乳化炸藥生產(chǎn)線中殉爆問題初探

高玉剛

(中煤科工集團淮北爆破技術(shù)研究院有限公司, 安徽 淮北235000)

乳化炸藥生產(chǎn)中,如果某一工序發(fā)生意外爆炸,易引起相鄰工序發(fā)生殉爆,擴大事故后果。 因此,研究和積累乳化炸藥生產(chǎn)過程中殉爆問題,對乳化炸藥安全生產(chǎn),推進民爆行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 殉爆機理

炸藥爆轟時能夠引起周圍一定距離內(nèi)的炸藥發(fā)生爆炸。 對于不敏感的炸藥如梯恩梯,主要是由于爆轟產(chǎn)物的沖擊使被發(fā)裝藥產(chǎn)生熱點,從而導(dǎo)致爆炸或爆轟。 爆轟產(chǎn)物是一種混合物,既有固體顆粒,又有多種氣體,如N2、CO2、CO 等。 對于較敏感的炸藥如黑索金,主要是空氣沖擊波超壓和正壓持續(xù)時間的作用使被發(fā)炸藥產(chǎn)生熱點,從而導(dǎo)致爆炸或爆轟[2-8]。 殉爆的原因主要有:主發(fā)裝藥的爆轟產(chǎn)物直接沖擊被發(fā)裝藥;主發(fā)裝藥爆轟時,拋射出的物體沖擊被發(fā)裝藥;主發(fā)裝藥爆轟時,在惰性介質(zhì)中形成的沖擊波沖擊被發(fā)裝藥。 在實際情況下,也可能是以上2 種或3 種因素的綜合作用。 如介質(zhì)是空氣,且兩裝藥相距較近,主發(fā)裝藥又有外殼時,有可能是3 種因素的共同作用。

2 影響炸藥殉爆性的因素

2.1 溫度

炸藥藥溫越高,殉爆距離越大,炸藥發(fā)生殉爆的可能性也越大。 因此,當輸送帶上的炸藥藥卷經(jīng)水冷卻后,理論上其殉爆距離將變小,即相同的藥卷距離下發(fā)生殉爆的可能性將變小。

2.2 藥卷間惰性介質(zhì)的性質(zhì)

試驗樣品:主發(fā)裝藥為苦味酸20 g,密度為1.25 g/cm3,紙質(zhì)外殼;被發(fā)裝藥為苦味酸,密度為1.0 g/cm3,試驗結(jié)果見表1。

表1 不同介質(zhì)的殉爆距離 單位:cm

由表1 可得,在上述介質(zhì)中,炸藥在水中的殉爆距離最大。

2.3 藥卷的擺放形式

主發(fā)藥卷與被發(fā)藥卷平行放置,正對擺放比不正對擺放容易殉爆。 主要原因是兩藥卷之間平行正對擺放時,被發(fā)藥卷接受沖擊波的面積要大。 因此,兩藥卷平行錯開位置越大,兩藥卷的徑向殉爆距離也就越小。

2.4 藥卷質(zhì)量(或藥卷直徑)

同時增加主、被發(fā)藥卷的質(zhì)量或增大藥卷直徑,會使主發(fā)藥卷的沖擊波強度增大,被發(fā)藥卷接受沖擊波的面積增大,徑向殉爆距離增大[9-12]。 例如將質(zhì)量為300 g 阿莫尼特(氯化鉀的質(zhì)量分數(shù)為12%)制成不同直徑的藥卷進行試驗。 試驗表明:當藥卷直徑31 mm 時殉爆距離為50 mm,當藥卷直徑為40 mm 時,殉爆距離增大至110 mm。 主發(fā)藥量對殉爆距離的影響見表2,隨著主發(fā)藥量的增加,殉爆距離也增大。

表2 主發(fā)藥量對殉爆距離的影響

3 乳化炸藥生產(chǎn)線中傳爆性能檢測

根據(jù)生產(chǎn)實踐,乳化炸藥生產(chǎn)線中以下環(huán)節(jié)容易引發(fā)殉爆:乳化基質(zhì)平鋪在鋼帶上進行冷卻時,敏化后的乳化炸藥成堆放置時,敏化后的炸藥平鋪冷卻過程中,裝成藥卷后在輸送帶運送過程中,成品箱藥卷輸送過程中。 針對上述環(huán)節(jié)選取不同廠家的乳化炸藥在空曠的試驗環(huán)境下進行傳爆性能模擬試驗。

