在硫化礦中進行爆破作業，除了遵循一般爆炸作業規定以外，還需要預先考慮三個特殊的安全問題：

　　(1)硫化礦物及其氧化物與硝銨炸藥之間發生反應，會形成炸藥自爆；

　　(2)硫化礦物暴露于空氣中氧化發熱在一定條件下聚積以至燃燒，并由此帶來高溫爆破安全問題；

　　(3)爆破時產生的高溫引起懸浮在空氣中的硫化礦塵爆炸。

 

　　一、硫化礦中的藥包自爆

 

　　硫化礦床中的硫化物，在適當的溫度和濕度條件下，會發生下面的氧化反應：

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2FeSO₄+2H₂SO₄+613．8(cal)　　(5—1)

　　硫酸亞鐵不穩定，進一步氧化成硫酸鐵：

12FeSO₄+3O₂+6H₂O→4Fe(OH)₃+4Fe₂(SO₄)₃　　(5—2)

　　硫酸鐵作為一種氧化劑又與黃鐵礦作用：

FeS₂+Fe₂ (SO₄)₃+2H₂O+3O₂→3FeSO₄+2H₂SO₄　　(5—3)

　　上述反應生成的硫酸與硝酸銨作用生成硝酸，硝酸與黃鐵礦作用生成二氧化氮：

H₂SO₄+2NH₄NO₃=(NH₄) ₂SO₄+2HNO₃　　(5—4)

64HNO₃+FeS₂→2Fe₂(SO₄)₃+2H₂SO₄+O₂+64NO₂+30H₂O　　(5—5)

　　反應結果，使溫度不斷積累、升高，引起炸藥燃燒，最終導致起爆器材(雷管)爆炸，并起爆未燃炸藥。若炸藥中沒有起爆材料，有兩種情況可能發生，一是炸藥燃燒而不爆炸；二是燃燒區可能形成高溫高壓則轉為爆炸。例如，1962年5月，安徽銅山銅礦在井下硫化礦床中進行大爆破時，藥包中有電雷管，結果發生藥包自爆事故，造成了數十萬元的經濟損失；又如1982年1月14日，湖南某礦在井下進行兩排深孔爆破中，用裝藥器向炮孔中裝填粉狀2號巖石炸藥，當日8時開始裝藥(導爆索裝到孔底)，13時左右第一排炮孔突然爆炸，致使正在崗位上的6人遇難；江西某銅礦一次在含硫礦床中進行大爆破時，一個藥室發生炸藥自燃，使幾噸炸藥全部燒毀，但未發生爆炸。

　　硫化礦藥包自爆的條件是：

　　(1)礦石氧化過程中產生的硫酸鐵和硫酸亞鐵離子量之和(Fe⁺²+Fe⁺³)在0．1％以上。沒有這種物質，在30～70℃的溫度下，炸藥與硫化礦接觸就不會加速溫升，因而就沒有發生自爆的可能。

　　(2)黃鐵礦(FeS₂)的含量在30％以上。

　　(3)礦石中含水量3％～14％。水分太少，前述化學反應不易形成；水分太高，會使炸藥潮解而失去反應能力。

　　(4)礦石溫度在30℃以上。化學放熱反應的快慢與溫度成正比，沒有氧化的井下硫化礦石溫度一般在24℃以下，不致于引起藥包自爆。

　　(5)使用粉狀硝銨類炸藥，如使用銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松(瀝)蠟烽藥等以硝酸銨為主的混合炸藥時，與具有一定濃度(3N以上)的硫酸作用，能促使硝酸銨分解產生二氧化氮與大量生成熱。一般，硫化礦中所具有的硫酸濃度不超過1～2N，硫化礦與硝酸銨是一種吸濕性很強的鹽，它吸收礦石中硫酸的水分，起到濃縮硫酸的作用。

　　(6)炸藥與硫化礦直接接觸。一個礦井中的硫化礦石能否使硝銨類炸藥發生自爆，這是隨時都應注意觀察和檢測，并作出判斷的。無論是在礦床開拓時或平時的生產爆破之前都應采取礦樣進行分析。主要應取氧化后帶灰黑色的粉礦。如果是深孔或淺孔爆破，應設法將孔底的礦樣(粉礦)取出分析，最好對炮孔進行測溫以后，選擇溫度較高的炮孔取樣進行分析試驗�？傊�，所取樣品要具有代表性，不能各點平均處理。為了防止水分蒸發，樣品應用密閉容器封裝。

