乳化炸药在爆破工程中的应用技术浅析

1乳化炸药在爆破工程中的应用技术浅析李琳北京京煤化工有限公司（北京房山，102471）[摘要]文章介绍了乳化炸药的特性，针对乳化炸药的特点分析了其在爆破工程中的应用技术要领，提出了设计、施工注意事项和建议。[关键词]乳化炸药爆破工程应用技术1引言乳化炸药是借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型的乳胶状炸药[1]。乳化炸药是20世纪70年代才发展起来的新产品。1969年美国的Blabm首先比较全面地阐述了乳化炸药技术。最早的乳化炸药是没有雷管感度的，在使用时必须借助中继起爆药来引爆。随着对乳化炸药研究的深入，后期研究出来的乳化炸药不仅具有雷管感度，而且具有很好的抗水性，并具有爆炸性能好、机械感度低以及安全稳定等优点，同时成本低于水胶炸药。可以说，乳化炸药是含水炸药家族中的新贵。乳化炸药自问世以来，因其特有的良好性能而受到各国炸药和爆破界的高度重视。工业化大规模生产乳化炸药采用连续的自动化生产模式，工程爆破采用连续化机械装药及现场混装的模式，充分体现了乳化炸药的优越性，成为工业炸药领域中一个研究热点，并得到了迅猛的发展，在工业炸药市场上占据了越来越大的份额，乳化炸药成为民用炸药的主导产品。2乳化炸药的种类及使用范围目前国内生产的胶状乳化炸药种类有：岩石型、煤矿许用型和露天型三大类。（1）岩石型乳化炸药可以广泛用于无瓦斯、煤尘、矿尘爆炸危险的中、硬岩石的爆破作业。（2）煤矿许用型又分为二级煤矿许用乳化炸药和三级煤矿许用乳化炸药。二级煤矿许用乳化炸药适用于低甲烷矿井煤层采掘工作面；三级煤矿许用乳化炸药适用于高甲烷矿井；低甲烷矿井高甲烷采掘工作面；煤油共生矿井；煤与煤尘气突出矿井。（3）露天乳化炸药适用于露天爆破工程。北京京煤化工有限公司生产的乳化炸药药产品规格有Φ27mm、Φ32mm、Φ45mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ90mm、Φ100mm、Φ125mm、Φ140mm、30kg、40kg散装大包等。Φ90mm以下的药2卷装药采用KP自动装药机，包装材料为复合塑料膜，药卷重量计量准确、外形规整、不易破损、便于运输、使用和储存。3乳化炸药在爆破工程中的应用技术分析及建议3.1合理设计炮眼间距，消除“压力减敏”效应对其爆炸性能的影响“压力减敏”又称“受压钝化”，是指在毫秒爆破中，先被引爆的炮孔装药产生的冲击波或应力波，会在后排装药被引爆之前对之产生冲击压缩作用，使得后排炮孔装药爆炸性能不同程度的下降，这种现象被称作“压力减敏”[2]。主要表现为半爆和拒爆两种形式。由于乳化炸药的特殊构造，在受到冲击波或应力波作用时，首先对敏化元素玻璃微球、珍珠岩和化学气泡造成破坏，使密度增大；其次对油包水的连续相油膜形成破坏，在炸药中造成大粒径颗粒形成或硝酸铵析晶，这些都可直接影响到乳化炸药的感度和爆炸性能。根据北京科技大学王尹军博士的研究结果，炮孔间距和延期时差是影响压力减敏的主要因素。不同的炸药有着不同的临界“压死”距离，如果炮孔距离小于这种临界距离的话，炸药有被压死的危险。随着炮孔间距的增加，压力传递迅速降低[2]。有关资料报道的美国试验表明，炮孔间距为45cm时，拒爆率为50%左右，当增加至60cm时，拒爆率降低很多，美国禁止爆破时炮眼间距小于60cm[2]。另外，乳化炸药的压力减敏与雷管延期时间有着密切的关系，随着次发药包的延期时间的增加，减敏作用降低。这两点非常值得高度关注并借鉴。