地下礦用現(xiàn)場混裝乳化炸藥及其裝藥車的研究

鄧聲普

(湖南金能科技股份有限公司， 湖南 長沙 410013)

?

地下礦用現(xiàn)場混裝乳化炸藥及其裝藥車的研究

鄧聲普

(湖南金能科技股份有限公司， 湖南 長沙 410013)

在分析地下礦用工業(yè)炸藥現(xiàn)場混裝技術(shù)及裝備主要技術(shù)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹了研制的地下礦用乳化炸藥配方技術(shù)及BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車。地下礦用乳化炸藥配方技術(shù)解決了井下上向孔裝藥作業(yè)的送管難、返料嚴(yán)重的問題。BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥混裝車解決了乳化炸藥地下裝藥車裝藥的對孔、送管、防返料、上向孔裝藥等技術(shù)難題，取得了良好的試用效果。

工業(yè)炸藥；現(xiàn)場混裝；井下裝藥

在礦山地下開采的鉆、爆、裝、運(yùn)4個(gè)主要環(huán)節(jié)中，爆破的機(jī)械化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它幾個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為制約地下礦山開采過程中提高生產(chǎn)能力的一個(gè)瓶頸。隨著我國地下礦山開采技術(shù)的進(jìn)一步提高，礦山開采正逐步向機(jī)械化、大型化方向發(fā)展。為提高開采效率，其分層高度、炮孔深度和孔徑進(jìn)一步加大，這就對炸藥的裝填提出了新的要求。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化裝藥，無疑是滿足這些要求的最好方式，對提高生產(chǎn)安全和效率有重大意義[1]。

湖南金能科技股份有限公司研制的現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車，實(shí)現(xiàn)全方位上向孔裝藥，裝藥后無返料，無需堵管；自動收送管、自動裝藥、精確計(jì)量、滿足40 m以上深孔、全耦合現(xiàn)場裝藥要求。該裝藥車作為地下礦山開采現(xiàn)場裝填炸藥的生產(chǎn)設(shè)備，具有機(jī)械化作業(yè)，人工勞動強(qiáng)度小，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，可在礦山開采中廣泛應(yīng)用。

1 地下礦用乳化炸藥的裝藥過程

地下礦用乳膠基質(zhì)含水量18%～22%，屬5.1級氧化物，無起爆感度，本質(zhì)安全性較高。乳膠基質(zhì)在輸送過程中粘度逐漸增加，在出口處有較快流速，粘度快速增加，到炮孔后靠分子間的作用力將乳膠基質(zhì)粘結(jié)在孔壁上，無返料，無需堵孔。乳膠基質(zhì)進(jìn)入炮孔15～30 min后,敏化成乳化炸藥。敏化后的乳化炸藥無雷管感度，用150 g起爆彈可靠引爆。

2 BCJRJ型裝藥車

BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車是針對地下礦山裝藥作業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求而研發(fā)設(shè)計(jì)的。湖南金能科技股份有限公司自主研發(fā)了“自動送管機(jī)構(gòu)、自動收管機(jī)構(gòu)”，“一鍵裝藥、分段裝藥系統(tǒng)”，“地下上向孔用乳膠基質(zhì)配方”，“新型水環(huán)減阻裝置”，“敏化泵、基質(zhì)泵同步運(yùn)動機(jī)構(gòu)”，“輸藥管末端靜態(tài)混合裝置”等關(guān)鍵技術(shù)。該裝藥車主要取得如下幾點(diǎn)進(jìn)步。

(1) 用自動裝藥代替人工裝藥，將勞動定員從原來人工裝藥的6～10人減少到2～3人，實(shí)現(xiàn)大幅減員；

(2) 用機(jī)械自動送管/收管代替人工送管/收管，大幅降低勞動強(qiáng)度；

(3) 送管深度達(dá)到40 m，提高礦山開采分層高度，大幅降低采礦成本；

(4) 計(jì)量誤差≤1%；

(5) 返料≤1%。

該裝藥車主要由底盤、軟管卷筒、伸縮臂、對孔機(jī)構(gòu)、裝藥系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，適用于地下礦山開采、隧道掘進(jìn)等地下采場的現(xiàn)場裝藥，產(chǎn)能可調(diào)，最大可達(dá)5 t/h。BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車結(jié)構(gòu)見圖1。

3 BCJRJ型裝藥車技術(shù)特點(diǎn)

(1) 采用雙動力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)炮孔炸藥裝填的無污染裝藥作業(yè)。第一個(gè)動力系統(tǒng)采用地下氣源作為驅(qū)動動力，用氣動馬達(dá)驅(qū)動高壓泵輸出高壓油，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，高壓泵為負(fù)載敏感性變量泵，根據(jù)負(fù)載大小控制高壓油的流量，有效減小液壓系統(tǒng)發(fā)熱；第二個(gè)動力系統(tǒng)用底盤發(fā)動機(jī)工作，發(fā)動機(jī)驅(qū)動定量泵供油，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。

圖1 BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車結(jié)構(gòu)圖

(2) 采用末端敏化技術(shù)，保證裝藥作業(yè)的本質(zhì)安全。乳化炸藥敏化后，其粘度會迅速增加，輸送阻力會大幅度提高。采用末端敏化技術(shù)，乳膠基質(zhì)和敏化劑在膠管出口末端進(jìn)行混合，混合后直接進(jìn)入炮孔，輸藥膠管內(nèi)輸送的一直是乳膠基質(zhì)，既保證了較低的輸送壓力及其穩(wěn)定性，又大幅提高了裝藥作業(yè)的安全性和可靠性。

