如何有效防止爆破过程中的有害气体？

（1）爆破毒气及其危害。

1）爆破毒气的产生。工程爆破使用的炸药各类虽然很多，但一般都是由碳（C）、氢（H）、氧（O）和氮（N）四种元素组成的。爆炸时发生的主要氧化反应如下：

这些反应式总的来说要放出大量热量。反应生成物中，一氧化碳和氮氧化物属有毒气体。

炸药爆炸反应过程极快，所需的氧是炸药本身分子中的，而碳和氢是可燃元素，氮是载氧体。炸药的通式可写成CaHbOcNd。

为避免或减少生成一氧化碳和氮氧化物，应力求使炸药爆炸反应时把碳和氢完全氧化生成二氧化碳和水。这要求：由此可见，a个碳原子需2a个氧原子，b个氢原子要b/2个氧原子，或可表示为c-（2a+b/2）=0。这个式子称为氧平衡式。当式左大于零时称正氧平衡，小于零时称负氧平衡，等于零时称零氧平衡。

正氧平衡的炸药中，多余的氧会与氮化合生成氮氧化物；负氧平衡的炸药，可燃元素没有充分氧化，会生成一氧化碳；它们的热效应都会相应减小。设计混合炸药配比时，应维持或接近零氧平衡，才可避免或减少爆炸生成有毒的一氧化碳和氮氧化物。

工程爆破中即使采用零氧平衡的炸药，因为爆破过程的复杂性，且周围介质也参加反应，仍有可能生成大量的有毒气体。如起爆后部分炸药反应不完全产生毒气；或当爆破介质中含有硫化物，如硫化矿、黄铁太、含黑铁矿的煤炭等时，爆破还会生成硫化氢和二氧化硫等有毒气体，硫化矿矿石在某些特定条件下与硝铵炸药直接接触时，可引起爆燃或燃烧而自爆，产生大量毒气。

2）爆破有害气体的危害。人体内需要的氧气，是由呼吸道进入肺部，再由肺泡进入血液，与红细胞内的血红蛋白（红血球）结合而携带到血液循环系统，供给机体组织细胞以维持生命。氧合血红蛋白具有既容易结合又容易分离的特点，使之能正常给人体供氧。

一氧化碳（CO）与血红蛋白的结合力比氧强250～300倍，而分离速度却比氧合血红蛋白慢3000多倍。因此，人体吸入一氧化碳后，氧气就无法通过呼吸进入机体，从而造成严重缺氧。一氧化碳中毒者感到头晕、眼花、心跳加快、四肢无力、恶心、呕吐等，严重时皮肤苍白，唇、颊桃红，血压下降，直至窒息死亡。

人处于静止状态时，其中毒程度与一氧化碳浓度的关系见表9-22。

表9-22　中毒程度与一氧化碳浓度的关系表

二氧化氮是炸药爆炸时产生的另一主要有害气体。一般认为：二氧化氮毒性要比一氧化碳的毒性更大，但各国标准不一样，如美国通常认为要大20倍，而我国与苏联则规定为6.5倍。二氧化氮呈褐红色，有强烈的窒息性，其密度为空气的1.57倍，极易溶于水，对眼睛、鼻腔、呼吸道及肺部有强烈的刺激作用。二氧化氮与水结合成硝酸，对肺部组织起破坏作用，引起肺部浮肿。

二氧化氮中毒后经过6h甚至更长的时间才能出现中毒的征兆，即使在危险的含量下，最初也只感觉到呼吸道受到刺激，开始出现咳嗽，20～30h后，即发生较严重的支气管炎、呼吸困难，吐淡黄色痰液，发生肺水肿，呕吐以至死亡。二氧化氮中毒的特征是手指及头发发黄。空气中二氧化氮含量与人体中毒程度的关系见表9-23。

表9-23　空气中二氧化氮含量与人体中毒程度的关系表

（2）有毒气体的允许浓度及安全距离估算。按《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL/T5099-2011）的规定，施工过程中洞内氧气按体积计算不应小于20%，其空气中有害物质的最高允许浓度见表9-24。爆破毒气的允许浓度，各个国家有不同的规定，差距较大，尚未有统一标准。(www.xing528.com)

