一起拒爆破事故的调查分析

一起拒爆破事故的调查分析

在爆炸过程中避免爆炸的通常原因是炸药和管道破裂。但对一起矿山生产爆破中拒爆事故的原因调查,却让人迷惑。1种具有起爆药感度的药剂该矿为了控制爆破振动,减少最大段装药量,爆破设计采用孔内分段延时装药。所使用的炸药、雷管都是澳瑞凯公司的产品,炮孔内主装药为乳化包装炸药Tempus,它不具备雷管感度,需要用另一种炸药的爆炸才能引爆,这个另一种炸药也是乳化包装炸药,Magnum,它具有雷管感度,与毫秒延时导爆雷管一起加工成起爆药包,孔内上、下段各放一个起爆药包,上段使用400ms-12m导爆雷管,下段使用425ms-18m导爆雷管,2段药柱之间间隔采用岩粉充填,长度约1.2m,装药结构如图1所示。正常情况下,毫秒延时导爆雷管被击发后,先引爆具有雷管感度的起爆药Magnum,再引爆具有起爆药感度的主装药Tempus;根据延时顺序,炮孔中分段装药上段先爆,间隔25ms后下段再爆。2tempus试验但是在一次爆破后的开挖中,发现了拒爆炸药,如图2所示。残留的药柱为炮孔下段装药(上段已爆),由5支Tempus主装药包和1支Magnum起爆药包组成,与设计的装药一致。其中有4支Tempus药包是完整的,1支Tempus破损,其上部与之接触的Magnum破损严重,原长29cm的药包仅剩不足一半。导爆线随着药柱暴露出来,雷管仍在破损的起爆药包Magnum中(如图3)。进一步检查发现,雷管在起爆药中已爆,同时发现雷管在起爆药中取出来时管体沾有深灰色炸药Magnum(如图4),说明起爆药与雷管接触良好,不存在殉爆问题。那么是什么原因导致这起拒爆事故呢?至此能得出2个直观的推测:一是,起爆药质量问题,起爆药在雷管爆炸后不能正常起爆;二是,雷管质量问题,雷管起爆能力不足,不能正常起爆具有雷管感度的炸药。3矿管造成了雷管位移该矿立即通报炸药、雷管的供应商澳瑞凯公司,该公司立即派技术人员到现场来调查。按照相关程序,他们与现场爆破人员进行详细调查分析,首先从装药操作方面入手,跟班现场审计,如:加工起爆药包,插入雷管方向或方式不正确,导致雷管聚能穴处于起爆药包外;由于起爆药包自重达2kg,当药包在孔内下放过程导致雷管移位;起爆药包放置孔底后,后续装药自由落体砸在起爆药包上,导致起爆药包变形破坏或雷管移位等。现场审计结果表明,该矿爆破现场管理规范,控制到位;而从图4可看出,已爆雷管从起爆药中取出,雷管壳体沾有炸药,说明雷管加工成起爆药包,在装药过程中直至发生拒爆被挖出,都未发生移位,拒爆不是操作的原因造成。排除了操作方面原因,下面重点调查炸药、雷管质量问题。到炸药仓库检查炸药雷管的生产日期、存储条件;炸药、雷管的外观检查;现场同批次抽样爆炸试验,都没有发现问题;从雷管爆炸后的变形来看,与正常雷管对比,如图5和图6,两种雷管端头因自身爆力而膨大,形态和程度相近,说明雷管的起爆性能没有异常;最后矿方要求对拒爆的残药取样检测,检测结果表明残药的密度可接受;用8号雷管测试,感度通过。实际上,该矿使用澳瑞凯产品多年,从未因质量问题造成麻烦。4高压失敏试验随着调查工作的进一步深入,答案渐渐明朗起来。调查人员注意到,拒爆残留的炸药和雷管都有受压作用后严重变形的特征。如图7,浅白色的炸药为主装药Tempus,深灰色的炸药为起爆药Magnum,它们被挖出来后,发现2个破损药包压合在一起,质地较软的Magnum几乎被压缩了一半,2种炸药相互挤压浸染。再通过观察拒爆炸药中取出的已爆雷管形态,雷管壳体产生明显凹陷变形,如图6(对比图5中的未受压力影响正常起爆雷管管壳)。这些都说明炸药、雷管在拒爆前都经过外部高压作用过。理论研究表明,乳化炸药中含有敏化剂,用于提高炸药起爆感度。敏化剂通常是由气体微泡或玻璃微珠组成。当受高压作用时,这些气体微泡或微珠承压破坏,导致炸药感度降低以致于不能被雷管正常起爆。这就是炸药使用中的高压失敏现象。根据压力性质和来源不同,高压失敏分静压失敏和动压失敏2种情形,前者指炸药被放在深孔中(>50m)或高水压的承压水中,受静压作用会影响炸药爆轰甚至出现“压死现象”;后者是受相邻先爆装药孔或同一孔中不同延时分段的先爆装药段的爆轰压力波瞬间动压作用,而对后爆装药段产生动压失敏而影响炸药感度和爆轰。这种动压作用过程包括3个方面:一,炸药爆炸后的强大压缩应力波传播作用于后爆炸药;二,炸药爆炸后的高温高压气体从贯通的裂隙压入后爆装药;三,爆破后炮孔孔壁变形导致岩石或地下水挤压作用于后爆炸药。所以,这起拒爆事故,本质上是由于设计缺陷造成,即炮孔中采用上下分段装药结构,由于2段装药的中间间隔充填长度或充填材料质量不足,导致上段先爆炸药产生的爆轰压力穿透间隔充填,直接作用于下段装药,引起后爆药段的起爆药Magnum形成动压失敏而失去雷管感度,这样起爆药拒爆进而引起整个下段装药都拒爆。值得注意的是,为什么动压失敏后的炸药能恢复8号雷管感度呢?这与起爆药Magnum所含的敏化剂为气体微泡有关,相对于玻璃微珠,它更容易从瞬间的动压中恢复。5孔长及孔隙率的控制当前,乳化炸药因其爆炸性能好,抗水性强,安全性能高,环境污染小的优点,在爆破中的应用越来越广。但是通过这起拒爆事故的调查分析,我们在爆破设计中应充分注意乳化炸药爆轰特性,避免高压失敏的不利影响,爆破设计和施工中应注意以下几点:(1)超深孔爆破(>50m)或水深大于20m或高水压的承压水条件下使用炸药,不仅要考虑炸药的防水,还要考虑其耐压,要慎重选择合适的炸药。(2)孔内分段延时装药设计,应注意2段装药的充填间隔长度,对于25ms的延时,其间隔长度应不小于钻孔直径的20~30倍,并注意间隔材料质量,推荐使用5~15mm的石子。(3)相邻孔爆破设计应注意地质构造情况,特别要注意有无开放性裂隙贯通。(4)应注意因钻孔偏移而造成2孔过分靠