　　將所取的樣品，進行黃鐵礦、Fe⁺²、+Fe⁺³和水分含量分析，與上述條件對比，然后采取防自爆措施。

　　防止硫化礦床中藥包自爆的措施有：

　　(1)首先檢測礦石成分是否具備炸藥自爆的條件，主要是檢測前述炸藥自爆條件中的四項，其中三個需要化驗分析，比較繁瑣。為了簡便，可以先測量礦石溫度(不能用礦石的表面溫度代替)，若溫度比一般礦井溫度高或有懷凝時，再進一步進行其他條件的分析。

　　(2)不采用硝銨類粉狀炸藥，而采用抗水炸藥，如膠質炸藥、乳化炸藥、水膠炸藥等，這些炸藥與硫化礦接觸時不容易發生化學反應。

　　(3)不使炸藥與硫化礦直接接觸。硫化礦與粉狀硝銨炸藥(或銨油炸藥)接觸愈好，達到自爆所需的時間愈短。隔離的辦法是加強和改善炸藥包裝，保證炸藥不與礦石接觸或炮孔灌漿降溫。例如，銅官山露天礦在1963年7月的一次有自爆危險的深孔爆破中(孔溫42℃，室內試驗能自爆)，采用灌漿降溫、牛皮紙包裝、危險炮孔最后裝藥的辦法，順利地完成了爆破任務。又如1964年5月，銅山銅礦確定在有自爆危險的地點進行爆破，把硝銨炸藥用石蠟牛皮紙及玻璃絲布包裝，使之不與礦石接觸，安全地進行了14t炸藥的深孔爆破。

　　(4)快速裝藥，縮短裝藥時間，把有自爆危險的炮孔留在最后裝藥，并采用孔口起爆，把起爆時間趕在加速反應之前，減少自爆危險。

　　(5)研究使用硫化礦用安全炸藥。這種炸藥一是在硝酸基炸藥中加入具有物理性覆蓋隔離作用的添加劑，使炸藥組分不能直接與硫化礦及其他活性物質接觸，從而不會互相作用產生化學反應；二是在硝酸基炸藥中加入對分解和自然反應具有化學抑制、中和或減慢作用的添加劑(采用溶滲、固態混合或化學吸附結合等方式)，從而保證炸藥即使與活性物質接觸或摻混也不起化學反應，這種炸藥的熱安定性一般大于硫化礦中高溫炮孔溫度。

 

　　二、硫化礦中高溫爆破

 

　　硫化礦中除藥包自爆外，還有高溫爆破的危險。黃鐵礦和磁黃鐵礦強氧化放出的熱量使爆破區的礦石和空氣溫度一般在32～37℃，最高達60℃，炮孔溫度一般為60～120℃，孔底最高溫度高達200℃，爆炸材料在炮孔內受高溫的影響，結構性能將發生變化，感度提高，在溫度超過爆炸材料的臨界溫度時會發生爆炸事故或者因性能變化使拒爆率提高，給爆破安全工作帶來嚴重威脅，因此，根據不同的炮孔溫度，采用不同的爆破器材和不同的措施是很重要的。

　　溫度對爆破器材有很大影響。將100發雷管在一定溫度下連續受熱48h，把有一發發生爆炸的最低溫度作為雷管的自爆臨界溫度。經大量試驗，普通工業雷管的自爆臨界溫度一般為100～110℃之間。

　　溫度超過100℃，普通雷管會發生爆炸，溫度低于100℃，普通工業雷管的沖擊摩擦感度、發火電流和電橋完好率也會發生變化。當溫度為30℃時，沖擊試驗的爆炸率為20％；溫度80℃時，爆炸率提高到90％，溫度低于70℃，保持恒溫17h以內，電橋完好率為100％；溫度在80～90℃時，保持恒溫24小時后，電橋完好率只有43．5％。溫度增高，最小發火電流下降，對雜電、靜電的敏感度也將提高。

　　溫度對延期雷管也有很大影響。用導火索作延期件的秒延期雷管，當溫度為50℃時，保持恒溫30h后發火率為31．2％，100℃時，保持恒溫30h后發火率僅為6％。

　　導爆管在50～100℃時變軟，強度降低，而且容易穿孔，影響秒量精度，出現串段現象。

　　硝銨類粉狀炸藥易溶于水，其溶解度隨溫度升高而提高，在高溫炮孔中，炸藥不但容易吸收礦石和空氣中的水分，而且也容易加速分解造成燃燒事故。

　　預防硫化礦高溫引起的早爆措施有：

　　(1)裝藥前三天準確測量炮孔底(或藥室)的溫度，并進行登記。

　　(2)雜散電流超過10mA時，應采取防雜散電流措施或采用非電起爆。

　　(3)孔底溫度低于80℃，可用各種炸藥爆破；孔底溫度高于80℃，不應使用硝銨炸藥、銨油炸藥、銨松蠟和銨瀝蠟炸藥，應使用抗水硝銨炸藥等防水炸藥；孔底溫度高于140℃，只能使用耐溫炸藥。

