工业炸药爆炸产生有毒气体的防治措施探讨

张帆

(新疆天河化工有限公司，新疆库车842000)

摘  要  作者简述了爆破作业中产生有毒气体的原因及有害性，提出了预防爆破作业中有毒气体产生及降低有毒气体含量的措施。

关键词  工业炸药；爆破作业；有毒气体；防治措施

工业炸药大量应用于矿山、基础建设以及城市控制爆破工程。在炸药爆炸后产生的有毒气体不但影响操作人员的身体健康，而且还会造成环境污染。因此，采取有效措施，消除和减少有毒气体的危害具有重要的意义。

1有害气体产生的原因

工业炸药通常是由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)4种元素组成，爆炸会生成一氧化碳和氮的氧化物，此外，在含硫矿床中进行爆破作业，还可能产生二氧化硫(S02)和硫化氢(H2S)，上述四种气体都是有害气体,人体吸入后轻则中毒，重则死亡，据我国煤矿爆破事故统计，因爆破有害气体中毒事故占总体事故率的76.2%。

2影响炸药有毒气体含量的主要因素

影响炸药有毒气体含量的主要因素有：炸药的氧平衡、炸药的配方组分、爆炸反应完全性和爆破介质等。

2.1炸药的氧平衡

有毒气体含量与炸药氧平衡密切相关，负氧平衡的炸药产生CO较多，正氧平衡炸药则容易生成氮氧化物，只有零氧平衡的炸药产生的有毒气体最小。

2.2炸药的配方组分

工业炸药是多组分混合物，主要由各种氧化剂、可燃剂、敏化剂、表面活性剂组成。所以产生的有毒气体含量与各组分以及配比，即工业炸药的配方密切相关[1]。

2.3爆炸反应完全性

工业炸药由于配方设计、生产工艺、爆破设计、起爆能量等方面原因，往往导致爆炸反应不完全，从而产生较多的有毒气体。

一般来说，起爆能量越大，生成的有害气体越少；相反，如起爆条件不好，炸药爆轰不完全将会产生较多的NO2。

炸药的性能质量对有害气体的生成量亦有影响，混合得均匀的炸药，爆炸生成的CO和NO较少。炸药的装填密度较大时，生成的NO2气体较少，当装药直径较大时，生成的CO、NO气体量下降[2]。

2.4爆破介质

某些矿石可与炸药有害气体发生二次反应，使有毒气体量增加。如，煤可以使CO2还原为CO，同种炸药在煤矿炮孔中爆破生成的CO和NO的量要比铜、铁矿石中多2～3倍。另外，炮孔中有水，以及炮孔内岩粉未能吹净，会使NO2的生成量增加；岩层有裂隙和封闭性差时，产生有害气体量比坚硬均质的岩体要多；炮孔深而且填塞质量好，可抑制有害气体的生成。

3爆破有害气体对人体的危害

3.1一氧化碳

CO是炸药爆炸时产生的主要有害气体,它是无色、无嗅的气体，其密度为空气的0.97，化学性质不活泼，在常态下不能和氧化合，但当浓度为13～75%时，能引起爆炸。一氧化碳与红血球中血红素的亲和力比氧气的亲和力大250---300倍，所以人吸入CO就会减少血液的输氧能力，使人体的各部分组织细胞产生严重的缺氧现象，引起窒息中毒甚至死亡。

3.2氮的氧化物

爆破气体中氮的氧化物主要包括NO、N2O3、N02／N204等，一般以N02／N2O4为代表。

常温下，N02／N204混合气体中N204占多数，但受热即分解为N02。因此，一般认为这类混合气体在低浓度、低压力下稳定形式是N02。

NO2对人体的毒性主要作用于人的呼吸深部。被吸入肺泡后，缓慢的与肺泡内饱和水汽作用生成硝酸和亚硝酸，对支气管和肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，导致肺水肿。它的毒性比CO大6.5倍。

另外，当NO2与CO共存时，毒性更强。在井下爆破作业时，往往是NO2与CO共存，所以炮烟中毒比单一的NO2与CO中毒都严重。NO2对人体的毒害与其浓度和作用时间有关。NO2的浓度超过500mL／m3时，人吸入后迅速严重中毒，达到776mL／m3时人吸入后迅速死亡。

