凝胶型化学炮泥在煤矿的应用

摘 要：对比分析了使用黄土炮泥和水泡泥爆破的缺陷以及使用凝胶型化学炮泥的主要优点，指出了使用凝胶型化学炮泥具有较好的经济效益、安全效益和社会效益。凝胶型化学炮泥适用于煤矿爆破采掘。
        关键词：炮泥；化学炮泥；凝胶型；爆破采掘； 安全；经济；环保；方便；
        煤矿井下爆破传统的方法是用黄土炮泥和水炮泥联合充填炮眼。这种传统的炮泥主要缺点是爆破后产生的烟、尘及有毒有害气体大，而且操作速度慢，工序复杂，费工费时，炮泥装填量大，施工爆破质量难以保证。遇有素质不高的工人，不按规定填装，既影响爆破质量，又容易引发事故。
        凝胶型化学炮泥以水玻璃(N02·nSi0。)为主要原料，加上胶结剂和多种化学元素与水制成，无毒、无味、无害、无明火产生。
        1 使用凝胶型化学炮泥封孔的主要优点
            （1）瓦斯、煤尘的爆炸事故降低。凝胶型化学泡泥在井下爆破中无火花产生，无毒、无味、无害、环保型使用方便。减少作业人员矽肺病的产生，能提高爆破速度，减少有害气体的生成。凝胶型化学泡泥不影响井下作业人员对有害气体的检测，是黄泥和水泡泥的最佳替代品，彻底改变以往普通化学泡泥所产生的有毒有害难闻气味。在煤矿应用中对提高爆破安全性、爆破效率和提高经济效益起到重要作用。
       
        
        (2)放炮时产生的有害气体较少。凝胶型化学炮泥能促进爆炸中的完全氧化反应，煤科院抚顺分院测试中心，曾按照测定煤矿用炸药有毒有害气体和要求标准，进行模拟实验，将凝胶型化学炮泥与黄泥、石英砂等堵塞炮眼作实验进行比较；实验结果见表
       
        从实验条件上看，炸药的装药结构相同，周围介质不同(仅堵塞炮泥不同)。但有毒有害气体总量却降低了80 %，这说明化学炮泥也参与了爆炸时的化学反应，并起到了促进爆炸完全的作用。原苏联专家优·雅斯维捷夫研究爆破反应过程中的接触作用时，认为接触作用最大的为碱金属盐类，特别是它的硝酸盐类。碱金属盐类的接触作用促进如下的完全反应：
        NH N02一N。+2H2O+1／202
        加速氧化氮与可燃气体之间二次反应，接触剂的表面吸收气体时，相应的氧化反应加速。
        化学炮泥主要成分为水玻璃，配制好后仍成碱性，亦属碱金属类，在爆炸反应过程中起到了积极的作用。
        (3)粉尘浓度降低。化学炮泥有一定的粘性，对粉尘有一定的吸附作用。另外，化学炮泥主要是水和碱金属盐类，爆破后成雾状，和空气能充分接触，也起到了吸收炮烟中氮氧化物和吸收粉尘的作用，并降低噪音。
        (4)操作简便、装填速度快。黄泥、水炮泥的充填工作完全是人工操作。黄泥运至井下，卸车码好后，须淋水闷一段时间后方可使用。其操作工序为黄泥由矿车运到工作面，制作成柱状备用。水炮泥也须提前人工注水备用。充填时先填装粘土炮泥，再填水炮泥，然后再用水炮泥封孔。因而操作复杂，劳动强度大，占去了很多循环作业时间。而凝胶型化学炮泥，可直接充填炮眼，每眼装一管化学炮泥。因而充填速度快，每孔充填只需3min~4min，比用粘土炮泥、水炮泥节省时间8O% 左右。
        2 效益分析
        (1)安全经济效益。使用化学炮泥封孔每个炮眼充填一袋化学炮泥，每袋化学炮泥价格为0．3元。粘土炮泥与水炮泥联合使用时，一个水炮泥袋为0．3元，炮孔封泥结构按放置一个水炮泥、封堵0．3 m粘土炮泥考虑，从价格上来看，每个炮眼用化学炮泥成本比用粘土炮泥、水炮泥成本有所降低。使用化学炮泥最主要的还是安全效益，使用化学炮泥消焰效果好，无明火产生，在高瓦斯矿井中使用更有利于爆破安全。提高排烟降尘速度，增加做业采掘效率。
        (2)社会效益。使用凝胶型化学炮泥封孔工艺简单方便，并使瓦斯，煤尘的爆炸事故降低90％，有毒有害气体的生成量降低了80 %，炮烟降低70％，粉尘浓度降低65％，噪音降低45％，从而减轻了有毒有害气体对人体的剧毒效应和低浓度下的慢性中毒效应。改善了工作面的作业环境，减少了工人矽肺病的产生，为保障煤矿工人身体健康和生命安全提供了有利的条件。另外，利用凝胶型化学炮泥代替黄泥，减少了黄泥的用量，对保护生态环境也具有一定的深远意义。