表9-24　地下工程施工时空气中有害物质的最高允许浓度表

爆破时产生有毒气体的危险范围，与总装药量、炸药性质、装药分布情况、地形、气象等因素有关。目前国内外对爆破毒气的扩散规律研究得不多。洞室大爆破毒气安全距离Rg（m）通常按式（9-43）估算：

式中　Kg——经验系数，一般取为160；

　　　Q——总装药量，t。

风向对安全距离的影响较大，顺风向时安全距离应增加1倍。例如，我国白银厂一期工程1652t炸药爆破，产生的烟尘顺风向超过8km。

应该指出，氮氧化物比重比空气大，会无孔不入。当爆区附近有井巷、隧洞或独头巷道时，毒气会沿爆破裂隙或爆堆向上述空间扩散。我国有一次定向爆破筑坝，含有较高浓度的爆破毒气从爆堆通过支洞向排水洞泄露，由于排水洞一端堵塞，毒气浓度逐渐增大，观测人员进入后会中毒死亡。这种情况下的事例还有一些。因此，应给予足够的重视，千万不能麻痹大意。

（3）爆破有毒气体的安全防护。

1）减少或阻止产生爆破毒气。为了减轻或消除爆破的有毒气体，首先要设计和选择正确的炸药配方，使炸药为零氧平衡。施工人员对所使用的炸药，特别是新品种炸药的性能与规格必须掌握，有条件时可按工业性试验的要求，检验包括毒气含量在内的各项指标。生产厂家要提供各项性能指标的产品说明书。

其次，要使炸药爆炸反应得以充分进行。炸药的爆轰过程很容易受外界条件的影响，如果外界条件不利于炸药稳定传爆，爆炸反应不完全，将引起毒气生成量增加。实践表明，工业混合炸药粒度越小，各组成分得越均匀；装药直径越大，炸药越能充满炮孔；或外壳约束条件越好时，越有利于炸药爆炸反应的进行，生成毒气量也会减少。当然，有些内容（如装药直径大、炸药充满炮孔）要结合爆破对岩体的破坏和爆破地震波、空气冲击波、飞石等危害进行综合考虑而定。此外，为保证爆炸反应完全，还应根据炸药爆轰性能不同，特别是对感度较低的炸药、硝铵类炸药等，采用较大起爆能量或设中间起爆药包。

2）防护措施。爆破时，应将人员、牲畜撤离危险区。爆破后，对爆区附近洞室、井巷空气中毒气含量进行检查，或放置动物做试验，确认毒气扩散完毕方可允许人员进入。爆破毒气可按《工业炸药爆炸后有毒气体含量测定》（GB18098）的规定测量。

在洞室或井巷内有毒气，或在里面进行爆破作业，应设置排气管道，进行强力通风，将有毒气体及时排出。正常情况下隧洞施工时，应连续不断向工作面输送足够的新鲜空气，与此同时要加强洒水。洒水后氮氧化物将溶解于水，生成硝酸或亚硝酸，其化学反应式如下：

其中亚硝酸的成分很不稳定，遇水后将再次分解，生成硝酸（HNO3）和一氧化氮（NO），

于是又重新生成有毒气体一氧化氮（NO）。但如果洒入碱性溶液时，可以生成稳定的亚硝酸盐，就避免了不良循环。

氮氧化物比重较大，如NO2、N2O3、N2O4分别是空气的1.59倍、2.48倍、3.18倍。因此，这些气体可以长期埋藏在爆堆的岩石裂隙中，不易被通风所驱散，往往在装渣时随着岩块的移动而散发出来伤人。洒水后可以把它们以及那些不溶于水的NO一起从裂隙中赶出，以便随风流排出。可见，洒水对消除爆破毒气，特别是对氮氧化物的化解效果是很明显的。

在隧洞开挖及井巷作业中发生炸药爆燃事故时，应及时组织人员撤离，以免有毒气体扩散造成伤亡。在矿井生产中，有因局部爆燃引起其他部位人员中毒死亡的惨痛教训。