煤矿许用导爆索工艺技术的研究(1).pdf

2 0 1 1 年2 月煤矿许用导爆索工艺技术的研究张敏 煤矿许用导爆索工艺技术的研究‘ 张敏 福建海峡科化股份有限公司永安分公司 福建永安，3 6 6 0 3 4 [ 摘要] 通过生产煤矿许用导爆索的方案论证和消焰剂的选择，确定了适合的生产工艺。并对两种生产工艺进 行了比较，探讨了产品结构设计原则和应用中的安全性。 [ 关键词] 煤矿导爆索消焰剂生产工艺 [ 分类号] T l Y 2 3 5 ．2 2 引言 煤矿许用导爆索是一种专供瓦斯和煤尘爆炸危 险的井下使用的所谓“安全导爆索蚍1 1 。这种导爆 索与普通导爆索的区别是在芯药和包覆层内加入消 焰剂，起到了类似于煤矿安全炸药和被筒炸药的作 用。目前大多数企业生产的是普通工业导爆索，本 文探讨如何进行煤矿许用导爆索的设计，选择加入 合适的消焰剂，以适合的生产工艺研制出煤矿许用 导爆索归J 。 1 煤矿许用导爆索的设计 在煤炭的开采过程中，由于不可避免地会逸出 某些不同成分的可燃性气体和矿尘，如甲烷、乙烷、 氢气以及硫尘等，当这些可燃性气体和矿尘与空气 均匀混合并达到燃烧和爆炸浓度极限时，就具备了 可燃性和可爆性口】。又由于在地下矿井中所从事 爆破作业的爆破器材爆炸时会产生高温高压的爆炸 产物和冲击波，这就给可燃性气体和矿尘提供了点 燃的外部条件。如果这种能量足够大，就会引起这 些可燃性气体和矿尘的爆燃或爆炸，从而发生瓦斯、 粉尘爆炸事故H J 。因此在煤矿许用导爆索设计时， 除了要考虑导爆索的传爆性能外，还必须特别重视 导爆索的安全性。 1 ．1 方案论证和选择 目前，大多数企业生产的是普通工业导爆索，采 用的工艺是一次成型工艺，索段直接通过制索机、挤 塑机卷制成型，工艺流程简捷、流畅。利用已有成熟 的工艺、制索设备生产出煤矿许用导爆索，关键是加 入什么消焰剂，如何加入消焰剂，以何种工艺流程方 式成功试制煤矿许用导爆索。 1 ．1 ．1 确定适合生产的工艺 初步设想二种方案一种是混合法，直接将消焰 剂加入药粉进行混合，混合物直接作为药芯，进行一 次成型制造出煤矿许用导爆索。生产工艺路线如图 1 所示。 包绋物准备卜_ 一一 图1 混合法生产工艺路线 另一种方案是被筒法，将消焰剂进行被筒法处 理，食盐只是涂覆在索芯外层，采用的是二段法生产 方式，不改变原来的包覆结构，只是减少包覆层数 量，利用原有工艺生产出达到技术指标要求的内芯， 再以前面生产的半成品作为内芯，将消焰剂投入药 杯进行涂覆。生产工艺路线如图2 所示。 图2 被筒法生产工艺路线 1 ．1 ．2 两种工艺方案安全性比较 采用混合法试制时，在太安与消焰剂混合过程 中将产生静电和摩擦，带来一系列的安全性问题。 导爆索药芯用的太安是一种松散的粉状结晶，曝速 高，爆轰感度好，太安机械感度比较大，撞击感度 1 0 0 ％，摩擦感度9 2 ％，枪击感度1 0 0 ％，而且起爆感 度比较高。试验选择的消焰剂是食盐，太安会慢慢 吸收食盐结晶中放出的水分，影响药粉流散性，使爆 轰性能下降，而食盐中高熔点金属离子的存在会使 不安全性大大增加。对于煤矿许用导爆索来说，可 靠起爆、稳定传播是安全使用所必须的，也是用于煤 矿生产所必备的基本条件⋯，所以放弃此方案。 