3.1 乳化基質(zhì)平鋪傳爆性能試驗

以3 個廠家的2 號乳化炸藥基質(zhì)為試驗樣品,乳化基質(zhì)在鋼帶上平鋪冷卻時進行模擬試驗。 主要參數(shù):甲廠乳化基質(zhì)平鋪厚度為20 mm;乙廠乳化基質(zhì)平鋪厚度為9 mm,藥溫80 ℃;丙廠乳化基質(zhì)平鋪厚度為20 mm,藥溫65 ℃。

試驗方法:

1)取生產(chǎn)線上的乳膠基質(zhì)樣品迅速運送到空曠的露天場所,選擇平整、無碎石及其他可拋擲硬物的試驗場地。

2)將乳化基質(zhì)平鋪在輸送帶上,記錄乳化基質(zhì)平鋪的厚度和溫度。

3)采用巖石型炸藥為起爆藥,起爆藥柱置于藥帶窄端的中間處,用1 發(fā)8 號工業(yè)雷管進行起爆,平行做2 次試驗。

2 次試驗后,起爆藥卷和與其接觸的乳化基質(zhì)處的輸送帶被炸穿,輸送帶其余部分完好并附有大量乳化基質(zhì)。 試驗結(jié)果表明:起爆藥卷處輸送帶被炸穿,起爆藥卷正下方地面均可見一個圓形爆坑,起爆藥卷均爆轟完全,輸送帶上的乳化基質(zhì)未發(fā)生爆轟。

3.2 乳化基質(zhì)敏化后的成堆炸藥傳爆性能試驗

乳化基質(zhì)敏化后,在鋼帶上成堆輸送時,以3 個廠家的2 號乳化炸藥為試驗樣品,進行模擬試驗。 主要參數(shù)為:甲廠藥量5 kg/堆,共2 堆,堆間中心距0.5 m,堆最短邊距0.35 m;乙廠藥量1.5 kg/堆,共4 堆,堆間中心距0.4 m,堆最短邊距0.2 m,藥溫50 ℃;丙廠藥量4.5 kg/堆,共3 堆,堆最短邊距0.4 m,藥溫29 ℃。

試驗方法:

1)在空曠的露天場所選擇平整、無碎石的地面,用木桌作為支架,記錄支架的長、寬、高,再在支架上鋪設(shè)與實際生產(chǎn)一致的輸送帶,記錄輸送帶的長度、寬度、厚度。

2)在輸送帶縱軸線上布置3 堆敏化后的2 號巖石乳化炸藥半成品,布置好后,記錄每堆乳化炸藥質(zhì)量、堆間邊緣的距離,記錄起爆前樣品的溫度。

3)采用巖石型炸藥為起爆藥,用1 發(fā)8 號工業(yè)雷管進行起爆,平行做2 次試驗。

2 次試驗中,起爆藥卷和與其接觸的一堆樣品處的輸送帶被炸穿,輸送帶其余部分完好并附有大量殘藥,木板大部分破碎。 現(xiàn)場情況如圖1、圖2 所示。

圖1 藥堆起爆前試樣狀態(tài)

圖2 藥堆起爆后狀態(tài)

試驗結(jié)果表明,2 次試驗的起爆藥卷和與其接觸的一堆樣品均爆轟完全,與主爆堆樣品相隔一定距離的從爆堆樣品未發(fā)生爆炸。 當樣品堆藥量為1.5 kg 時,生產(chǎn)線上樣品堆間最短邊距0.2 m 時,從爆藥卷未發(fā)生殉爆;當樣品堆藥量增大至5 kg時,樣品堆間最短邊距亦擴大至0.35 m,從爆藥卷也未發(fā)生殉爆。 隨著樣品堆藥量的增大,殉爆安全距離也隨之增大。

3.3 乳化基質(zhì)敏化后的平鋪炸藥傳爆性能試驗

乳化基質(zhì)敏化后平鋪冷卻輸送時,厚度為9 mm。取長1.8 m,寬0.4 m,藥量7.8 kg,藥溫47 ℃,進行傳爆試驗。 試驗方法同成堆輸送時傳爆性能試驗方法相同。

