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新型矿山爆破方法(化工厂爆破)

新型矿山爆破方法(化工厂爆破) 矿井爆破

除了遵循一般爆破规定外,在硫化矿石中爆破时,应事先考虑三个特殊的安全问题:

(1)硫化矿物及其氧化物与硝酸铵炸药发生反应,导致炸药自爆;

(2)暴露在空气体中的硫化物矿物在一定条件下会堆积甚至燃烧,导致高温爆破安全问题;

(3)爆破产生的高温引起空气体中悬浮的硫化物粉尘爆炸。

首先,硫化矿石中的炸药爆炸。

硫化物矿床中的硫化物,在适当的温度和湿度条件下,会发生以下氧化反应:

2fe S2+7o 2+2H2O→2fe so 4+2h2so 4+613.8(cal)(1)

硫酸亚铁不稳定,进一步氧化成硫酸铁;

12硫酸亚铁+3o 2+6H2O→4Fe(OH)3+4Fe 2(SO4)3(2)

硫酸铁作为氧化剂,与黄铁矿反应;

硫酸亚铁+硫酸亚铁3+2H2O+3O2→硫酸亚铁3+2h2so 4(3)

上述反应生成的硫酸与硝酸铵反应生成硝酸,硝酸与黄铁矿反应生成二氧化氮:

h2so 4+2 nh4no 3 =(NH4)2so 4+2 HNO 3(4)

64硝酸+硫酸亚铁→2fe 2(SO4)3+2h2so 4+O2+64 NO2+30H2O(5)

结果温度不断累积升高,导致炸药燃烧,最后导致起爆装置(雷管)爆炸,引爆未燃炸药。如果炸药中没有起爆材料,可能会出现两种情况。一个是炸药燃烧不爆炸;第二,燃烧区可能形成高温高压,然后会演变成爆炸。如1962年5月,安徽铜山铜矿地下硫化物矿床爆破时,装药中有电雷管,导致装药自爆事故,造成经济损失数十万。再如1982年1月14日,湖南某矿进行两排深孔爆破时,用装药容器将粉状2号岩石炸药装入炮孔,当天8时开始装药(孔底安装导爆索)。13时许,第一排爆破孔突然发生爆炸,造成6名值班人员死亡。江西某铜矿含硫矿床进行大规模爆破时,一个硐室内发生炸药自燃,数吨炸药完全燃烧,但未发生爆炸。

硫化矿装药自爆的条件是:

(1)矿石氧化过程中产生的硫酸铁和硫酸亚铁离子之和(Fe+2+Fe+3)在0.1%以上。没有这种物质,在30 ~ 70℃的温度下,炸药与硫化矿接触不会加速升温,所以不存在自爆的可能。

(2)黄铁矿(FeS2)含量在30%以上。

(3)矿石中的含水量为3% ~ 14%。水太少,前述化学反应不易形成;如果含水量过高,炸药会潮解,失去反应性。

(4)矿石温度在30℃以上。放热反应的速度与温度成正比,被氧化的地下硫化矿的温度一般在24℃以下,不会引起炸药装药自爆。

(5)使用粉状硝铵炸药时,如铵梯炸药、铵油炸药、铵松(焦油)蜡粉等硝酸铵基混合炸药。,它们能与一定浓度(3N以上)的硫酸反应,促进硝酸铵分解产生二氧化氮,并产生大量热量。一般硫化矿的硫酸浓度小于1 ~ 2n。硫化矿和硝酸铵是吸湿性很强的盐类,吸收矿石中硫酸的水分,起到浓缩硫酸的作用。

(6)炸药与硫化矿石直接接触。矿山中的硫化矿能否使硝酸铵炸药自爆,应随时观察、检测和判断。无论是在矿床开发时还是在通常的生产爆破前,都要采集矿石样品进行分析。主要以氧化的灰黑色粉矿为主。如果是深孔或浅孔爆破,应取出孔底矿样(粉矿)进行分析。最好在测量完孔的温度后,从温度较高的孔中取样进行分析测试。总之,取的样本要有代表性,不能在所有点上一视同仁。为了防止水分蒸发,样品应密封在密闭容器中。