采用被筒法试制方案时，生产出包缠结构减少 收稿日期2 0 1 0 旬8 ．3 l 作者简介张敏 1 9 7 4 一 ，女，工程师，主要从事安全管理工作。E - m a i l c z l 5 1 s o h u ．c o i n 万方数据 3 6 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第4 0 卷第1 期 一半的内芯导爆索，经测试各项性能指标已经达到 要求，避免了药粉与食盐的直接接触，消除了安全隐 患，生产流程简单，结构适宜，安全性高。 1 ．1 - 3 两种工艺方案试验数据比较 混合法与被筒法试验数据见表l 。 表l不同生产工艺方案的比较 蒜渊群葬羹蝴度慧鬟 通过试验数据的对比分析可知，采用被筒法生 产工艺方式与原普通工业导爆索生产工艺中的各项 原始数据接近，所以最终选择被筒法方式生产煤矿 许用导爆索。 1 ．2 产品结构设计原则 工业导爆索是以猛炸药为药芯，传递爆轰波的 索状火工品，因此小直径装药的爆轰与传播就是工 业导爆索设计的理论依据【5 j 。对于煤矿许用导爆 索来说，除了要考虑上述因素外，还必须遵循最大安 全和能量适中原则。前者是煤矿许用导爆索安全使 用的保证，后者是煤矿许用导爆索爆轰性能的前提。 1 ．2 ．1 最大安全原则哺1 根据国内外对爆破器材在可燃性气体和矿尘中 爆炸安全性研究结果可以得到以下规律 1 爆破器材的爆炸能量，即爆热和爆温越低，使 用越安全【6 1 ； 2 爆破器材产物中存在氮氧化物时， 明显增加可燃性气体和矿尘点火的可能性。 3 爆破 器材产物中高熔点金属离子的存在会使不安全性大 大增加； 4 爆速和爆压存在一个最佳值。 根据最大安全原则，在对煤矿许用导爆索进行 结构设计时，必须考虑以下因素 1 微负氧平衡设计，以适当降低药粉的爆炸能 量，同时减少药粉爆炸产物中氮氧化物生成量1 ； 2 由于消焰剂食盐既会抑制甲烷的氧化反应， 又会减少药粉的爆炸能力，因此消焰剂的能量应该 适中； 3 产品结构中减少产品包覆层数量，控制包缠 密度，使性能达到技术指标要求，保证导爆索具有应 有的起爆感度和传爆能力。因此，可以大大降低炸 药爆炸时对可燃气体和矿尘的爆燃性瞪】。 生产普通工业导爆索包缠结构为内层8 根聚丙 烯带，外层8 根聚丙烯带，在试制煤矿许用导爆索的 生产过程中，将内外层包缠结构各减少一半。试验 结果说明，采用上述安全措施对提高煤矿许用导爆 索的安全性是有效的。 1 ．2 ．2 能量适中原则p 刮 从理论上讲，炸药中的零氧平衡体系中氢原子 和碳原子等均可得到完全氧化，分别形成H O 和 C O ，并且放出大量热量。但在实际的爆炸过程中， 必然会有少量的氮被氧化成氮氧化物，而氮氧化物 是甲烷氧化链反应中有效的一种催化剂，因此，应尽 量减少其生成的可能性[ 7 】。在导爆索半成品索段 外面包覆抑制剂，具有显著的阻断C H 4 一O 链反应 的功能，同时有利于促进炸药的爆炸分解，降低爆炸 火焰的温度。 1 ．3 选择抑制剂 抑制剂主要是碱金属卤化物。根据卤化物的抑 制效果及生产成本的选择，最终选择氯化钠。因此 煤矿许用导爆索选用的消焰剂为食盐。 