起化学反应，或者对爆炸产物的二次反应起到催化作用，使有毒气体含量增大。例如在一定条件下，煤可以还原爆炸产物中的二氧化碳为一氧化碳有毒气体。爆炸作用时，含硫的矿石可生成硫的氧化物或硫化氢有毒气体。当周围介质温度较低时，浆状炸药在低温情况下也常出现不完全爆炸或爆轰中断现象，使有毒气体含量大大增加。
3 有毒气体的防治措施
3.1 优选炸药品种和严格控制一次起爆药量
在井巷爆破掘进过程中，应根据工作面的实际情况，选用炸药品种。如工作面积水时，应选用抗水型炸药，否则会因炸药受潮影响爆轰稳定传播而产生大量有毒气体。对于低温冻结井施工，应选用防冻型炸药，否则炸药也会因不完全爆炸或爆轰中断，产生大量有毒气体。爆破产生的有毒气体量与炸药用量成正比，严格控制起爆药量可以有效地降低爆破有毒气体生成量。
3.2 控制炸药的外壳材料重量
为了防潮，粉状炸药通常采用涂蜡纸壳包卷，由于纸和蜡均为可燃物质，会夺取炸药中的氧，易使炸药在爆炸时成分负氧平衡反应。在氧量会不充裕的情况下，将会产生较多一氧化碳气体，因此，限定每100 g炸药的纸壳重量和涂蜡量分别不超过2g和2.5g。
3.3 保证炮孔堵塞长度和堵塞质量
保证炮孔堵塞长度和堵塞质量，能够使炸药发生爆炸时，介质在碎裂之前，装药孔洞内保持高温、高压状态，有利于炸药充分反应，减少有毒气体生成量。而且足够的堵塞长度和良好的堵塞质量，还会减少未反应或反应不充分的炸药颗粒从装药表面抛出反应区，也会降低空气中的有毒气体含量。
3.4 采用水封爆破或放炮喷雾
炸药爆炸时会形成高温高压环境，采用加封水炮泥爆破时产生的水雾，在高温高压下与一氧化碳发生反应生成二氧化碳和氢气，可以有效地降低炮烟中的一氧化碳浓度。由于爆破产生的某些有毒气体易溶于水，因此在放炮时，采用自动喷雾设施进行喷雾，既能起到降尘作用，又能有效地减少硫化氢、氧氮等有毒气体含量，使炮烟毒性降低。
3.5 采用反向起爆方式
在低瓦斯区可采用反向起爆方式，反向起爆时炮泥开始运动的时间比正向起爆推迟，间接地起到了增加炮孔堵塞长度的效果，使炸药反应完全程度提高，从而降低有毒气体生成量。