現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥在司家營(yíng)鐵礦和石人溝鐵礦的應(yīng)用

王勝利 焦永富

(1.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司化工分公司;2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦)

現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥在司家營(yíng)鐵礦和石人溝鐵礦的應(yīng)用

王勝利1焦永富2

(1.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司化工分公司;2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦)

介紹了現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥在司家營(yíng)鐵礦和石人溝鐵礦的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入分析。結(jié)果表明：①在露天礦山使用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥能夠顯著提高爆破作業(yè)效率，節(jié)省人員，改善爆破效果；②在地下礦山采用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥能夠大大提高平巷的掘進(jìn)速度，用于向上中深孔爆破時(shí)可避免炸藥粉塵，改善工作環(huán)境。

現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車 爆破效果 平巷掘進(jìn) 中深孔爆破

現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥的生產(chǎn)系統(tǒng)主要由混裝炸藥車和配套的地面站2部分組成，集原材料運(yùn)輸、炸藥現(xiàn)場(chǎng)混制及機(jī)械化裝藥于一體，與常規(guī)包裝的炸藥相比，具有安全可靠、效率高、節(jié)省人員、炸藥質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)[1-2]。目前，我國(guó)大多數(shù)礦山(尤其是地下礦山)仍然習(xí)慣使用傳統(tǒng)的包裝型炸藥，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、裝藥密度小、爆破質(zhì)量差、保管費(fèi)用高等問(wèn)題，難以滿足安全、高效的現(xiàn)代化礦山開采需要。相對(duì)而言，現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件直接按需生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，裝藥密度大，爆破質(zhì)量好，能夠顯著提高礦山的開采效率和經(jīng)濟(jì)效益。為此，在分析現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，著重討論了該類炸藥在司家營(yíng)鐵礦和石人溝鐵礦中的應(yīng)用效果。

1 現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥生產(chǎn)工藝

1.1 現(xiàn)場(chǎng)混裝粒狀銨油炸藥生產(chǎn)工藝

銨油炸藥混裝車主要包括銨粒料箱和柴油箱，在地面站將多孔粒狀硝酸銨和柴油分別裝入料箱，駛進(jìn)爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，利用螺旋輸送裝置將粒狀硝銨與柴油混合均勻后裝入炮孔，具有裝藥耦合性好、爆破成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于露天礦無(wú)水或水位較淺的炮孔。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥生產(chǎn)工藝

典型的現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥車包括水相溶液箱、油相溶液箱、敏化劑箱，在地面站將有關(guān)原料加進(jìn)車上的相關(guān)容器中,駛進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，車上的水箱和油箱靠泵的壓力在管道中匯合后不斷進(jìn)入乳化器內(nèi)進(jìn)行乳化，形成的乳膠基質(zhì)注入混合器與微量元素(發(fā)泡劑)進(jìn)行混合，經(jīng)螺桿泵輸入到炮孔，經(jīng)5～10 min發(fā)泡后，形成乳化炸藥，如山西惠豐BCRH-15B型。為了滿足不同需要，誕生了幾類改進(jìn)型裝藥車：①山西惠豐BCRH-15C型改進(jìn)型裝藥車；②地面站制乳型混裝車(也稱裝藥車)，在地面站制備乳膠基質(zhì)、發(fā)泡劑等，裝入混裝車后駛進(jìn)爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝藥作業(yè)；③載藥量為8～15 t適合露天水孔爆破以及載藥量為0.3～5 t適合地下礦裝藥的北礦億博BCJ系列。

1.3 多功能混裝炸藥車及其制藥工藝

為了適應(yīng)不同的爆破條件，研制出了多功能混裝車，可混制乳化炸藥、銨油炸藥和重銨油炸藥。制藥部分主要由乳膠基質(zhì)箱、粒狀硝銨箱、發(fā)泡劑箱、柴油箱、乳膠泵、混拌螺旋等組成?；熘普ㄋ帟r(shí)各種原料從地面站分別裝入車上的各個(gè)料倉(cāng)內(nèi)，駛?cè)氡片F(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)選擇炸藥品種。

