Charmec MC 605 DA型裝藥臺車在程潮鐵礦的應用

彭 卓

（武鋼資源集團程潮礦業(yè)有限公司）

程潮鐵礦是武鋼優(yōu)質(zhì)原料生產(chǎn)基地，采用無底柱分段崩落法，BQ-100型裝藥器裝藥，上向扇形中深孔崩落礦石。國外大型地下金屬礦山機械化裝藥方面起步較早，在2000年之前，就已經(jīng)實現(xiàn)了上向中深孔裝藥的機械化［1］。隨著數(shù)字化、智能化礦山建設的提出，機械化換人、智能化減人理念的穩(wěn)步推進，機械化程度的高低已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的重要標志。程潮鐵礦為了實現(xiàn)井下中深孔裝藥的機械化和自動化，縮小和國外先進水平的差距，從芬蘭Normet上海分公司引進了Charmec MC 605 DA型裝藥臺車。

1 程潮鐵礦井下中深孔爆破工藝

1.1 采場結構參數(shù)

程潮鐵礦以15號勘探線為界，分為東、西2個礦區(qū)，目前東、西區(qū)采場結構參數(shù)：東區(qū)中段高70 m，分段高17.5 m，進路間距15 m，進路凈斷面3.8 m×3.6 m；西區(qū)中段高70 m，分段高17.5 m，進路間距15 m，進路凈斷面4.0 m×3.6 m。

1.2 中深孔設計及爆破參數(shù)

程潮鐵礦使用上向中深孔爆破落礦，井下常見的中深孔設計見圖1，中深孔爆破布置圖2，中深孔參數(shù)見表1。

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標準斷面進路間距為15 m，分段高度為17.5 m；排距為2.0 m；前傾角為90°；孔底距為進路中深孔1.8～2.0 m，切割巷中深孔1.6～2.0 m；炮孔直徑為76～80 mm［2］。炸藥含水率控制在3%～5%，返粉率控制在10%以內(nèi)；邊孔不裝藥長度為1.4～1.6 m；其余各孔應按交錯充填的原則，確定相鄰炮孔不裝藥長度；裝藥密度在0.95～1.1 g/cm3。

1.3 BQ-100型裝藥器的使用

現(xiàn)場使用BQ-100型裝藥器給上向中深孔裝藥時，先用篩藥器對炸藥過篩，篩除炸藥中的雜物和結塊的炸藥。篩藥時人工向炸藥中均勻添加水，使炸藥達到一定的濕度，增加炸藥的黏性，降低返粉率。也可以由工人直接在現(xiàn)場加水拌藥，手工清除炸藥中的雜物和結塊的炸藥。對于較干的炸藥，采用適當加柴油的方法可有效降低返粉率［3］。添加柴油可以降低炸藥在輸藥管內(nèi)流動的阻力，減少堵管現(xiàn)象，同時增加使用成本。程潮鐵礦井下篩藥器見圖3，BQ-100型裝藥器見圖4。

BQ-100型裝藥器技術參數(shù)：裝藥罐規(guī)格為1×130 L，工作風壓為0.2～0.45 MPa，輸藥管內(nèi)徑為25～32 mm，適應炮孔直徑為40～90 mm，輸藥能力為600 kg/h，外形尺寸為0.676 m×0.676 m×1.350 m（長×寬×高），自身質(zhì)量為65 kg，裝藥密度為0.95～1 g/cm3。BQ-100型裝藥器現(xiàn)場使用見圖5，作業(yè)面人工把管見圖6。

BQ-100型裝藥器的優(yōu)點：設備生產(chǎn)和制造全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，結構簡單可靠，成本低、質(zhì)量輕，2人即可移動；所有零部件都是標準件，操作維修方便，工人經(jīng)過培訓很快掌握操作要領。

BQ-100型裝藥器存在的問題：

（1）需要人工篩藥或拌藥，人工向炸藥中添加水量完全憑工人的經(jīng)驗，人為主觀性強，容易導致過篩或攪拌后的炸藥含水量不穩(wěn)定。

（2）適合人工上管的高度為1.0～2.5 m，作業(yè)面有時需要堆渣和出渣，讓中深孔孔口與下部渣石間的距離達到合適的上管高度，增加了作業(yè)準備時間。

（3）把管人員直接暴露在掌子面頂板下方，此處頂板受到前排中深孔爆破反沖作用的影響，一般較為破碎，增加了把管人員的安全風險。

（4）把管人員在掌子面蹬渣作業(yè)，依靠人力上管和退管，勞動強度大。退管速度和預留充填長度由把管人員憑經(jīng)驗和感覺控制，容易導致裝藥密度不均勻，爆破質(zhì)量不穩(wěn)定。

