高温控制爆破安全问题研究
完成时间：1958年9月
完成单位：东北工学院(现东北大学)
项目主持人及参加人员：刘清荣、徐小荷、钮 强、马柏令、孟祥振
撰稿人：刘清荣、房泽法
1工程概况
沈阳冶炼厂铜熔炼车间的鼓风炉前床，由于焦炭质量不符合标准和操作技术等原因，使冰铜和熔渣一起全部凝结于1号前床内，需在高温条件下将其爆破破碎方能清除。
l号前床系用耐火镁砖砌筑，四周用钢板和槽钢加固(见图1)。前床长9．5m、宽3．5m、高1．3m，耐火砖壁厚(包括加固钢板)为0．25m。距1号前床l～2m处有风管、水管及电缆线；距1号前床8m处有2号鼓风炉及2号前床，正在进行生产。前床所在的厂房平面布置如图2所示。
经过反复测量得出，l号前床内高温凝结物(主要是冰铜和熔渣)的温度高达600～800℃，靠近镁砖四壁0．1～0．2m范围内的凝结物温度为500～600℃，最上部表层温度为300～500℃。
高温凝结物爆破是在厂房中进行，要求做到：严格控制被爆物的飞块距离；严格控制爆破地震效应，保证前床四周与底部的耐火砖砌体不受破坏；高温凝结物的爆破块度不宜过大，以便于工人装运；要保证1号前床附近的风水管及电缆不受损坏，保证2号前床能正常生产。
2爆破技术设计
此次高温控制爆破采取炮孔内微量装药、单孔起爆、高温装药保护和爆破保护棚等技术措施。高温凝结物分两层施爆，上下层凝结物的起爆顺序和爆破参数完全相同。在布孔方式上采用中心锥形掏槽，爆破顺序由中心到四壁逐步展开。
布置4个中心锥形掏槽孔，孔倾角65°，孔深O．55～0．65m(见图3)。辅助爆破孔的孔距与排距均为0．5m，孔深为0．5～0．6m，为交错布孔。前床四周留有0．5m厚的保护层，即光面爆破层。光爆层炮孔间距缩至O．2～O．25m。
由于条件所限，炮孔中装2号岩石硝铵炸药。1号前床杂散电流值超值，采用8号火雷管和导火索起爆。
用风动凿岩机钻孔，因为药卷外围包有隔热材料，炮孔直径为50～52mm。凿岩工作开始前，需将高温凝结物的表面用水冷却，在凿岩操作地点铺上石棉隔热板。凿岩机供水压力不低于0．25MPa。炮孔深0．5～0．6m，凿岩时间平均为20～30min。两台凿岩机同时工作，每班可凿出25～30个炮孔。靠近前床四壁的凿岩应停止凿岩机的中心供水，而改用金属容器将水少量地注入炮孔中，避免大量的凿岩用水与炽热的耐火砖壁接触，防止耐火砖砌体因剧冷收缩而产生裂隙。
3高温装药的安全问题
高温爆破的关键性技术是硝铵类炸药、雷管及导火索隔热保护的可靠度问题。倘若炸药和雷管的隔热保护不良，就会出现早爆事故。如果导火索的隔热保护不合格，则导火索中沥青层就会熔化，渗人黑火药芯中，则产生拒爆事故。因此必须采取绝对可靠的技术措施来进行爆破材料的隔热保护，保证高温爆破的安全性。
3．1炸药隔热保护试验
在高温凝结物湿式凿岩过程中，由于冷却水作用，炮孔周壁外围5～10mm变为暗灰色，然而当凿岩完毕后1～2min，孔壁周围就转变为暗红乃至鲜红色，炮孔底部温度最高，有时达到发白的程度。
通过对炮孔温度的反复测量得出孔底接触温度随时间变化值(表1)。从表中可以看出，水冷却高温凝结物的炮孔15min后，立即测量孔底温度，测得的接触温度虽然较低，但经过315s后的温度又高达194℃，孔温高于雷汞的爆发点(165℃)，必然导致工业雷管自爆，由此得出，单纯的水冷却不能确保高温装药的安全。