2 現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥使用效果

2.1 司家營(yíng)鐵礦

司家營(yíng)鐵礦位于河北省唐山市灤縣縣城東南，區(qū)域總儲(chǔ)量約26億t，目前正在開采北區(qū)，北區(qū)露天礦巖石硬度系數(shù)為8～15，礦石硬度系數(shù)為12～18，臺(tái)階高15 m，炮孔直徑為310 mm，孔深14～17 m，炮孔間距為7～9 m，排距為6～8 m，采用炮孔頂部間隔裝藥，間隔長(zhǎng)度約1 m，填塞高度約8 m。干孔填裝銨油炸藥,水深不超2 m的炮孔采用塑料強(qiáng)力膜填裝銨油炸藥；水深超過(guò)2 m的炮孔填裝乳化炸藥，每孔裝藥量為500～800 kg。區(qū)域內(nèi)建有混裝車地面站, 共有5臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車，包括銨油車2臺(tái)、乳化炸藥車2臺(tái)、多功能車1臺(tái)，國(guó)家許可的炸藥生產(chǎn)能力為1.5萬(wàn)t。由近5 a的使用情況來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥明顯優(yōu)于成品炸藥，主要表現(xiàn)為：

(1)安全可靠性強(qiáng)。現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥在裝入炮孔前為原料或半成品，通過(guò)混裝車混裝系統(tǒng)混合后，直接裝入炮孔中，形成不具備雷管感度的炸藥，尤其是乳化炸藥，完成混裝后需要再經(jīng)過(guò)5～10 min發(fā)泡后才具備雷管感度，使得炸藥在運(yùn)輸、裝填和使用過(guò)程中更加安全可靠。

(2)提高裝藥效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。外購(gòu)成品炸藥經(jīng)常由于天氣、道路堵車等因素，無(wú)法及時(shí)運(yùn)至礦區(qū)，裝(卸)車工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)裝藥效率低，人工裝填耗時(shí)為20～30 min/孔，采用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車后裝填炸藥量可達(dá)250～400 kg/min，即2～3 min/孔，大大縮短了裝藥時(shí)間，提高了作業(yè)效率。

(3)改善爆破效果。受炮孔含水量、孔壁光滑程度等因素的影響，人工裝填成品炸藥很難實(shí)現(xiàn)耦合裝藥，采用混裝車裝藥后，輸藥管直達(dá)孔底，實(shí)現(xiàn)自下而上裝藥，不但杜絕了卡孔現(xiàn)象，而且藥體將炮孔內(nèi)積水?dāng)D到藥柱之上，減少炸藥與水的接觸、混合，顯著提高了炮孔裝藥密度，降低了大塊率，改善了孔網(wǎng)參數(shù)，提高了爆破效果。該礦采用乳化炸藥后的爆破效果見(jiàn)表1。

表1 司家營(yíng)露天礦某區(qū)爆破效果對(duì)比

2.2 石人溝鐵礦

2.2.1 礦區(qū)概況

石人溝鐵礦位于河北省遵化市西北部，現(xiàn)年產(chǎn)礦石300萬(wàn)t，采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，分段高度為15 m，建有通往各水平的斜坡道，斜坡道尺寸為4.5 m×4.5 m。礦區(qū)建有年產(chǎn)2 000 t乳化炸藥地面站，配有3臺(tái)BCJ-4型地下現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車。該礦以往使用2#巖石粉狀乳化炸藥，從2012年1月1日開始使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥。

2.2.2 應(yīng)用效果

2.2.2.1 平巷掘進(jìn)

石人溝鐵礦巷道凈斷面尺寸為4.2 m×3.8 m，在使用2#巖石粉狀乳化炸藥藥卷(藥卷直徑為35 mm,密度為0.85 g/cm3)進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，每個(gè)掌子面有68～71個(gè)炮孔，中心孔直徑為120 mm,其他為45 mm，孔深為3.7 m，每次裝藥量約160 kg，進(jìn)尺3～3.1 m，0.6 m左右炮孔剩余，炮孔利用率僅83.8%，12 h完成一次爆破循環(huán)。

