低瓦斯矿井爆破后炮烟吹散等待时间的界定

徐明顺,付景刚,武晋文

(河南能源化工集团陈四楼煤矿,河南 永城 476600)

0 引言

煤矿井下爆破作业过程中,因《煤矿安全规程》对低瓦斯矿井爆破后炮烟吹散等待时间没有具体规定,造成爆破作业在爆破后存在等待炮烟吹散时间不一易出现误操作的现象,究其原因就是对《煤矿安全规程》没有深入学习,对相关规章制度、标准掌握不够。笔者就该问题与大家进行分析探讨,对今后工作具有指导意义。

1 爆破后炮烟吹散等待时间规定

1.1 《煤矿安全规程》相关规定

第三百七十条:爆破后,待工作面的炮烟被吹散,爆破工、瓦斯检查工和班组长必须首先巡视爆破地点,检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架、拒爆、残爆等情况。发现危险情况,必须立即处理[1]。

1.2 《煤矿安全规程》专家解读

【条文解释】本条是对爆破后巡视爆破地点的规定。

井下采掘工作面爆破作业,爆破后不等炮烟吹散,就急于进入工作面,容易造成炮烟熏人,使人慢性中毒。

炮烟中的氧气减少,并含有大量的有毒有害气体,如一氧化碳、氧化氮及矿尘等。人体吸入含有一氧化碳的炮烟后,一氧化碳会与血色素很快地结合,从而大大降低血色素的吸氧能力,造成缺氧现象。一般煤气中毒就是一氧化碳中毒,严重者会死亡[2]。

一氧化氮和二氧化氮都是爆破时炸药爆炸的产物。而一氧化氮极不稳定,遇空气中的氧即转化为二氧化氮。二氧化氮是剧毒的气体,遇水(包括呼吸道的水分)后生成硝酸,所以对人的眼睛、鼻、呼吸器官、肺部组织具有强烈的腐蚀作用,特别是会破坏肺组织,很容易引起肺部浮肿。当二氧化氮体积分数为0.006%时,短时间内即会出现咳嗽、胸部发痛症状；体积分数为0.025%时,可以很快致人死亡。二氧化氮中毒的特点是起初无感觉、经过6～24 h 后才出现中毒征兆；即使在危险浓度下,起初也只是感觉呼吸道有刺激、出现咳嗽、吐黄痰现象。二氧化氮中毒者的特点是手指尖和头发发黄。在矿井空气中二氧化氮的最高允许体积分数为0.000 25%,一氧化碳的最高允许体积分数为0.002 4%。所以,爆破后必须排查和消除事故隐患[3]。

2 炸药爆炸后气体体积计算

2.1 单位质量炸药爆炸后气体总体积计算[4-5]

标准状态下,每千克炸药爆炸后气体的总体积计算公式如下:

式中Va——标准状况下,每千克炸药爆炸后产生的气体体积,L；

Vt——减去炮眼所占体积后爆炸气体的实际体积,L；

p4——U 型压差计的压差值,kPa；

p1——测定时大气压力,kPa；

p2——炮眼封孔后,炮眼内剩余压力,kPa；

p3——温度为t时空气饱和水蒸气压力,kPa；

t——测定时的室温,℃；

m——测定用药卷质量,g。

2.2 单位质量炸药爆炸后生成的有毒有害气体体积

每千克炸药爆炸后,生成的一氧化碳和氮氧化物的体积分别按式(2)、(3)计算:

式中V′——每千克炸药爆炸后生成的一氧化碳体积,L/kg；

V0——标准状态下,每千克炸药爆炸后产生的气体体积,L/kg；

Φ1——气体试样中一氧化碳的体积分数,%；

VN——每千克炸药爆炸后生成的氮氧化物体积,L/kg；

Φ2——气体试样中氮氧化物的体积分数,%[6]。

2.3 单位质量炸药爆炸后生成的有毒有害气体总量[7]

