淺談民爆現(xiàn)場混裝工藝技術(shù)的智能化生產(chǎn)及安全管理

徐 毓

（葛洲壩易普力廣西威奇化工有限責任公司，安徽潛山 246300）

1 現(xiàn)場混裝爆破的內(nèi)涵

最早的現(xiàn)場混裝爆破主要是通過人工攪拌混合、混凝土攪拌機混制等方法實現(xiàn)的，近幾年來，運用混合車輛現(xiàn)場進行混合和裝藥的應用得到了廣泛的推廣?；煅b車的利用，實現(xiàn)了裝藥機械化，爆破的原材料要在車上的每個料倉中進行分裝，只有在到達爆炸現(xiàn)場之后，才能進行混合和裝藥，從而提高了操作的安全性。將剩余的混合爆炸物原料送回料倉，不會造成浪費。采用原位混合藥包，可有效提升孔徑裝藥效率，實現(xiàn)藥包和孔徑的耦合，可使孔徑網(wǎng)絡參數(shù)增大，顯著提升爆破效果。研究表明，通過增加裝藥包密度和耦合系數(shù)，可使鉆孔尺寸增大20%～30%，并可使鉆孔體積減小25%～30%，從而大幅度減少爆破費用[1]。使用現(xiàn)場混合爆破車和地面站設備后，硝酸銨可以直接在地面站進行儲存，不需要建造大型的爆破倉庫，這樣就降低了運輸、儲存過程中發(fā)生爆破的風險，降低了生產(chǎn)成本。只有在藥包進入炮孔后，才能形成最終成品，而最終的成品也沒有雷管的感度，因此，安全性能和爆炸風險都得到了極大的提高。采用自動裝藥法可降低操作人員的勞動強度，同時可減少爆破材料與操作人員的接觸，在某種程度上可減少人員傷亡事故的發(fā)生。

2 現(xiàn)場混裝爆破智能化生產(chǎn)

2.1 智能化硬件保障

（1）開發(fā)配有進料塔斗式提拉系統(tǒng)的多孔顆粒型硝酸銨脫包、卷包設備，使該工藝達到自動化作業(yè)的目的。利用機器人機械臂與換刀座、空袋打包機形成自動化系統(tǒng)。在叉車就位之后，可以利用紅外檢測和視覺檢測來確認噸包是否就位。機器人的工作過程是用刀具劃開塑料袋并放下原料，根據(jù)圖像的特征進行判定。將刀具轉(zhuǎn)換成夾具，取出包裝袋，放到打包機上進行打包工序，實現(xiàn)了拆袋卷袋過程的無人作業(yè)[2]。

（2）駕駛員可以遠距離、自動化、精確地加入多孔顆粒型硝酸銨。混裝車行駛到上料塔的加料口下面，然后根據(jù)地面的指示標志把車輛停好。經(jīng)過系統(tǒng)的電子識別，對車輛型號進行確定，就可以進行現(xiàn)場觸摸，在車進入位置之后用伸縮臂對駕駛室進行引導。駕駛員可以在屏幕上進行操作，將出料口由兩軸電動滑軌引導到混裝車的加料口，并對加料量的啟動和停止進行控制。還可以利用稱量系統(tǒng)設置加藥量，在司機確認已達到所需要的加藥量時，就可以遠程停止加料。采用車輛的電子識別技術(shù)，在混裝車進入上料塔的工作區(qū)域之后對其進行識別，將加藥量、加藥種類與數(shù)據(jù)庫相匹配，進行分類統(tǒng)計、管理和調(diào)度。

（3）在硝酸銨水溶液制備過程中，可遠程、定量和自動添加助劑。本發(fā)明的3 個不銹鋼水溶攪拌器用于3 種原材料的混合攪拌，并在調(diào)配過程中將溶液的水配比導入到控制體系中；在對硝酸銨水溶液進行制備的時候，要根據(jù)配方的要求，利用地面站軟件控制系統(tǒng)向3 個制備罐中準確定量地加入所需的微量元素，從而獲得符合標準要求的硝酸銨水溶液。

（4）集成硝酸銨水劑的輸送控制系統(tǒng)、過程熱水控制系統(tǒng)和膠乳生產(chǎn)控制系統(tǒng)。對乳膠基質(zhì)配制控制系統(tǒng)進行改造和更新，并對操作系統(tǒng)和相關(guān)的輔助裝備進行更新，從而達到制乳生產(chǎn)全過程的自動化、智能化和無人化的目的。

