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乳化炸药混装机械化及其在国内外的应用

2014-10-16 16:36:42.0 责任编辑:崔玮娜

 
 

完成时间19992002年,20002003

完成单位:北京矿冶研究总院

项目主持人及参加人员:汪旭光、章士逊、康廷璋、熊代余、任晓民、史良文、任  斌、宋秀明、熊代余、李国仲、史良文、查正清、王军忠、文  尉、刘秋荣

撰稿人:史良文

1概述

乳化炸药具有优良的爆轰性能、抗水性能以及生产、使用过程中的良好安全性能。其现场混装机械化技术与装备在国际炸药与爆破领域得到迅速发展,成为各类工程爆破装药的主要手段。

1990年以来,北京矿冶研究总院自主研究开发了地面站集中制备高质量稳定的乳胶基质和相应的装药车,并于1992年成功地向蒙古蒙俄合资企业额尔登特公司露天矿出口了年产lt地面站和4台露天现场乳化炸药装药车。1999年开始,北京矿冶研究总院又成功地将该项技术出口给俄罗斯卡奇卡纳尔铁矿公司,并出售6台适合于露天矿用的同类型装药车。

近年来,北京矿冶研究总院研究发明了“水环润滑减阻技术”和“微型掺混装置”,实现了高黏度乳胶基质在小直径软管中的长距离输送和静态掺混敏化,研究开发了适于地下和中小型露天矿用的中小直径散装乳化炸药装药车,通过了国防科工委组织的技术鉴定,获得了北京市科技进步二等奖和国家安全生产科技成果二等奖。

2露天现场乳化炸药混装技术

21技术特点

20世纪80年代中期,美国IRECO公司在世界上首次研究开发成功了第一代露天现场混装乳化炸药技术,装药车装载硝酸铵水溶液等炸药原料,到爆破现场后制备可泵送乳化炸药,应用于露天矿山大直径炮孔装药爆破作业,由于车载乳胶基质制备系统的工况条件恶劣,制备出的乳胶基质质量波动较大,甚至达不到基本的技术要求,直接影响装药车的综合作业效率,在一定程度上限制了现场混装乳化炸药技术优越性的发挥。1990年北京矿冶研究总院自主开发了地面站集中制备高质量稳定的乳胶基质和第二代露天现场混装乳化炸药装药车,并于1992年成功地向蒙古蒙俄合资企业额尔登特公司露天矿出口了年产1t地面站和4台第二代露天现场乳化炸药装药车,该车可以将流动性较好的露天矿用乳化炸药以自动控制方式,装填入直径较大(炮孔直径≥φ110mm)的下向炮孔中。第二代露天现场混装乳化炸药装药车的主要技术特点为:

(1)装药车一次性装载重量大,可载地面站制备的乳胶基质1525t,物料分装品种可达45

(2)装药车的编程器控制生产系统,可以把两个炸药配方的各种物料流量数和一次炸药输出重量数,分别输入到编程控制器,以液晶显示屏综合显示预置数据,有利于检查输出物料量的准确性。

(3)车后输药软管的伸出长度可以满足以车后卷管吊架为中心,半径510m范围、深达1518m的炮孔底部。装药速率为250300kgmin

(4)输药管插入炮扎底部,实现耦合装药,有利于提高爆破效果。

22工作原理

  其工作原理如图1所示。

23应用效果

蒙古国年产lt多品种乳化炸药地面站的投产和4台第二代露天现场乳化炸药装药车的应用,不仅解决了炸药进口价格昂贵的问题,而且解决了多品种乳化炸药现场混制机械化预装药的技术难题,给额尔登特露天矿创造了明显的经济效益和社会效益。

(1)乳化炸药机械化预装药,提高了装药效率,改善了爆破效果,爆破后爆堆集中松散,块度分布合理,无大块,无根底,铲装效率高,消除了该矿以往大爆破(采用含TNT的硝铵炸药)常见的拒爆、后冲严重、大块率高等现象。

(2)采用北京矿冶研究总院研制的多品种乳化炸药,并进行机械化预装药,与原由俄罗斯进口的含TNT的硝铵炸药相比,炸药成本可降低600700美元/t,该矿每年爆破所需炸药约1t,因此每年可节约爆破费用600700万美元,经济效益显著。

(3)采用多品种乳化炸药,并进行机械化预装药,炸药爆轰完全,炮烟少,而人工装填含TNT的硝铵炸药,大爆破后炮烟很多很浓,大量棕褐色有毒气体排入空气,严重污染环境。

另外,截至目前,北京矿冶研究总院已向俄罗斯卡奇卡纳尔铁矿“瓦那基”采选公司出口6台适合于露天矿用的同类型装药车,也取得了很好的应用效果。

3地下现场混装乳化炸药技术

31技术特点

BCJ系列装药车的技术特点:

