銨油炸藥地下裝藥車在李樓鐵礦的試驗(yàn)應(yīng)用

李延龍，李明杰，李大財(cái)，鄧聲普，肖金路，王日旭

(湖南金能科技股份有限公司，湖南長沙 410205)

銨油炸藥地下裝藥車在李樓鐵礦的試驗(yàn)應(yīng)用

李延龍，李明杰，李大財(cái)，鄧聲普，肖金路，王日旭

(湖南金能科技股份有限公司，湖南長沙 410205)

針對李樓鐵礦人工裝藥安全性差、裝藥效率低、勞動強(qiáng)度大的問題，在地下采礦現(xiàn)場進(jìn)行銨油炸藥地下裝藥車的應(yīng)用試驗(yàn)，記錄分析試驗(yàn)過程中裝藥的連續(xù)性、裝藥效率、返藥率等。試驗(yàn)表明：銨油炸藥地下裝藥車在井下應(yīng)用是可行的，該裝藥車實(shí)現(xiàn)了爆破裝藥機(jī)械化，提高了安全性、裝藥效率，減小工人勞動強(qiáng)度，可在同類型礦山中推廣應(yīng)用。

銨油炸藥地下裝藥車；中深孔爆破；裝藥效率；連續(xù)性；返藥率

0 引 言

李樓鐵礦隸屬于中國五礦集團(tuán)公司直營的五礦邯邢礦業(yè)有限公司控股的安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司，位于安徽省霍邱縣馮井鎮(zhèn)境內(nèi)。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬t/a，經(jīng)擴(kuò)能改造，現(xiàn)年生產(chǎn)能力為750萬t，地下開采，主、副井輔助斜坡道開拓運(yùn)輸，高階段深孔爆破嗣后充填采礦法開采[1]，采場垂直走向布置，采場長度為礦體的水平真厚度，寬度為20 m，分段高度為25 m，階段高度為100 m，在-400 m水平底部結(jié)構(gòu)集中出礦，待采場全部礦石出完后進(jìn)行一次充填作業(yè)。

李樓鐵礦爆破作業(yè)采用人工裝藥方式，由于裝藥作業(yè)面前存在有高階段空區(qū)，存在極大安全隱患，且人工裝藥效率低、勞動強(qiáng)度大。為解決上述問題，李樓鐵礦引進(jìn)了湖南金能科技股份有限公司(下稱“金能公司”)的銨油炸藥地下裝藥車。為研究裝藥車在李樓鐵礦應(yīng)用的可行性，李樓鐵礦和金能公司相關(guān)技術(shù)人員在礦山開展了銨油炸藥地下裝藥車的現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)，以期對裝藥連續(xù)性、裝藥效率、返藥率、裝藥風(fēng)壓、爆破效果等考證。

1 銨油炸藥地下裝藥技術(shù)

1.1 國內(nèi)外地下開采裝藥技術(shù)發(fā)展

20世紀(jì)中期，一些礦業(yè)發(fā)達(dá)國家開始研制粉粒狀銨油炸藥裝藥器，如美國杜邦公司AL系列壓入式裝藥器，蘇聯(lián)Kypama-7M、Kypama-8噴射式裝藥器；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，分離式裝藥器在國外大型礦山開始推廣應(yīng)用，如美國格曼特公司生產(chǎn)的裝藥車，芬蘭諾麥特生產(chǎn)的NT-60、NT-80裝藥車；到了1980年代，國外大部分地下礦山均使用了各種地下裝藥車。

國內(nèi)最初是由山西惠豐特種汽車有限公司(原長治礦山機(jī)械廠)從瑞典引進(jìn)的ANOL系列藥器，并自主研發(fā)了BQ-100、BQF-100等系列裝藥器，之后國內(nèi)多數(shù)地下礦山均使用該系列裝藥器。1980年代初，研制了BC-1、BC-2型地下裝藥車，并在中國有色金屬工業(yè)總公司小寺溝銅礦和邯邢冶金礦山管理局符山鐵礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，酒泉鋼鐵公司鏡鐵山鐵礦、金川集團(tuán)股份有限公司等隨后引進(jìn)了EG-33、PT61等地下裝藥車。最終因國內(nèi)礦山機(jī)械化程度低、返藥率高、堵管和折管現(xiàn)象嚴(yán)重等諸多因素[2]，地下裝藥車未能得到廣泛的推廣使用。2014年，由金能公司與五礦邯邢礦業(yè)有限公司合作研制的銨油炸藥地下裝藥車成功通過了科技成果鑒定，有效地解決了地下裝藥車返藥率高、輸藥不順等技術(shù)難題，代表了國內(nèi)地下裝藥車技術(shù)的最新成果[3]。