（5）選擇能夠代替目前手工測量的方法，實時測量水相中析晶點、pH 值、基體黏性等。其中，水相為一種混合溶劑，通過濃度校準方法，可實現(xiàn)析晶點的實時測定，并將其與主機數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比較；采用pH 計直接在線測量溶液pH 值，將pH 值輸入控制系統(tǒng)中進行辨識處理；在混裝爆破車上，可以精確、自動加入乳膠基質(zhì)；基質(zhì)存儲使用的是儲罐，它與上料塔向混裝車中加入粒狀硝酸銨的過程是一樣的。在此基礎上，自動裝車系統(tǒng)可以對每臺車在當日加入的乳膠基質(zhì)進行實時統(tǒng)計，并將其上傳到系統(tǒng)中，從而達到自動計量乳膠基質(zhì)消耗量的目的。

2.2 智能化軟件保障

2.2.1 開發(fā)安全管理模塊

對現(xiàn)場混裝爆炸物系統(tǒng)乳化工房、現(xiàn)場混裝爆炸物車等重要環(huán)節(jié)的危險源展開監(jiān)視，特別是對溫度、壓力及其他危險源的信息展開在線、實時的收集，利用信息平臺將這些信息反饋給智能管理系統(tǒng)服務器，并利用系統(tǒng)構(gòu)建的安全模型，對風險等級進行自動的分析。開發(fā)機動車輛防撞系統(tǒng)，實現(xiàn)對各機動車輛的實時識別，并在機動車輛靠近路口時進行單獨報警，保障機動車輛在路口的安全[3]。構(gòu)建出現(xiàn)場混裝爆炸物系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)的危險源識別標準信息庫，與系統(tǒng)中的信息進行比較和分析，使用手持終端和無線網(wǎng)絡，可以實時地聯(lián)系管理人員，從而達到全程監(jiān)控的目的。同時，還可以針對不同的狀況，給出報警、緊急停機等提示，讓操作人員和管理人員能夠做出正確的判斷和決策。

2.2.2 研制現(xiàn)場爆破智能管理系統(tǒng)模塊

與爆破廠當前進行的業(yè)務密切相關(guān)，獲得調(diào)度及數(shù)字化功能參數(shù)，對爆破設計、業(yè)務實施的流程進行梳理，并以實際需求為依據(jù)，利用調(diào)度及數(shù)字化礦山平臺的既有功能，在提升溝通與執(zhí)行效率、方便生產(chǎn)組織、提升經(jīng)濟效益等方面，對方案進行最優(yōu)設計，利用計算機或手持終端就可以進行生產(chǎn)調(diào)度和確認。根據(jù)爆炸方案對不同類型的爆破和原材料進行生產(chǎn)調(diào)度，并對裝車和裝藥進行智能化管理。對爆炸任務書進行讀取，根據(jù)任務書的設計要求將不同種類的爆炸物根據(jù)配方進行分類，分別分配到對應的生產(chǎn)部門進行生產(chǎn)。與此同時，根據(jù)爆炸物的總量和種類，將它們分配到不同的車進行裝藥，并將它們輸送到不同的工作現(xiàn)場，還可以利用衛(wèi)星定位對每輛工作車的工作地點以及運動狀態(tài)進行驗證。將雷管材料的進出庫信息錄入數(shù)據(jù)庫，完成對混合裝甲車爆炸物的自動測孔、找孔、裝藥，并進行了有關(guān)資料的收發(fā)和記載。與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，分析每一批次的爆炸鳥瞰圖像，從這一批次的原材料參數(shù)、裝藥量、網(wǎng)孔設計、設備工況等方面，實現(xiàn)對爆炸效果與生產(chǎn)操作的復盤，并進行生產(chǎn)追蹤，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)爆破的最優(yōu)控制。

3 現(xiàn)場混裝爆破安全管理

3.1 使用先進現(xiàn)場混裝設備

當前，混裝車設備出現(xiàn)了三代并存的情況，在這種情況下，它們的生產(chǎn)工藝各不相同，設備多樣化，生產(chǎn)工藝多樣化，導致在安全管理方面很難形成統(tǒng)一的標準。第一代乳化爆破現(xiàn)場混合裝車設備的結(jié)構(gòu)比較復雜，操作比較麻煩，裝藥誤差比較大，而且還增加了乳化器的爆炸風險，給現(xiàn)場設備的維護和管理帶來了很大的困難，因此應該將其淘汰掉。在此基礎上，逐步推廣“地面制乳+低溫裝藥”的第三代乳化爆破現(xiàn)場混裝設備，為實現(xiàn)遠距離運輸打下基礎。

3.2 加強安全聯(lián)鎖控制技術(shù)