对样品进行黄铁矿、Fe+2、+Fe+3和水含量分析,并与上述条件进行对比,进而采取防止自爆的措施。

防止硫化物矿床中中药包自爆的措施包括:

(1)首先要测试矿石成分是否具备炸药自爆的条件,主要是测试上述炸药自爆的四个条件,其中三个需要测试分析,比较复杂。为简单起见,可以先测矿石温度(不能用矿石表面温度代替)。如果温度高于一般矿井温度或有结露,将进一步分析其他情况。

(2)代替硝酸铵粉状炸药的耐水炸药,如胶体炸药、乳化炸药、水胶炸药等。,被使用。这些炸药不容易与硫化矿石发生化学反应。

(3)不要使炸药直接接触硫化矿石。硫化矿与粉状硝铵炸药(或ANFO炸药)接触越好,达到自爆的时间越短。隔离方法是加强和改进炸药包装,确保炸药不与矿石接触或孔内灌浆冷却。例如,在1963年7月铜官山露天矿的一次深孔爆破中(孔温42℃,室内试验可自爆),采用注浆降温、牛皮纸包装、最后对危险孔装药等方法,成功地完成了爆破任务。比如1964年5月,铜山铜矿决定在有自爆危险的地方进行爆破。用石蜡牛皮纸和玻璃布包裹硝酸铵炸药,防止其与矿石接触,安全实施了14t炸药深孔爆破。

(4)快速装药,缩短装药时间,装药结束时留有自爆危险的爆破孔,采用孔口起爆,赶在加速反应前起爆,以减少自爆危险。

(5)研究和使用硫化矿用安全炸药。首先,在硝酸盐基炸药中加入具有物理覆盖和隔离作用的添加剂,使炸药组分不能与硫化矿和其他活性物质直接接触,从而不会相互作用产生化学反应;第二,在硝酸基炸药中加入能化学抑制、中和或减缓分解和自然反应的添加剂(通过浸润、固态混合或化学吸附等手段。),以保证炸药即使与活性物质接触或混合也不会发生化学反应。这类炸药的热稳定性一般大于硫化矿的高温炮孔温度。

二、硫化矿高温爆破

除了药卷自爆外,硫化矿还有高温爆炸的危险。黄铁矿和磁黄铁矿的强烈氧化所释放的热量使爆区内的矿石和空气体温度一般为32 ~ 37℃,最高可达60℃,炮孔温度一般为60 ~ 120℃,炮孔底部最高温度可达200℃。在炮孔高温的影响下,爆炸材料的结构和性能会发生变化,感度也会提高。当温度超过爆炸材料的临界温度时,会发生爆炸事故或

对爆破器材的温度影响很大。100个雷管在一定温度下连续加热48小时,取1个雷管爆炸时的最低温度作为自爆临界温度。经过大量试验,普通工业雷管的自爆临界温度一般在100℃~ 110℃之间。

当温度超过100℃时,普通雷管就会爆炸;当温度低于100℃时,普通工业雷管的撞击摩擦感度、点火电流和电桥完好率也会发生变化。温度为30℃时,冲击试验的爆炸率为20%;当温度为80℃时,爆炸率增加到90%,当温度低于70℃时,保温17小时内桥梁完好率为100%。当温度为80 ~ 90℃时,桥梁24小时后的完好率仅为43.5%。随着温度的升高,最小点火电流会降低,对杂电、静电的敏感性也会增加。

温度对延期雷管也有很大影响。当温度为50℃时,以导火索为延期片的秒延期雷管在恒温30小时后的发火率为31.2%,在100℃恒温30小时后的发火率仅为6%。

在50 ~ 100℃时,导爆管变软,强度下降,容易穿孔,影响秒的精度,导致串丝现象。

硝酸铵粉状炸药易溶于水,溶解度随温度的升高而增大。在高温炮孔中,炸药不仅容易吸收矿石和空气体中的水分,还容易加速其分解,造成燃烧事故。

防止硫化矿高温引起早期爆炸的措施包括:

