乳化炸藥不合格品對礦山安全生產影響研究

祁茂富

（山西中煤平朔爆破器材有限責任公司，山西 朔州 036000）

伴隨國內社會經濟的逐漸提高，我國對礦產資源的需求量也在逐年上漲，對此礦山的生產能力也必須隨之提升，以此來適應社會對礦產資源的急切需求[1]。而想要增加礦產資源的生產力，主要手段就是提高礦山爆破技術，這意味著不僅僅需要擴大礦山炸藥爆破的規模，還必須增加其次數，這其中對炸藥的質量要求勢必提高。可是現實是隨著爆破規模和次數的增加，炸藥問題也隨之增多，出現了炸藥質量不合格的現象，這就對礦山的安全產生重大影響。

乳化炸藥作為一種內相過于飽和的氧化劑水溶液，外相則是連續油相所構成，通過乳化劑與乳化技術形成一種非牛頓熱力型的不穩定體系，當體系內部不合格時，其乳膠顆粒就會發生一定程度的遷移，這就導致油膜的物理功能也隨之發生改變，出現體系分層、凝結、破乳以及析晶等問題，進而使得乳化炸藥失去爆炸功能，影響礦山的安全生產[2]。本文以不合格乳化炸藥為對象，研究其對礦山安全生產產生的一系列影響，希望可以借此提高人們的安全觀念，著手加強對乳化炸藥的改進和質量檢測。

1 降低礦山穩定性

乳化炸藥的穩定性始終貫穿在乳化炸藥生產的全部流程，乳化炸藥的穩定性具體指的是確保其物理性質、化學性質、爆炸性能不發生改變的基本性質，換句話說就是在常溫狀態下經過一定時間內部不會發生分層、遷移、破乳，進而確保乳化炸藥的爆炸性能不發生改變，它是衡量乳化炸藥合格與否的一項重要指標[3]。乳化炸藥的乳化質基是通過乳化技術制作而成的，是基于乳狀液理論形成的，因為乳狀液體系自身就是一個不穩定的非牛頓熱力學體系，其基本問題主要是圍繞其穩定性，那么提高其穩定性就成為提升乳化炸藥質量的重點。根據國家有關規定和要求，礦山的穩定性主要是利用畢肖普法進行計算的，即按照礦山巖層之間的互相作用力來計算，其計算公式如下所示：

其中，W代表礦山穩定與否的基本安全系數；Wc代表水平爆破慣性對礦山關鍵位置所產生的基礎力矩；A，B分別代表礦山巖層的內部重量以及垂直爆破下的慣性；C代表礦山有效抗振幅程度的基本指標；u代表作用在巖層的孔隙內壓；M，N分別代表礦山巖層的厚度和規模。

露天礦山爆破后產生的振動效應可以媲美地震發生時所產生的振動效應，對其進行模擬換句話說就是利用水平向爆破加速度求取爆破振動幅率的大小，從而分析乳化炸藥的質量對礦山穩定性所產生的影響[4]。不合格乳化炸藥的爆破對礦山穩定性的影響具體表現：在露天礦山環境下，在爆破振動承載力的作用下，礦山的孔隙內壓會隨之升高，導致礦山的有效抗振幅能力迅速下降，巖層的強度也隨之減小，會造成礦山巖層持續性大規模裂開以及礦山穩定性大幅度失衡。按照礦山的實際爆破過程以及周圍環境，利用對比分析，對礦山的穩定性進行即時性記錄，具體包括兩種情況，如表1所示。

表1 礦山穩定性情況記錄表

礦山的穩定成果分析結果如表2所示。

表2 礦山的穩定成果分析表

根據表1內容能夠看出：在礦山進行爆破作業時，乳化炸藥質量與否會對礦山安全產生不同的影響。正常情況，在其產生的爆破負載力作用下，產生的水平向振動波頻增加。在礦山穩定安全系數一定的狀態下，其穩定性能會發生改變。主要表現為，不合格乳化炸藥爆破下對應的巖層和礦山地基的穩定性都會發生大幅度下降：巖層的穩定性會從70降到64，礦山地基的穩定性會從53降至50。巖層和礦山地基的穩定性發生降低以后，造成礦山整體的安全性持續降低，由此可知道，乳化炸藥不合格品對礦山的安全有著至關重要的影響。