（5）單罐作業(yè)，當罐體中的炸藥裝完之后，需要人工將炸藥倒入罐內(nèi)，裝藥過程不能連續(xù)，增加了裝藥作業(yè)時間，降低了裝藥效率。

（6）使用裝藥器裝藥時出現(xiàn)返粉現(xiàn)象，不僅浪費炸藥，而且藥粉污染空氣，有損身體健康［4］。

2 Charmec MC 605 DA裝藥臺車簡介

為了解決BQ-100型裝藥器在使用中存在的問題，程潮鐵礦從芬蘭Normet上海分公司引進了Charmec MC 605 DA型裝藥臺車，并由該公司對程潮鐵礦中深孔爆破作業(yè)人員進行培訓（圖7、圖8）。裝藥臺車裝備了德國奔馳OM 904 LA渦輪增壓水冷柴油發(fā)動機，輸出功率可達到110 kW。裝藥臺車行走、大臂動作、空壓機等均為液壓驅(qū)動，抵達作業(yè)現(xiàn)場即可進行裝藥作業(yè)。裝藥臺車由尾部炸藥添加、裝藥罐及氣路控制、機載空壓機、卷盤、送管、導向、裝藥遙控操作等系統(tǒng)組成。采用雙裝藥罐設計，可以實現(xiàn)遙控器或工作框配電柜上的快速切換，連續(xù)不間斷裝藥作業(yè)；有線遙控器配有多功能表，便于操作人員直觀快速判斷炮孔深度，精準有效地控制炮孔裝藥預留、隨時調(diào)整進退管速度，確保裝藥密度［1］。

裝藥臺車車尾進藥口自帶篩網(wǎng)工具，能將結塊的炸藥和雜物篩分在外面，實現(xiàn)篩藥上藥一體化（圖9），井下使用的Charmec MC 605 DA型裝裝藥臺車見圖10。

Normet Charmec MC 605 DA裝藥臺車技術參數(shù)：自身質(zhì)量為18 000 kg，外觀尺寸為11.9 m×2.0 m×（2.4～2.7m）（長×寬×高），軸距為3.65 m，離地間隙為0.39 m，轉彎半徑外彎為7.41～6.82 m，內(nèi)彎為3.95 m，裝藥罐規(guī)格為2×300 L，工作風壓不大于0.7 MPa，輸藥管內(nèi)徑為25～60 mm，適用炮孔直徑不大于100 mm，輸藥能力為4 500 kg/h，裝藥密度為0.95～1.1 g/cm3。裝藥臺車自帶照明系統(tǒng)，采用機械臂把管，液壓驅(qū)動上管（圖11）。

3 Charmec MC 605 DA裝藥臺車的應用

3.1 裝藥臺車在程潮鐵礦的爆破試驗數(shù)據(jù)

裝藥臺車裝藥爆破試驗數(shù)據(jù)見表2。

裝藥器和裝藥臺車重點指標對比見表3。

從表3可以看出，Normet裝藥臺車罐內(nèi)壓力比BQ-100型裝藥器高0.1 MPa，中深孔的線裝藥密度提高了0.2 kg/m，返粉率從10%上升到22%。單排中深孔裝藥作業(yè)時間增加9 min。裝藥臺車在使用磨合期內(nèi)，頻繁出現(xiàn)堵管、蓬料現(xiàn)象，處理耗費大量時間。工人熟練使用裝藥臺車后，單排中深孔裝藥作業(yè)時間控制在50 min以內(nèi)。

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注：程潮鐵礦井下中深孔爆破質(zhì)量評價標準：1.爆破質(zhì)量好，實際裝藥量與理論裝藥量一致，爆破后出礦車數(shù)與實際礦量一致，且大塊率低，無炮孔拒爆現(xiàn)象，頂部擊穿，能回采到上水平底柱礦石；2.爆破效果一般，實際裝藥量與理論裝藥量有出入，裝藥過程中出現(xiàn)錯孔、堵孔現(xiàn)象，爆破后出礦車數(shù)未到本水平控制車數(shù)即出現(xiàn)大塊卡斗，大塊率高；3.爆破效果差，實際裝藥量嚴重不合理論裝藥量，爆破后出現(xiàn)炮孔拒爆現(xiàn)象，出現(xiàn)雞窩、立槽或空場，無法正常出礦，對周圍巷道破壞嚴重。

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BQ-100型裝藥器3～4人均能正常使用。在4個人的情況下，其中1人持有輸藥管，1人操作裝藥器，1人輔助上下輸藥管及放導爆管，1人負責給裝藥器上藥。在3個人的情況下可以由操作裝藥器的人在操作間隔時間給裝藥器上藥。

裝藥臺車必須4個人才能正常使用，裝藥臺車長度為11.9 m，作業(yè)人員被分隔在車頭工作框和車尾炸藥添加處2個區(qū)域內(nèi)，被車體阻擋，一般情況下不通視，且臺車作業(yè)時噪音較大。出于安全聯(lián)保互保的原則，一個工作區(qū)域內(nèi)至少有2人作業(yè)。工作框內(nèi)1人負責操作遙控器，1人負責負責放導爆管，車尾2人負責添加炸藥。裝藥臺車提高了中深孔裝藥密度，爆破質(zhì)量好的指標占比提高了3%，差的指標占比降低了1%，整體性能優(yōu)于BQ-100型裝藥器。