(1)装药前三天准确测量孔底(或药室)温度,并登记。

(2)当杂散电流超过10mA时,应采取防止杂散电流的措施或采用非电起爆。

(3)孔底温度低于80℃,可使用各种炸药进行爆破;当孔底温度高于80℃时,不宜使用硝酸铵炸药、ANFO炸药、铵松蜡和铵浸蜡炸药。应使用防水炸药,如防水硝酸铵炸药。当底部温度高于140℃时,只能使用耐热炸药。

(4)孔底温度60 ~ 80℃,只准用沥青牛皮纸装炸药;孔底温度为80 ~ 140℃。炸药必须用石棉织物或其他耐高温包装材料包装。炸药不得接触孔壁,温度低于60℃。可以用普通牛皮纸包装。

(5)当孔底温度低于80℃时,可用铜、铁、铝雷管起爆;在60 ~ 80℃时,自装药至孔内爆破的时间不应超过1h。当温度为80 ~ 140℃时,只能用耐热RDX导爆索起爆。从装药到起爆的时间应通过模拟试验确定。

第三,硫化矿粉尘爆炸

多种粉尘以悬浮状态分散在空气体中,达到一定浓度时,在一定热能的作用下会燃烧或爆炸。不同的物质有不同的爆炸范围。表1给出了粉尘与空气体混合时某些物质的爆炸浓度下限。爆炸除了与粉尘的浓度有关外,还与空气体中的氧含量、粉尘的含水量、粉尘的粒径和爆轰能量有关。表2显示了一些粉尘爆炸时的爆炸参数。

表1与空气体混合的粉尘爆炸浓度下限

表2几种粉尘的爆炸参数

硫化矿含有可燃硫,当粉尘中的硫含量达到一定值时具有爆炸性。矿井粉尘主要由钻孔、放矿和爆破产生。用火雷管爆破或分段爆破时,第一次炸药爆炸提供热源,可能引起矿尘爆炸。

硫化物粉尘爆炸所需的条件是:

(1)矿井粉尘含量高于40%;

(2)矿井粉尘的含水量低于5%;

(3)粉尘浓度:黄铁矿>:0.39g/L;黄铁矿>:0.425g/L;黄铜矿>:0.505g/L;硫>:35克/升.

(4)有足够的引爆能量。比如一个0.83m3的铁箱,用来引爆硫化矿粉尘的炸药量要大于5g。

硫化物粉尘爆炸的判别方法:

爆破时,将摄影胶片制成旗帜,固定在距工作面一定距离(5 ~ 20m)的巷道壁上。一旦矿尘爆炸,胶片就会燃烧,从而判断硫化矿尘爆炸发生在哪里。或借助高温热敏电阻,测量距工作面7 ~ 10m范围内空气体的温度。如果温度为100 ~ 700℃,则可以判断发生了矿尘爆炸。

防止硫化物粉尘爆炸的措施:

(1)无火雷管爆破、电雷管爆破,并尽量使用低毫秒雷管。

(2)在装药上涂一层热容(比热)大的惰性材料(如硅胶),或用水或惰性材料作填料,这样爆破时可吸收大量热量,避免爆破后温度急剧上升。

(3)使用低极端温度的炸药,如煤矿安全炸药。

(4)加强通风和喷水,稀释和加湿矿井粉尘,降低爆炸危险性。

(5)不采用反向起爆。反向起爆容易造成爆炸压力和火焰集中,会从炮孔喷出引爆硫化矿粉尘。有试验表明,当装药量较小时,反向起爆会引起瓦斯爆炸。但在同等条件下,如果采用正向起爆,即使装药量大得多(数倍以上),也不会引起瓦斯爆炸。一些国家煤矿安全规程明确规定,有瓦斯煤尘爆炸危险的工作面不允许反向起爆。中国煤炭部也有类似的规定。

(6)加强炮眼堵塞工作。实验数据表明,有炮泥的爆破粉尘的装药量比无炮泥的大得多。不堵是很危险的,更不用说堵或者用炸药包装纸当炮泥堵洞了。在有硫化粉尘爆炸危险的场所,应禁止非充填爆破。

(7)尽量用深孔爆破代替浅孔爆破和覆土爆破。

 

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