根據表2內容能夠看出，不合格乳化炸藥在進行爆破作業時，礦山的巖層和地基的安全系數也會隨之發生一定程度的改變，與合格的乳化炸藥相比，巖層的安全系數迅速從1.78下降至1.56，地基的安全系數從1.52下降值1.34，雖然下降后的安全系數符合國家對安全系數規定的最小值，但是其爆破振動會導致巖層和地基發生一定程度的松動，甚至還有可能可能發生局部坍塌，這說明不合格乳化炸藥的爆破對礦山的穩定性有所影響。

2 有可能發生礦山地基液化

乳化炸藥不合格品在低溫狀態下，極易發生硬化，造成其爆炸感度和爆炸性能快速降低。根據國外大量研究資料證明，炸藥的爆破速度是藥包質量與所處溫度的數學函數，其主要是隨著外界溫度的變化而發生一定程度的變動，因而在低溫狀態下，乳化炸藥不合格品在低溫條件下發生的爆轟反應會失去大量熱能，也會造成炸藥威力持續降低[5]。而據礦山地基液化分析，礦山在炸藥爆破的巨大作用力下，礦山孔隙內壓的分布會伴隨地基深度的不一樣而發生孔隙壓力值的變動。普遍狀態下，在爆破作業過程中，爆破振動會造成礦山孔隙內壓的加大，伴隨礦山地基的逐漸加深，其孔隙內壓也慢慢增加，其深度越深，孔隙內壓就越大，如此就造成其對礦山安全生產的影響程度也隨之逐漸加大。

礦山地基主要是由砂粉質巖層構成，其巖層的主要成分包括：巖層厚度為25m～45m，占據4%，巖層厚度為12m～22m，占據3%，巖層厚度為3m～8m，占據12%，巖層厚度為1m～3m，占據18%，巖層厚度為0m～1m，占據50%，其巖層分界并不明顯，因而，在實際計算時采用的主要是估計值。按照爆破液化法，礦山地基巖層的實際厚度小于8m的占比大概在58%左右，因而，礦山地基在乳化炸藥不合格品的作用下是有可能存在液化的。按照實際研究調查發現，伴隨礦山地基的逐漸增加，地基液化的可能性也在逐漸增大，從而影響到礦山生產的安全程度。

3 出現礦山裂化

露天礦山進行爆破作業時，由于其距離礦山的核心位置極其近，因而，炸藥在發生爆破時所產生的振動波頻對礦山安全生產的影響是非常巨大的，且不容忽略，同時也會對周遭地區的建筑物產生相應影響。在礦山各個位置中，山腰處是其核心位置，更是礦山安全生產的關鍵性要素，所以，在爆破作業時有必要對其進行重點注意。

乳化炸藥不合格品在露天礦山的爆破主要是通過爆破所產生的振動波頻對礦山的安全生產造成一定的影響，因而，從振動波頻的角度對礦山安全生產的影響進行解析。普遍情況下，炸藥發生爆破作業時產生的振動波頻會對礦山的山頂、山腳、山腰以及頂腳產生一系列的影響，需要對其進行重點解析。通過對礦山關鍵位置的選取，利用薩道夫斯基爆破振F動波頻的速度預測公式對乳化炸藥合格品和不合格品爆破時產生的振動峰值速度進行計算，其結果如下表所示。

表3 礦山典型位置振動峰值速度

根據表3內容得知，乳化炸藥不合格品在爆破時，其振動速度從山頂至山腳處的變動趨勢是先增大后降低，最大振動速度出現在山腰處，頂腳處的振動速度次之，山頂處的振動速度最小；而乳化炸藥合格品的振動速度從山頂至山腳處的變化趨勢為持續性降低，山頂處的振動速度最大，山腳處的振動速度最小。

另外發現，乳化炸藥不合格品和乳化炸藥合格品在爆破時，山腰振動速度均比山腳振動速度大，主要是因為山腰和山腳處存在一定的高度差，這就造成爆破振動波頻在礦山聲波的傳播過程中產生了巨大的放大效應。需要注意的是，乳化炸藥不合格品爆破時，山腰處的振動速度遠遠大于其他位置的振動速度，這就對礦山發生裂紋，進而對礦山的安全生產造成較大威脅。

4 結束語

本文對乳化炸藥不合格品對礦山安全生產影響研究進行分析，根據乳化炸藥不合格品爆破作業時的表現，結合礦山安全生產要求，實現本文研究。希望本文的研究能夠為乳化炸藥的合格生產以及礦山的安全生產提供理論依據。