3.2注意冬季低温对起爆感度的影响由于粉状铵锑炸药与乳化炸药内部结构、敏化介质的截然不同，粉状炸药不会因低温破坏其内部结构和敏化元素，所以具有较好的耐低温性能；而乳化炸药油包水型的特殊结构和化学气泡敏化元素对低温都较敏感，低温条件下，油相包覆容易变脆、变硬，强度减弱，造成乳化炸药破乳、硬化；化学气泡敏化元素，在低温时同样容易破坏和溢出，综合作用的结果是使乳化炸药拒爆、失效。所以，冬季使用时，当贮存环境温度过低时，爆炸性能受一定影响，使用时应将炸药温度恢复到5℃以上，但不要超过25℃。目前国内生产的乳化炸药普遍存在冬季性能差、储存期短的现象。京煤化工公司自2007年起对该项技术进行攻关，目前已取得一定成果，耐低温性能明显增强，在-20℃时各项爆炸性能优良、稳定。3.3充分发挥其优良的抗水性，广泛应用于有水作业和特种爆破3乳化炸药与粉状炸药相比最突出的特性是具有良好的抗水性。药卷包装采用复合塑料膜，因包装材料具有一定强度，不易破损，其抗水性能更加优良，浸水时间可以达到24小时。所以，胶状乳化炸药十分适合于有水孔、有泥浆孔的爆破作业。对于含水量大的炮孔，一般宜选用密度大于1.1g/cm3的乳化炸药；对于含泥浆量大的炮孔，一般宜选用密度大于1.25g/cm3的乳化炸药。但要注意起爆能量的选择，前者一般可用雷管直接起爆，后者则需要用起爆具起爆。随着乳化生产工艺和性能的不断提高，在水下施工中的应用逐渐被公众所接受，并大量应用于水下裸露爆破，乳化炸药已成为水下爆破工作的主要炸药品种，既可延长入水浸泡时间，又不用进行药包加工，降低了成本，提高了经济效益。3.4利用其优良的可塑性，应用于矿山顶部倒孔采掘前些年国内外矿山及地面工程爆破所用的炸药多为粉状炸药，采用人工装药时，劳动强度很大，而且粉尘严重；若采用风动机械装药，由于普通粉状炸药没有粘性，返药严重，特别是顶部炮孔装药，一般返药掉药率高达20%,甚至50%以上。不但浪费大量炸药，而且粉尘飞扬，工作条件恶劣，严重损害工人健康。利用乳化炸药优良的可塑性，并在其中加入适量的粘合剂，使其具有相当的爆轰感度和恰当的粘性，适用于上方立孔大直径风动机械装药，工作面粉尘少，返药率低、使用方便，可节省炸药，提高经济效益。3.5利于其优良的爆轰感度、临界直径，应用于光面爆破、预裂爆破等优良的乳化炸药具有爆轰感度好，即殉爆距离长，最高可达10cm以上；临界直径小，一般为12mm～14mm。由于这两项特点，乳化炸药可广泛应用于光面爆破和预裂爆破中。装药可采取间隔装药，但间隔距离依据殉爆距离而定，不能大于炸药的殉爆距离，以保证装药线密度不大于设计要求；药层厚度或装药直径要保证大于炸药的临界直径，以确保装药殉爆和爆轰的稳定传爆。3.6爆破作业中操作注意事项向药体插入雷管时，应先用木制或铜制专用工具插破药卷一端中心，再将雷管从中心位置完全插入药卷内；然后用其脚线挽口把雷管牢固捆绑在药卷轴中心位置，使雷管不被拉脱。装填药时，用木（竹）棍将药卷一个接一个推入炮眼内，防止用力过猛，使药卷变形而影响装填。药卷之间保持首尾相接，并应防止碎岩块隔离在药卷之间。为了更好地发挥炸药4的爆轰性能，在进行孔内爆破时，按有关规程进行封填炮泥。4结论乳化炸药经历了40余年的发展，其生产工艺和产品质量都有了长足的进步和提高。自2007年底粉状铵锑炸药退出市场后，乳化炸药在市场中所占的比例越来越大，因其爆炸性能优良、使用便捷和环保清洁，逐渐被人们认可和接受，目前乳化炸药已成为工业炸药中的主导产品，安全使用乳化炸药并开发其更多用途，对提高其经济效益和社会效益具有重要意义。参考文献[1]汪旭光，乳化炸药(第2版)，北京：冶金工业出版社，2008.4[2]王尹军，《乳化炸药压力减敏的实验研究与机理分析》，北京：北京矿冶研究总院，2005.12