自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性對地面站和混裝機組的安全運行起到了很大的作用，除了要對自控系統(tǒng)進行定期檢查之外，還要在技術(shù)上加以保障。根據(jù)國家標準的要求，應該采用自控系統(tǒng)故障自診斷技術(shù)，有效地防止混裝車在長期的使用過程中，因為儀器、儀表等傳感器連接線纜松動、斷開或損壞而導致的安全聯(lián)鎖保護失靈，對各種傳感器的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，一旦溫度、壓力、流量傳感器信號出現(xiàn)異常，所有設備將不能啟動，以此保證混裝車作業(yè)過程中的安全[4]。

3.3 加強生產(chǎn)設備管理

現(xiàn)場混配乳化爆破的安全管理主要是生產(chǎn)設備方面的管理，尤其是關(guān)鍵設備，如乳化器和乳膠基輸送泵。輸送泵作為乳化爆破的關(guān)鍵設備，其結(jié)構(gòu)的合理性、控制方法的完善性是保證安全生產(chǎn)的重要條件。然而，因為當前國內(nèi)混配乳化爆破的生產(chǎn)正處在一個高速發(fā)展時期，加上其安全管理意識落后，現(xiàn)場從業(yè)人員的素質(zhì)比較低，導致現(xiàn)場生產(chǎn)設備的管理還很難達到行業(yè)安全規(guī)范的要求。所以，對于現(xiàn)場混裝乳化爆破生產(chǎn)設備，應該按照使用地點的危險等級對其分門別類地建立檔案，在對重要設備進行定期更換之后，對其進行定性分析，從而找到影響設備安全性的部件，保證安全生產(chǎn)。建立一套周期性的安全互鎖校驗體系，不僅可以確保自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且可以確保地面站和混裝車的安全生產(chǎn)。

3.4 完善監(jiān)管核查制度

與固定的包裝線相比，現(xiàn)場混裝爆破的生產(chǎn)更具挑戰(zhàn)性，生產(chǎn)地大多位于邊遠地區(qū)，且點多面廣，因此，在安全監(jiān)督方面有一定的困難?，F(xiàn)場混裝爆破地面站是為了支持大型礦山的開發(fā)而建立的，導致地面站一般都位于距離所屬企業(yè)較遠的礦山，企業(yè)的安全制度以及許多安全管理規(guī)定沒有得到嚴格的執(zhí)行和落實，與固定包裝生產(chǎn)線相比，現(xiàn)場安全管理缺少集中監(jiān)督。為此，要加強對關(guān)鍵工序和關(guān)鍵設備的監(jiān)控，把地面站場與固定包裝線的安全管理重視起來。按照相關(guān)規(guī)定與要求，對企業(yè)進行一年不少于一次的全面檢查和評估，并根據(jù)檢查結(jié)果提出相應的改進措施[5]。對于重要的設備及工藝，要制定特殊的安全檢查清單，并要按月或季度將分項檢查的結(jié)果落實到上級領導層面。建立健全原料檢測體系，由于原料與標準的不同，導致產(chǎn)品的品質(zhì)有很大的差別，從而給產(chǎn)品的安全性造成很大的威脅。目前，我國大部分地區(qū)的現(xiàn)場混裝爆破地面站都配有物理化學分析室，但由于受到設備和人員水平的限制，僅能對某些項目進行簡單的測定，如含水率、比重等。企業(yè)可以考慮將原料的成批檢查交由企業(yè)的質(zhì)量控制部門或外部組織進行，通過后才能轉(zhuǎn)到地面站。

3.5 加大人員培訓力度

從根本上說，安全管理就是人的管理。企業(yè)員工的安全知識與技術(shù)的掌握，直接影響到企業(yè)的經(jīng)營與管理。因此，根據(jù)現(xiàn)場混裝乳化爆炸物的特性開展4 個方面的工作：開展現(xiàn)場混裝乳化爆破的安全技術(shù)培訓；對混裝乳化爆破的生產(chǎn)設備維修人員進行培訓；對危險源進行識別和風險評估；根據(jù)現(xiàn)場應急處置方案進行演練。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)爆破工業(yè)正在迅速發(fā)展，在此過程中，需要強化對現(xiàn)場混裝乳化爆破的安全管理，運用智能技術(shù)降低人工作業(yè)難度，對乳化爆破現(xiàn)場混裝車設備進行升級，依據(jù)法規(guī)要求對現(xiàn)場混裝生產(chǎn)設備進行重點管理，并對生產(chǎn)過程進行標準化的安全監(jiān)督核實，重視工作人員的安全意識和技術(shù)培訓，從而保證現(xiàn)場混裝爆破的安全性。