根据抑制剂的抑制作用理论研究，确定选择优 级工业盐中的优级品作为煤矿许用导爆索的抑制 剂，将食盐先进行炒制，去除一定的水分及蒸发一些 其中所含的镁及钙等杂质，之后将食盐6 0 ％通过6 0 目／英寸筛。由于生产工艺配方对可燃气安全度的 不确定性，将食盐添加量暂定为药芯的5 ％一 4 0 ％【4 - 6 t 9 1 。 1 ．4 试制过程中的检测数据 为了研究消焰剂对导爆索爆速的影响，采用生 产出合格的煤矿许用导爆索内芯，再包覆不同数量 消焰剂的方法，测试结果如表2 。 表2 的数据说明，在以导爆索索段作为内芯的 情况下，添加消焰剂的质量分数不大于3 0 ％时，可 以保证煤矿许用导爆索起爆的可靠性、安全性。 2 煤矿许用导爆索的应用 试制出煤矿许用导爆索后在煤矿进行应用性试 验。 某县煤矿年产原煤能力为4 5X1 0 4 t ，其瓦斯绝 对涌出量为3 ．7 5m 3 ／n l i n ，属低瓦斯矿井。但煤矿 有煤尘爆炸的危险，3 层煤尘的爆炸指数为3 7 ％。 该矿的采煤工艺为湿式孔爆破落煤。 爆破试验所在的工作面为3 3 0 3 面。该面为夏 桥系3 层煤下分层，顶板为再生顶板。该面走向 4 1 5 m ，倾向1 5 0 m ，平均倾角为2 5 0 ，采高2m 。该面 是煤矿的主采工作面。爆破使用的起爆器材是煤矿 许用导爆索，炮孔为5 0 0 0 个。爆破所用的雷管与平 常一样，为6 号发兰钢壳毫秒延期电雷管1 - 5 段， 万方数据 2 0 1 1 年2 月 煤矿许用导爆索工艺技术的研究张敏 3 7 表2 消焰剂对导爆索爆速的影响 导爆索具有炮烟少，毒性低等优点，受到放炮人员的 喜爱。 2 煤矿许用导爆索在爆破过程中没有发现 拒爆、爆燃等现象，完全符合煤矿爆破要求。 3 结论 煤矿许用导爆索采用被筒法二段法生产工艺是 可行的，而且取得了良好效果，在国内生产工艺技术 方面达到领先水平。 参考文献 [ 1 ] 曹景祥．1 2 1 1 型煤矿许用安全药包的研制[ J ] ．煤矿 爆破，2 0 0 0 3 6 - 8 ． [ 2 ]张宗敏．使用导爆索应注意的问题[ J ] ．劳动保护， 1 9 9 8 9 2 9 ． [ 3 ]吕春绪．膨化硝铵炸药[ M ] ．北京兵器工业出版社， 2 0 0 1 2 7 9 - 2 8 6 ． 2 0 1 0 年1 1 月2 2 、2 5 日，由北京京煤化工有限公司研制开发的J M - - l 电子雷管在北京市昌平区和房山区的大型矿山成功 实现深孔爆破。自2 0 1 0 年2 月4 日通过工业和信息化部的科技成果鉴定以来，J M 一1 电子雷管在生产定型中不断改进完善， 终于实现批量生产并成功应用于深孔爆破。J M - - 1 电子雷管是由北京京煤化工有限公司研制开发的一种新型的高智能高安 全可靠的电子雷管，由电子延期模块、刚性药头和基础雷管组成，最大延时为8 0 0 0r r m ，延期精度 极差 为3m s ，可用于微差 爆破、城市定向爆破等先进的爆破技术，能切实提高爆破效果、降低爆破危害。该电子雷管的爆破网路采用串联方式，使用简 便快捷，起爆系统采用双钥匙、双密码控制技术。内置起爆密码，并设计有自毁电路，大大提高了雷管在生产、使用和社会流通 过程中的安全性并能有效减少涉爆案件的发生，具有广阔的市场应用前景。 孙晓妮 万方数据