1.2 裝藥車結(jié)構(gòu)及工作原理

銨油炸藥地下裝藥車主要由行駛底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮臂、軟管卷筒、折疊臂、對孔機(jī)構(gòu)、送管機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向系統(tǒng)、裝藥系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝固定在行駛底盤上，軟管卷筒和伸縮臂固定在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，可隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動；折疊臂安裝在伸縮臂內(nèi)壁；對孔機(jī)構(gòu)安裝在折疊臂上；送管機(jī)構(gòu)由軟管卷筒、導(dǎo)向系統(tǒng)、對孔機(jī)構(gòu)等組成，通過卷筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力將膠管從卷筒上送出，經(jīng)導(dǎo)向系統(tǒng)和對孔機(jī)構(gòu)進(jìn)入炮孔。裝藥系統(tǒng)主要由裝藥器和裝藥軟管組成，用于將炸藥送入孔底，配有2個(gè)裝藥器，交替工作，以提高工作效率，輸藥

膠管送到炮孔中的長度可達(dá)48 m?？刂葡到y(tǒng)主要用來操作裝藥車運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)裝藥作業(yè)。為保證裝藥車行駛時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑滿足地下巷道要求，在行駛狀態(tài)，軟管卷筒可進(jìn)行270°旋轉(zhuǎn)，伸縮臂可做上下運(yùn)動及伸縮運(yùn)動，伸縮距離可達(dá)7 m。

銨油炸藥地下裝藥車采用雙動力工作系統(tǒng)，可直接用井下壓縮空氣作為動力源，也可直接用底盤發(fā)動機(jī)作為動力源，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。該裝藥車具有準(zhǔn)備時(shí)間短、安全環(huán)保性好、使用簡單方便等特點(diǎn)。

1.3 裝藥車主要技術(shù)參數(shù)

銨油炸藥地下裝藥車主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 銨油炸藥地下裝藥車主要技術(shù)參數(shù)

2 銨油炸藥地下裝藥車現(xiàn)場試驗(yàn)

2.1 爆破區(qū)域

試驗(yàn)區(qū)域選在李樓鐵礦采區(qū)-350 m分段24-3采場，此采場底板較平整，炮孔位置清晰可見，便于裝藥車停車和對孔裝藥。試驗(yàn)分3次進(jìn)行，第一、二次分別裝1排炮孔，第三次裝2排炮孔。銨油炸藥地下裝藥車現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)景見圖1。

圖1 銨油炸藥地下裝藥車現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)景

2.2 出藥連續(xù)性試驗(yàn)

此次試驗(yàn)共使用炸藥100 kg，使用透明塑膠管模擬炮孔，裝藥時(shí)輸藥管使用遙控器自動送退管，在試驗(yàn)過程中采用了2種方式：只使用主風(fēng)管通風(fēng)裝藥；同時(shí)利用主風(fēng)管和輔助風(fēng)管通風(fēng)裝藥。2種裝藥方式的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。方式1出藥不連續(xù)，方式2出藥連續(xù)可用。方式1在送藥開始時(shí)，出藥較連續(xù)，約10 s后，出現(xiàn)斷藥和出藥忽多忽少現(xiàn)象，導(dǎo)致最終退管速度較慢；方式2的2次送藥試驗(yàn)中，整個(gè)送藥過程只出現(xiàn)了兩次出藥忽多忽少的現(xiàn)象，試驗(yàn)進(jìn)行較順利。

表2 裝藥連續(xù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 裝藥試驗(yàn)

李樓鐵礦分段礦房嗣后充填采礦法的炮孔布置為上向扇形中深孔，炮孔直徑為80 mm，每排炮孔數(shù)為10～13個(gè)，排距為1.6～2 m[4]，使用多孔粒狀銨油炸藥。

試驗(yàn)過程中采用井下壓縮空氣作為裝藥的動力源，裝藥時(shí)同時(shí)開啟主風(fēng)管和輔助風(fēng)管。裝藥過程中，主風(fēng)壓和輔助風(fēng)壓較穩(wěn)定，裝藥參數(shù)界面見圖2，3次爆破試驗(yàn)炮孔的具體參數(shù)見表3。

圖2 裝藥參數(shù)界面圖

現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，主風(fēng)壓穩(wěn)定在0.5 MPa，在銨油炸藥地下裝藥車的工作壓力范圍之內(nèi)，輔助風(fēng)壓穩(wěn)定在0.3 MPa。從現(xiàn)場裝藥效果來看，可以保證裝藥的連續(xù)性和裝藥效率。3次試驗(yàn)中，輸藥管最大輸送深度為25.2 m，送退管總用時(shí)僅為2 min，極大地提高了裝藥效率。