式中V——每千克炸药爆炸后生成的一氧化碳体积,L/kg；

V′——每千克炸药爆炸后生成的有毒气体总量,L/kg；

6.5——将氮氧化物折算成一氧化碳时的毒性系数；

VN——每千克炸药爆炸后生成的氮氧化物体积,L/kg。

2.4 炸药爆炸后实测气体产物组成

炸药爆炸后实测气体产物组成如表1所示[8]。

表1 炸药爆炸后气体产物组成 %

3 爆破后有关炮烟吹散等待时间的规定

1)确定5 min。《煤矿安全规程》第三百七十一条,通电以后拒爆时,爆破工必须先取下把手或者钥匙,并将爆破母线从电源上摘下,扭结成短路；再等待一定时间(使用瞬发电雷管,至少等待5 min)之规定。

2)确定 10 min。介于 5 min 和 15 min 之间。

3)确定15 min。《煤矿安全规程》第三百七十一条,通电以后拒爆时,爆破工必须先取下把手或者钥匙,并将爆破母线从电源上摘下,扭结成短路；再等待一定时间(使用延期电雷管,至少等待15 min)之规定。

4 炮烟吹散等待时间界定方法、依据

炮烟吹散时间应当由以下几个方面考虑[9]。

4.1 爆破后地应力再平衡作用

爆破后,爆破地点因爆破改变了地应力在爆破前的平衡作用,在新的地应力未形成平衡之前,如果爆破作业地点存在有瞎炮(残爆、拒爆),装药炮眼中的炸药和电雷管就有可能在受到地应力的再平衡挤压作用发生缓爆,爆破后如果人员急于进入爆破地点,就会造成缓爆伤人。因此,《煤矿安全规程》规定:爆破后巡视爆破地点,如有危险情况必须立即处理[10]。

4.2 职业危害因素对人体的影响

根据《煤矿安全规程》规定:炸药完全反应,爆炸后每公斤炸药产生的有毒有害气体量不得超过80 L(国家标准),煤矿井下爆破作业爆破后一般需要向爆破地点通以4 000 m3的风量方可将爆破地点的有毒有害气体浓度稀释到安全浓度值以下,在爆破作业现场,根据职业危害实际检测结果:爆破后炮烟内仅一氧化碳(岩巷)浓度(体积分数)就高达0.007 4%～0.017 2%,是《煤矿安全规程》规定的3～7 倍。为有效预防炮烟熏人和一氧化碳中毒,保护职工身心安全健康,并从职业危害防治角度综合考虑,炮烟吹散等待时间应符合稀释有毒有害气体的要求[11]。

4.3 井巷风速与巷道长度

1)《煤矿安全规程》规定:岩巷最低风速不得小于0.15 m/s,煤巷最低风速不得小于0.25 m/s[12]。现井下掘进一般采用功率2×11 kW 或2×15 kW 的局部通风机通风,工作面实际风量在300～400 m3之间,巷道风速大都在0.5 m/s 左右。根据井工煤矿井巷布置施工要求,岩巷(开拓巷道、准备巷道)每间隔400～500 m 应施工联络巷(回风巷、安全出口),煤巷(回采巷道)掘进每间隔500～600 m 应施工联络巷(安全出口)。假设某一岩巷(开拓巷道、准备巷道)施工长度为500 m,风速0.5 m/s,则炮烟吹散等待时间需要17 min；若施工巷道为煤巷,巷道长度600 m,风速0.5 m/s,炮烟吹散时间约20 min。

2)为减少炮烟中有毒有害气体对人体的危害[13],《煤矿安全规程》和“爆破安全技术操作”规程要求:爆破时,除警戒人员外,其他人员都要进入爆破地点附近的新鲜风流中,人员在高浓度炮烟区经过时,应用湿毛巾捂住口鼻并迅速通过[15-18]。

3)实际工作中,很多巷道(尤其是煤巷)长度大都超过1 000 m,再加上长距离局部通风工作面,通风阻力增大、风量减小、风速降低,炮烟吹散时间会更长。

5 结论

炮烟吹散时间取值应满足围岩地应力再平衡、预防缓爆(拒爆、残爆)伤人、炮烟熏人、职业危害、井巷风速、巷道长度等基本要求。当现场条件变化、井巷不断延伸时,工程技术人员应针对具体作业环境,不断修改补充完善《作业规程》,与现场实际相结合,确定爆破后人员等待炮烟的具体时间,有效预防事故发生,确保爆破作业安全。