在使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥后，不但實(shí)現(xiàn)了全偶合裝藥，而且每個(gè)掌子面炮孔數(shù)量經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)整后由原來(lái)的68～71個(gè)減至45～50個(gè)，每次裝藥量約280 kg，爆塊勻稱、爆堆集中、巷道底板平整無(wú)殘留，斷面進(jìn)尺可達(dá)3.7 m，炮孔利用率達(dá)到100%，爆堆前沖17 m，明顯優(yōu)于使用藥卷的爆破效果。雖然爆破單耗較高，但由于少打炮孔、混裝乳化炸藥價(jià)格低、年掘進(jìn)量增大等因素，每年創(chuàng)效益91.8萬(wàn)元。石人溝鐵礦2種炸藥平巷掘進(jìn)爆破效果見(jiàn)表2。

2.2.2.2 落礦爆破

石人溝鐵礦目前采用分段鑿巖階段出礦法，分段高15 m，礦柱寬20 m，礦房寬30 m。實(shí)施扇形中深孔穿爆作業(yè)，孔徑為76 mm，每排21個(gè)中深孔，炮孔長(zhǎng)8.3～17.7 m，排距為2 m，孔底眼距為1.5～2 m，孔口眼距為0.2～0.4 m。此前采用散裝2#巖石粉狀乳化炸藥，使用風(fēng)動(dòng)式裝藥器進(jìn)行裝藥，在使用過(guò)程中，炸藥需要儲(chǔ)存、運(yùn)輸、篩藥和裝運(yùn)等環(huán)節(jié)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，采用風(fēng)壓裝藥返粉率高，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)彌漫炸藥粉塵和高強(qiáng)度的噪音污染，嚴(yán)重危害了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的身體健康，此外，爆破效果差，大塊率高，不利于鏟裝作業(yè)，還需大塊二次爆破，增加了爆破成本。

表2 石人溝鐵礦平巷掘進(jìn)爆破效果

使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥后，爆破效果明顯好轉(zhuǎn)：①裝藥過(guò)程中無(wú)粉塵污染，噪音低；②需要作業(yè)人員少，裝藥效率高(30kg/min以上)；③機(jī)械化定量裝藥，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低；④裝藥密度大，體積威力大，可適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)，加大孔間距和排距，使得爆破后爆堆更加集中，大塊更少。雖然爆破單耗較高，但由于少打孔、價(jià)格低、人員少、鏟裝快等原因，每年創(chuàng)效益160多萬(wàn)元。2種炸藥使用效果對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 石人溝鐵礦中深孔落礦2種炸藥爆破效果

3 結(jié)論與建議

(1)司家營(yíng)露天礦使用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥顯著提高了爆破作業(yè)效率，節(jié)省了人員，減少了穿孔工程量，降低了炸藥單耗和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了爆破效果，降低了生產(chǎn)成本。

(2)石人溝地下礦使用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥后，顯著提高了掘進(jìn)速度，切割井及拉槽爆破能夠一次完成，向上中深孔裝藥避免了炸藥粉塵，改善了作業(yè)環(huán)境，取得了良好的爆破效果。

(2)對(duì)于不具備斜坡道的小型地下礦山可采用小型裝藥車，如BCJ-5型，不含汽車底盤和動(dòng)力裝置，可根據(jù)使用要求調(diào)整設(shè)備裝藥量和外形尺寸。

(4)現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥的使用實(shí)現(xiàn)了炸藥生產(chǎn)和爆破作業(yè)的一體化，應(yīng)用前景較好。在新建礦山開采設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮使用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥，建議推廣一點(diǎn)建站、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用的模式，提高現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥在炸藥使用總量中的比例，從而提高礦山開采效率和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 汪旭光.乳化炸藥[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2008

[2] 許志壯，李子強(qiáng)，劉 濤，等.露天礦用混裝乳化炸藥車技術(shù)[J].有色金屬：礦山部分，2001(6)：45-47.

2015-01-26)

王勝利(1965—)，男，高級(jí)工程師，063700 河北省唐山市灤縣響嘡鎮(zhèn)。