3.3硫化物

硫化氢(H2S)是一种无色有臭鸡蛋味的气体，密度是空气密度的1.19倍，易溶于水，1个体积水中能溶解2.5个体积H2S，故它常积存巷道积水中。H2S能燃烧，自燃点为260℃，爆炸上限45.50%，爆炸下限4.30％。H2S具有很强的毒性，能使血液中毒，对眼睛黏膜及呼吸道有强烈刺激作用。当空气中H2S浓度达到0.05%时，0.5～1.0h即严重中毒;浓度达到0.1%时，短时间内就有生命危险。

二氧化硫(SO2)是一种无色、有强烈硫磺味的气体，易溶于水，密度是空气密度的2.2倍，故它常存在于巷道底部，对眼睛有强烈刺激作用。S02与水汽接触生成硫酸，对呼吸器官作用，刺激喉咙、支气管发炎，呼吸困难，严重时引起肺水肿。当空气中SO2浓度为0.05%时即引起支气管炎和肺水肿，短时间内人就会死亡。

另外，有毒气体不仅对人体有害，而且正氧平衡时的炸药会产生出生态的氧和氮氧化物。氮氧化物不仅毒性大，而且对瓦斯的氧化反应起催化作。当含氧量不够即负氧平衡时，则未完全反应的固体颗粒(如一氧化碳)增多，引起二次火焰，引燃瓦斯的机会增加。尤其是在高瓦斯矿井中，易造成灾难性事故。

4爆破有害气体的允许浓度及预防措施

4.1爆破有害气体的允许浓度

根据《爆破安全规程》规定，地下爆破作业点的有害气体允许浓度为：CO(30mg/m3)、Nn0m(5mg/m3)、SO2(15mg/m3)、H2S(10mg/m3)。应按GB18098规定的方法检测爆破后作业面和重点区域有害气体的浓度，且不得超过以上的规定值。爆破后，经检查确认空气合格，并等待规定的时间后方准许作业人员进入爆破作业地点，以防止爆破有害气体对人体的危害。

4.2防止爆破有害气体中毒的主要措施

4.2.1使用合格炸药

炸药组分的配比应当合理，从理论上设计接近零氧平衡；鉴于N02的毒性比CO大得多，也可采用少量的负氧平衡，使得NO和N02的含量减少；禁止使用过期、变质的炸药，避免炸药产生不完全爆炸反应而产生过多的有害气体。

4.2.2增大起爆能

应保证足够的起爆能量，使炸药迅速达到稳定爆轰和完全反应；应选用感度适中，威力较大的炸药作为起爆药包。

4.2.3实行爆破作业精细化管理

如工作面积水时，应选抗水型炸药，否则因炸药受潮而影响爆轰稳定传播产生大量有毒气体；对于低温冻结工作面，应选防冻型炸药，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量成正比，严格控制起爆药量，可以有效的降低爆破有毒气体生成量；装药前尽可能将炮孔内的水和岩粉吹干净，使有害气体产生减至最小程度；保证炮孔填塞长度和填塞质量，使炸药发生爆炸时充分反应，减少有毒气体生成量。

4.2.4加强通风与洒水

井下爆破后，应用仪表检测井底有害气体的浓度未超过允许值，才允许工作人员下到井底；如果爆点附近有井巷、隧道、排水涵洞及独头巷道时，要考虑有毒气体沿爆破裂隙或爆堆间隙扩散的可能性，要加强防范，以免产生炮烟中毒。露天爆破时，要适当选择起爆站和观测站，尽量不选在下风向和与爆区连通的巷道内。露天硐室爆破爆后24h内，应多次检查与爆区相邻的井巷、硐内有气体浓度[3]。

洒水一方面可将溶解度较高的N02／N204、N203转变为亚硝酸和硝酸，另一方面可将难溶于水的氮氧化物从碎石堆或裂隙中驱赶出来，便于随风流出工作面。

5结论

工业炸药有害气体对人体及周围环境的危害很大，但通过分析产生有害气体的原因，采取有效措施来减轻或防止有害气体的危害，可以确保爆破作业人员的安全和健康。

参考文献

【1】赵晓莉等,炸药爆炸产生有毒气体的原因及其防治[J]，煤矿爆破,2007，77(2)：23—26．

【2】徐龙,工业炸药有毒气体对煤矿安全生产的危害[J]，煤矿爆破,1998，42(3)：53—55．

【3】齐瑞贤等,减少炸药爆炸后有害气体产物的方法及途径[J]，西部探矿工程，2007,NO.8：160—163．

作者简介：张帆，男，本科，新疆天河化工有限公司，高级工程师，注册安全工程师，注册质量工程师（中级），研究方向化工工程，