從表3中可以看出：設(shè)計(jì)孔深與實(shí)際孔深有較大區(qū)別，試驗(yàn)時(shí)以實(shí)際裝藥深度為準(zhǔn)，對于孔深超過10 m的炮孔，采用人工裝藥方式，明顯增加了工人的勞動強(qiáng)度且炮孔的利用率較低，裝填第一排炮孔時(shí)，作業(yè)面前存在高階段空區(qū)，安全性差。

表3 爆破試驗(yàn)炮孔的參數(shù)

通過3次裝藥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：第一次試驗(yàn)裝1排炮孔，炮孔深度5～12 m，在爆破工人未熟練使用裝藥遙控器的情況下，裝藥共耗時(shí)約20 min，整個(gè)裝藥過程進(jìn)行順利，未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象；裝藥過程連續(xù)，返藥率≤3%，裝藥效率為30 kg/min，共裝藥約600 kg。第二次試驗(yàn)共裝1排炮孔，炮孔數(shù)為13個(gè)，炮孔深度5～20 m，平均炮孔深度約為12 m；裝藥過程中出現(xiàn)了折管現(xiàn)象，處理后繼續(xù)裝藥，返藥率≤3%，裝藥效率為35 kg/min，整個(gè)裝藥過程耗時(shí)30 min。第三次試驗(yàn)共裝2排炮孔，炮孔數(shù)為24個(gè)，炮孔深度5～25 m，平均炮孔深度約為15 m；整個(gè)裝藥過程進(jìn)行順利，未出現(xiàn)堵管和折管現(xiàn)象，也未出現(xiàn)其他任何異常，返藥率≤5%，裝藥效率為30～40 kg/min，整個(gè)裝藥過程耗時(shí)約1 h。3次試驗(yàn)中，爆破后爆堆的塊度較均勻，大塊較少，均取得了良好的爆破效果。

2.4 裝藥車與人工裝藥對比

(1)裝藥效率。李樓鐵礦人工裝藥平均每排炮孔需1 h，裝藥量為1 t；而從3次現(xiàn)場試驗(yàn)可以得到，炸藥車平均裝藥效率為35 t/h，即炸藥車1 h可裝2排炮孔，較人工裝藥高一倍效率。

(2)操作人員數(shù)。李樓鐵礦人工裝藥中深孔一次爆破作業(yè)需7～8人；而裝藥車需操作人員最多為5人，5人的操作分工為：1人負(fù)責(zé)遙控器對孔和裝藥，1人裝起爆藥包，1人協(xié)助對孔操作，2人負(fù)責(zé)將炸藥裝入裝藥器中。因此，炸藥車裝藥較人工裝藥平均減員3～4人。

(3)安全性。人工裝藥情況下，操作人員臨近炮孔工作面，容易被從空區(qū)掉下來的礦石及工作面掉下來的浮石砸傷，且工作面的粉石極易掉到工作人員的眼睛里，對工作人員造成傷害；而炸藥車裝藥時(shí)，操作人員均遠(yuǎn)離炮孔工作面，避免了裝藥操作時(shí)傷害人員的問題，且定員數(shù)較少，極大地提高了爆破操作時(shí)的安全性。

3 結(jié) 論

(1)采用主風(fēng)壓和輔助風(fēng)壓裝藥時(shí)，可保證裝藥的連續(xù)性。

(2)采用裝藥車裝藥時(shí)，與人工裝藥相比：裝藥效率提高一倍；裝藥定員減少3～4人；裝藥車裝藥時(shí)人員離作業(yè)面較遠(yuǎn)，提高了爆破操作時(shí)的安全性。

從試驗(yàn)中可得到，銨油炸藥地下裝藥車質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定，操作簡單方便，極大地降低了工人的勞動強(qiáng)度，減少了勞動定員，提高爆破作業(yè)過程中的安全性。裝藥過程連續(xù)，裝藥效率較高，爆破效果良好，可滿足李樓鐵礦大產(chǎn)量生產(chǎn)需求，因此，可應(yīng)用于李樓鐵礦的正常生產(chǎn)使用，同時(shí)也值得在其他同類型礦山推廣使用。

[1] 朱國濤，郝紅星，王曉飛，等.李樓鐵礦厚大礦體安全回采研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013，29(11)：1-4.

[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(6)：1-4，7.

[3] 鄧聲普，吳曉夢，顏松樺，等.乳化炸藥地下裝藥車技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[C]//2010中國礦業(yè)科技大會論文集.北京：《中國礦業(yè)》雜志社有限公司，2010：569-572.

[4] 張立新.李樓鐵礦首采采場中深孔爆破參數(shù)的確定[J].采礦技術(shù)，2012，12(1)：92-94.

2016-09-07)

李延龍(1989-)，男，山西大同人，助理工程師，碩士，從事爆破器材研發(fā)和爆破工程設(shè)計(jì)方面工作，Email：819780239＠qq.com。