2 次試驗中,起爆藥卷處輸送帶和木板被炸穿,其余部分完好,輸送帶上附有大量殘藥,起爆藥卷正下方地面上有一個明顯圓形爆坑,但與起爆藥卷接觸的部分被引爆,但爆炸未穩(wěn)定傳播。 現(xiàn)場情況如圖3、圖4 所示。 試驗結(jié)果表明:平鋪厚度為9 mm,藥量7.8 kg,藥溫47 ℃時,輸送帶上平鋪的試樣不會發(fā)生爆轟傳爆。

圖3 第1 次試驗起爆前試樣狀態(tài)

圖4 第1 次試驗起爆后試樣狀態(tài)

3.4 輸送帶上散裝藥卷傳爆性能試驗

選取4 個廠家的2 號巖石乳化炸藥,外徑32 mm,質(zhì)量200 g,對成品散裝藥卷輸送工序進行模擬試驗。 主要參數(shù):甲廠藥量15 卷/堆,共2 堆,堆間中心距0.9 m,堆最短邊距0.4 m,藥溫22 ℃;乙廠藥量20 卷/堆,共2 堆,堆間中心距1.5 m,堆最短邊距1 m,藥溫34 ℃;丙廠藥量20 卷/堆,共2 堆,堆間中心距1.5 m,堆最短邊距1 m,藥溫29 ℃;丁廠藥量20 卷/堆,共2 堆,堆間中心距1.6 m,堆最短邊距1 m,藥溫42 ℃。

試驗方法同成堆輸送時傳爆性能試驗方法相同。 2 次試驗中,起爆端的鋼板及輸送帶被炸穿,正對主爆藥卷處的地面有明顯爆坑,主爆藥卷均爆轟完全。 從爆藥卷處鋼板及輸送帶完好,輸送帶上附有殘藥,四周散落的殘留藥卷數(shù)量與起爆前一致。

通過乙廠、丙廠、丁廠的試驗數(shù)據(jù)可知,當藥量為4 kg,藥溫在29 ～42 ℃時,輸送帶上藥卷堆最短邊距離為1 m 時,不會引起傳爆。 而當藥量下降3 kg,藥溫下降至22 ℃時,輸送帶上藥卷堆最短邊距離為0.4 m 亦不會引起傳爆。 因此,輸送帶上的藥卷傳爆距離與藥卷堆的藥量及藥溫有關(guān)。

3.5 輸送帶上成品箱傳爆性能試驗

選取4 個廠家的2 號巖石乳化炸藥,外徑32 mm,質(zhì)量200 g,對成品箱裝藥輸送工序進行模擬試驗。主要參數(shù):甲廠藥量24 kg/箱,共2 箱,箱間中心距4.26 m,箱最短邊距4.5 m,藥溫26 ℃;乙廠藥量24 kg/箱,共2 箱,箱間中心距3.27 m,箱最短邊距3 m,藥溫29 ℃;丙廠藥量24 kg/箱,共2 箱,箱間中心距3.305 m,箱最短邊距3.0 m,藥溫22 ℃;丁廠藥量24 kg/箱,共2 箱,箱間中心距3.27 m,箱最短邊距3 m,藥溫44 ℃;

試驗方法同成堆輸送時傳爆性能試驗方法相同。 2 次試驗中,起爆端纖維板及輸送帶被炸穿,正對主爆成品箱處的地面有明顯爆坑,主爆成品箱均爆轟完全。 從爆成品箱處纖維板及輸送帶完好,四周散落的殘留藥卷數(shù)量與起爆前一致,從爆成品箱中的炸藥未發(fā)生爆炸。 現(xiàn)場情況如圖5、圖6 所示。 試驗結(jié)果表明:當炸藥箱最短邊距3.0 m,藥溫44 ℃,試驗的起爆成品箱炸藥均爆轟完全,相隔3.0 m 處輸送帶上從爆成品箱炸藥未被殉爆。

圖5 丙廠成品箱傳爆試驗前

圖6 丙廠成品箱傳爆試驗后

4 結(jié)語

根據(jù)試驗情況,藥溫、藥卷質(zhì)量、藥卷直徑、堆放形式和平鋪厚度都會影響乳化炸藥的傳爆性能。上述5 個試驗的結(jié)果可供實際工程參考,但由于試驗條件及試驗場地的限制,殉爆距離有些偏差,應(yīng)根據(jù)具體工程實踐合理調(diào)整。