(3) 長距離輸送減阻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)乳膠基質(zhì)的長距離低壓輸送。乳膠基質(zhì)從基質(zhì)泵到末端敏化器在輸藥管內(nèi)通常有一段較長距離，加上乳膠基質(zhì)的粘度較高，需要很高的輸送壓力。采用專門設(shè)計(jì)的減阻裝置，將之安裝在基質(zhì)泵出口處，將膠基質(zhì)和敏化劑在輸藥管內(nèi)分層輸送，大大降低了基質(zhì)輸送的阻力，增加了長距離的輸送的安全性。

(4) 全方位對孔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了礦山開采的全方位機(jī)械對孔。裝藥車的機(jī)械對孔機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)±90°上下運(yùn)動和±180°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，滿足了全方位炮孔對孔要求。

(5) 自動送管/收管技術(shù)，降低勞動強(qiáng)度提高工作效率。裝藥車?yán)密浌芫硗驳幕剞D(zhuǎn)力，實(shí)現(xiàn)輸藥膠管的自動收送，卷筒馬達(dá)設(shè)有編碼器，可自動計(jì)量送管深度、送管速度等參數(shù)，避免了因膠管磨損和基質(zhì)潤滑而造成的打滑，保證膠管的可靠輸送。

(6) 多重安全措施，保障安全操作。地下裝藥車對送管機(jī)構(gòu)壓力進(jìn)行限定，集成在控制閥中，限定了膠管的最大輸送力，保證起爆彈輸送的安全可靠。同時(shí)，送管機(jī)構(gòu)安裝了限位開關(guān)，當(dāng)輸藥膠管遇到阻力不能繼續(xù)輸送時(shí)，會觸發(fā)限位開關(guān)，送管機(jī)構(gòu)自動停止工作。另外，裝藥系統(tǒng)設(shè)有超溫、超壓、過載及斷料保護(hù)。設(shè)有緊急開關(guān)，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，按下緊急按鈕，系統(tǒng)會停止工作。

(7) 兩套操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)手控和遙控分別獨(dú)立控制。地下裝藥車設(shè)有電控手柄比例控制和遙控器遙控操作控制兩套獨(dú)立操作系統(tǒng)。一套為手動控制系統(tǒng)，安裝在操作臺上；另一套為電動控制，為一個(gè)手持式操作盒，操作人員可隨身攜帶，可在50 m范圍內(nèi)進(jìn)行遙控操作。兩套操作系統(tǒng)獨(dú)立使用，保障了裝藥作業(yè)的可靠性。

(8) 精確計(jì)量技術(shù)。計(jì)量系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)裝藥速度自動確定退管速度，具有一鍵裝藥和分段裝藥功能。基質(zhì)泵和敏化劑泵同步運(yùn)行，確保敏化劑和乳膠基質(zhì)精確配比。采用高精度計(jì)量泵，計(jì)量誤差±1%以內(nèi)。

4 裝藥車使用情況

BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車已完成現(xiàn)場裝藥的全部試驗(yàn)，先后進(jìn)行過多次現(xiàn)場裝藥試驗(yàn)，已于2014年9月在安徽李樓鐵礦投入使用?，F(xiàn)場裝藥作業(yè)以機(jī)械為主，人工為輔，極大地降低了工人的勞動強(qiáng)度，操作人員僅需2人?，F(xiàn)場使用情況表明：所裝填的炮孔耦合性好，裝藥密度適中，爆破效果良好；設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語

通過采用地下礦用現(xiàn)場混裝乳化炸藥及其裝藥車技術(shù)進(jìn)行井下裝藥，可以機(jī)械操作為主，人工為輔，極大地降低工人的勞動強(qiáng)度，提高裝藥效率。該技術(shù)的研發(fā)成功突破了井下礦山集中高效率開采的技術(shù)瓶頸，為礦山大分段、高效率開采提供了技術(shù)準(zhǔn)備，有望大幅度降低礦山的開采成本。另外，研發(fā)的新型安全環(huán)保型炸藥成本比市場上的炸藥更低，可以降低礦山企業(yè)的炸藥使用成本，配方組份接近零氧平衡，更有助于保護(hù)環(huán)境。乳膠基質(zhì)屬于5.1級氧化物，可進(jìn)行長距離遠(yuǎn)程配送，BCJRJ系列現(xiàn)場混裝乳化炸藥井下裝藥車采用雙操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)膠管自動收送，裝藥效率較高，產(chǎn)能可調(diào)，采用多重安全保障措施，取得了良好的試用效果。

[1]徐 穎.地下工程爆破技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國煤炭,2001(11):29-31.

[2]靳永明,馮有景,秦啟勝.現(xiàn)場混裝炸藥車的發(fā)展與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā),2006(06):1-4.

[3]張東升,孫偉博,李治明,等.井下裝藥車及其應(yīng)用前景[J].機(jī)械管理開發(fā),2006(06):5-7.

[4]任曉雪.國外工業(yè)炸藥的研究與發(fā)展[J].火炸藥學(xué)報(bào),2011(05):50-53.

[5]肖 國,劉厚平,郭子庭.淺析美日中工業(yè)炸藥的發(fā)展近況[J].爆破器材,2003(03):14-19.

[6]徐成光.乳化炸藥現(xiàn)場混裝技術(shù)的新進(jìn)展[J].貴州水力發(fā)電,2005(05):60-63.

[7]李俊康.BQ—200型裝藥器試制成功[J].礦山機(jī)械,1981(03):56.

[8]涂銀生.BQ—20型高效輕便裝藥器通過鑒定[J].有色金屬(礦山部分),1985(04):64.(收稿日期：2015-10-26)

鄧聲普(1979-)，男，高級爆破工程師，工學(xué)碩士，主要從事工業(yè)炸藥現(xiàn)場混裝車的研究，Email：77103304@qq.com。