测试石棉包裹层隔热的方法：用厚度为2mm的石棉布包裹热电偶，温度随时间的变化见表2和图4。表中孔底温度系指凿岩结束自然冷却5min后的多次测定平均值，孔深为0．5～0．6m。热电偶包三层中压橡胶石棉板时，温度随时间的变化关系曲线①和热电偶包四层中压橡胶石棉板时，温度随时间的变化关系曲线②见图4。由图4可看出，单纯用橡胶石棉板，经过3．5～4min，其温度可达雷汞的爆发点。
若采用2mm厚的石棉布将硝铵炸药的药卷包扎两层，再涂一层约1～1．5mm厚的黄泥浆，放人炮孔底部，经过7～8min，炸药温度仍不超过100℃(见表2)。由此可见，石棉层外涂泥浆层的隔热作用是非常显著的。
由此得出，在700～800℃的高温凝结物中，只要装药和点火等工序限于3～5min以内完成，则采取石棉布加外泥浆涂层的隔热措施，用硝铵类炸药进行高温爆破，是安全可靠的。
3．2雷管耐热试验
采用简易装置进行火雷管耐热试验。先用一个容积较大的铜制或铝制容器盛水并加热到沸点。往100℃的沸水中放人一个密闭型小铜器，其中平放一个被试验的铜壳火雷管。为了使试验条件与高温爆破的实际情况相似，在被试验的火雷管中预先插有5㎝长的导火索，雷管壳与小铜器紧密接触，而导火索段则微微翘起，不与铜器壁发生接触。由于铜的导热性良好，故铜壳雷管所承受的温度近似等于沸水温度。在上述试验条件下，火雷管经受了持续10min的耐热试验，平行做了20次试验，均未发生自爆现象。通过耐热试验的20支火雷管，将其各自所带的导火索点燃后全部起爆。试验证明，火雷管经过近似等于100℃的10min耐热检验，不会自行分解，并且保持了原有起爆性能导火索经10min烘烤后，黑火药芯的水分有所降低，燃速平均提高2%～3%。然而，导火索被过分烘烤后，沥青层被熔化并渗透到药芯中，导火索燃烧过程中有可能产生燃烧中断，而使雷管产生拒爆，必须引起高度重视。
4单孔装药量计算
单孔装药量采用体积公式计算。对钢渣凝结物，炸药单耗取0．25～0．45kg／m3，对铜渣凝结物，取0．30～0．55kg／m3，对中硬铁渣凝结物，取O．50～1．00kg／m3，对中硬铁渣凝结物，取1．00～2．50kg/m3。
1号前床内的高温凝结物以铜渣为主，当炮孔深度为0．5m时，孔内装药量取75～100g。爆破后，钢渣呈龟裂状破碎，原地松动，无碎块飞出现象。
在前床的四壁进行光面层爆破时，炮孔间距缩小至0．20～0．25m，每孔装药量40～75g。爆破后，呈块状，沿炮孔中心连线切下四壁平整，无损坏现象。
5厂房保护
l号前床近旁管道如网，距爆源8m处的2号鼓风炉还要正常生产，故必须严格控制爆破振动和高温凝结物的碎块飞出。此次爆破所采用的主要保护措施有：控制同时起爆的炮孔数，每响一孔；起爆炮孔上部覆盖2～3层浸湿的草袋和一层旧麻袋，以阻止碎块向上部飞散；架设飞石防护棚，以阻止个别爆破小碎块飞出。
上述保护措施对周围设备起到了很好的保护作用，达到了安全要求。
6结论
(1)高温爆破的实验证明，在温度高达800℃炽热体上的爆破禁区是完全可以突破的。
(2)采取微量装药、限制同时起爆的孔数和对爆点周围进行防护等措施，可控制飞石和振动危害。
(3)高温爆破不足之处，一是仍有自爆的隐患，二是钻孔时间太长。
摘自《中国典型爆破工程与技术》