　　(4)孔底溫度為60～80℃，只準使用瀝青牛皮紙包裝炸藥；孔底溫度為80～140℃，必須用石棉織物或其他耐高溫的包裝材料包裝炸藥，炸藥不得與孔壁接觸，溫度低于60℃，可用普通牛皮紙包裝。

　　(5)孔底溫度低于80℃，可用銅、鐵、鋁雷管起爆；60～80℃自向孔內裝藥至爆破時間不得超過1h，溫度為80～140℃時，只能采用防熱處理的黑索金導爆索起爆；自裝藥至起爆的時間應經模擬試驗確定。

 

　　三、硫化礦塵的爆炸

 

　　很多物質的粉塵以懸浮狀態分散在空氣中且有一定的濃度時，在一定熱能作用下會發生燃燒或爆炸。不同的物質具有不同的爆炸范圍。表5—1是一些物質的粉塵同空氣混合時的爆炸濃度下限。粉塵爆炸除了與濃度有關外，還與空氣中的氧含量、粉塵的含水量、粉塵的粒度和引爆能量的大小有關。表5—2是某些粉塵爆炸時的爆炸參數。

 

表5—1  同空氣混合的粉塵爆炸濃度下限

 

表5—2  幾種粉塵的有關爆炸參數

 

 

　　硫化礦中含有可燃性硫，當礦塵中含硫量達到一定數值時就具有爆炸性。礦塵的產生主要是打眼、放礦和放炮。當采用火雷管爆破或分段起爆時，先起爆的炸藥爆炸提供熱源便有可能引起礦塵爆炸。

　　硫化礦塵爆炸需要具備的條件是：

　　(1)礦塵含量高于40％；

　　(2)礦塵含水量低于5％；

　　(3)礦塵濃度：黃鐵礦>0．39g／L；磁黃鐵礦>0．425g／L；黃銅礦>0．505g／L；硫>35g/L。

　　(4)有足夠的引爆能量。例如在0．83m³鐵箱中，引爆硫化礦塵的炸藥量應大于5g。

　　判別硫化礦塵爆炸的方法：

　　爆破時將攝影膠卷做成旗狀固定在離工作面一定距離(5～20m)的巷道壁上，一旦礦塵爆炸，膠卷將被灼燒，以此來判斷何處曾發生硫化礦塵爆炸；或者借助于高溫熱敏電阻，測定距工作面7～10m以內的空氣溫度，若溫度在100～700℃時，即可判定為曾發生礦塵爆炸。

　　預防硫化礦塵爆炸的措施：

　　(1)不用火雷管爆破，采用電雷管爆破，并且盡量采用低段毫秒雷管。

　　(2)在藥包上涂一層熱容量(比熱)較大的惰性物質(如硅膠)，或者用水或惰性物質做充填物，這樣爆破時能吸收大量的熱，避免爆破后溫度急劇升高。

　　(3)采用極限溫度很低的炸藥，如煤礦安全炸藥。

　　(4)加強通風和噴霧灑水，使礦塵稀釋和增濕，減少爆炸危險性。

　　(5)不采用反向起爆。反向起爆容易造成爆炸壓力波及火焰集中現象，并經炮孔口噴出而引爆硫化礦塵。一些試驗表明，在裝藥量較少時采用反向起爆就會引起瓦斯爆炸。但是，在相同條件下采用正向起爆，即使裝藥量大得多(多幾倍)，也不會引起瓦斯爆炸。有的國家煤礦安全規程明確規定，有瓦斯、煤塵爆炸危險的工作面不準采用反向起爆。我國煤炭部也有過類似規定。

　　(6)加強炮孔堵塞工作。試驗資料表明，堵炮泥引爆礦塵的裝藥量，遠比不堵炮泥引爆礦塵的裝藥量多得多。不堵、少堵或用炸藥包裝紙充當炮泥堵塞炮孔是十分危險的。在有硫化礦塵爆炸危險的地方應禁止采用不充填爆破。

　　(7)盡量采用深孔爆破，不用淺眼和覆土爆破。