3.2 裝藥臺車施工最佳技術參數(shù)

程潮鐵礦井下中深孔爆破作業(yè)常見炸藥為廣水改性銨油炸藥、麻城改性銨油炸藥和鄖縣巖石膨化硝銨炸藥。裝藥臺車使用粉狀改性銨油炸藥時，頻繁出現(xiàn)輸藥管堵塞、儲藥罐內(nèi)炸藥蓬住不出藥的情況，對裝藥過程造成嚴重影響。使用粉狀膨化硝銨炸藥時，影響較少。程潮鐵礦確定了裝藥臺車使用鄖縣巖石膨化硝銨炸藥的最佳操作參數(shù)。

（1）炸藥含水率控制在5%左右，即出水速度控制在2.0～2.5 L/min；返粉率控制在10%左右，罐內(nèi)壓力為0.50～0.55 MPa，助推風壓為0.40～0.42 MPa，退管速度為0.30～0.34 m/s。

（2）邊孔不裝藥為2.0～3.0 m；其余各孔應按交錯充填的原則確定相鄰炮孔不裝藥長度。

（3）裝藥臺車向輸藥管給藥時，輸藥管口與孔底距離約300 mm，裝藥過程中退管速度要均勻。

（4）裝藥密度為0.95～1.1 g/cm3。

（5）裝藥臺車使用完要清理干凈，防止炸藥化學成分對設備造成腐蝕。

3.3 裝藥臺車優(yōu)點

（1）自帶篩網(wǎng)，不用提前人工篩藥或拌藥，水量由調(diào)整好參數(shù)的水泵在輸藥管轉盤處添加，確保炸藥含水均勻。

（2）液壓機械大臂工作框舉升高度為0.5～6.0 m可調(diào)，無需堆渣調(diào)節(jié)中深孔孔口到下部渣石的距離，特別適合掌子面頂板超高或高位大塊卡斗的情況下裝藥。

（3）操作人員在裝藥臺車工作框上有安全頂棚保護，能抵擋25 t巖石沖擊，不用直接暴露在作業(yè)面破碎頂板下方，降低了作業(yè)人員的安全風險。

（4）裝藥臺車由液壓馬達驅(qū)動輸藥管上管和退管，降低工人的勞動強度；進退管速度由設備控制，保證裝藥密度均勻。

（5）雙罐作業(yè)可以保證孔內(nèi)裝藥的連續(xù)性，減少裝藥作業(yè)時間，提高裝藥效率。

3.4 裝藥臺車存在問題

（1）裝藥臺車系統(tǒng)復雜，發(fā)生故障后診斷維修困難。

（2）裝藥臺車的動力來源均為柴油燃燒做功，作業(yè)時會消耗氧氣，產(chǎn)生高溫尾氣；無底柱分段崩落法的通風條件較差，采用柴油驅(qū)動的設備后，加重通風的困難［4］。

（3）裝藥臺車罐內(nèi)風壓比BQ-100型裝藥器大，提高裝藥密度的同時，增大了返粉率，嚴重污染了作業(yè)面附近的空氣。返粉容易被二次引爆，存在爆破沖擊傷害風險；潮濕的迎頭返粉，容易水解出氨氣，污染空氣，威脅作業(yè)人員身體健康［5］。

（4）裝藥臺車工作框高度達到1.5 m，需要在作業(yè)面爆堆較為陡峭的情況下才能進行作業(yè)。當爆堆較為平緩，中深孔孔口到下部渣石距離小于1.5 m時，工作框無法靠近作業(yè)面，限制了裝藥臺車的使用范圍。

（5）裝藥臺車的輸藥管在遇到堵孔時，只能吹風通孔，不能沿輸藥管軸向旋轉，在通孔效果方面不如BQ-100型裝藥器人工持管通孔。

4 結論

（1）裝藥臺車的機械化程度高，降低了工人的勞動強度，提高了裝藥密度，爆破效果和安全性優(yōu)于BQ-100型裝藥器。

（2）鄖縣巖石膨化硝銨炸藥適用程潮鐵礦裝藥臺車進行上向中深孔裝藥。

（3）裝藥臺車的返粉率高于BQ-100型裝藥器，容易造成炸藥浪費，返粉的炸藥和發(fā)動機排出的高溫尾氣嚴重污染作業(yè)面空氣。

（4）上向中深孔裝藥的機械化及自動化并非引進1臺先進的裝藥臺車就能完全實現(xiàn)，合適的炸藥和巷道斷面、合理的通風條件、合格的使用維護和保養(yǎng)技術等也同樣重要。國外先進裝藥臺車在程潮鐵礦的成功應用，可以作為國內(nèi)類似礦山的參考。