(1)装药效率高,操作简便,易于掌握;装药量准确,易于调整,自动化程度高。

(2)装药车装药是耦合装药,爆破效果好,爆后岩石块度小且均匀,可大大提高铲装效率;现场装药能量密度调整灵活方便,适用性强。

(3)现场装药使用的是散装乳胶基质,可节省大量的人工费和包装费;现场装药基本保持炸药单耗不变的情况下,可较大幅度地扩大孔、排间距,减少炮孔数量,缩短钻孔时间,降低钻孔成本。由此可见,该装药车具有显著的经济效益。

(4)节省乳胶包装材料,不仅可以节省资源,更有利于环保,而且可以减轻工人的劳动强度,提高装药爆破作业的机械化水平,具有很好的社会效益。

(5)乳胶基质的配比合理,易于输送,易于实现即时敏化。乳胶基质散装使用,常温贮存、运输,安全性好。

32工作原理

不同型号的BCJ系列产品的机械化装药原理基本相同。装药车在乳化炸药厂或地面站装载乳胶基质及其他添加剂,驶入装药作业现场,由车载动力(对于地下矿山或隧道开挖等类似爆破现场,动力选用车载防爆电机;对于中小型露天矿山和采石场的爆破作业,动力又可选用汽车发动机)驱动液压系统,进而由液压马达来带动乳胶输送泵和添加剂输送泵,两种物料在输送软管内实现均匀混合直至装入炮孔1015min后,敏化成为乳化炸药,实现炸药制备与炮孔装填一体化。每个炮孔的装药量以及乳胶基质和添加剂的配比由PLC控制,自动化程度高,计量准确,装药作业安全可靠。

33主要技术参数

装药车的主要技术参数如表1所示。

34爆破应用效果  

200167月,在三峡库区沿江公路聚卜段吕家坪隧道进口段工地,BCJ-1型装药车进行了为期21天的装药爆破,爆破效果如下:

(1)由于爆破效果好,施工单位调整了孔网参数,将掏槽孔下移,并减少了炮孔数近lO%,适当增加掏槽孔及边角孔的药量。结果表明,爆破效果良好,无明显大块,爆堆形状改善,更有利于铲装。

(2)采用普通药卷时炮孔利用率只有85%左右,而采用装药车装药,一般无残孔,个别地方残孔仅有01015m,炮孔利用率提高到96%。

(3)装药车的耦合装药,与纸卷炸药相比,整体爆破效果大大改善,爆出的岩石细小、均匀、无大块,铲装容易。

几次典型的爆破效果如表2所示。

4中小型露天矿用乳化炸药装药技术

41技术特点

针对中小型露天矿山的装药爆破作业,北京矿冶研究总院开发研制了BCJ-3型中小型露天矿用乳化炸药装药车。该车的技术特点有:

(1)装药量大,达10000kg。装药速度可达80l00kgmin。可大幅度节省装药时间,提高装药效率。

(2)由于很好地实现了乳胶输送胶管内壁的润滑,可以采用小直径胶管(内径φ22mm)进行装药作业。

(3)装药车还设计有输送胶管的卷筒机构,液压马达驱动并由控制系统控制,可以自动送管和退管,减轻了工人的劳动强度。

(4)车载和装药过程中,均为乳胶基质,大大提高了作业安全性。

(5)装药车装药是耦合装药,爆破效果好,爆后岩石块度小且均匀,可大大提高铲装效率;现场装药能量密度调整灵活方便,适用性强。

(6)装药车配置有PLC自动控制系统,装药量准确,而且易于调整各孔的不同装药量,自动化程度高。

42工作原理

BCJ-3型装药车在乳化炸药厂或地面站装载乳胶基质及其他添加剂,驶入装药作业现场,由汽车发动机做动力源驱动液压油泵,产生的高压油通过液压集成块分配进入各液压马达,进而由液压马达来带动乳胶输送泵和添加剂输送泵,两种物料在输送软管内实现均匀混合直至装人炮孔1015min后,敏化成为乳化炸药,实现炸药制备与炮孔装填一体化。

43爆破应用效果

该装药车已在三峡水布垭工地应用。该土地过去使用φ70mm药筒包装乳化炸药装药,炮孔直径φ90mm,孔深不完全一致,一般713m,孔间距为3m,排距3m,由于岩层裂隙节理比较发育,采用φ70mm简装乳化炸药有时出现装药不能到位的情况,导致爆破效果不够理想,而且在工地还需购买大量售价很高的成品乳化炸药,导致爆破成本较高。而使用散装乳化炸药,利用装药车装药,装药连续,耦合性好,还降低了爆破成本。表3列出了几次具有代表性的装药爆破情况。

5结论

(1)北京矿冶研究总院第二代露天现场混装乳化炸药装药车在大型露天矿山的采剥爆破作业中应用是成功的,可以满足大中型矿山炸药需求量大、生产效率高的要求,而且可以满足各露天矿山对炸药不同配方品种的需求。

(2)北京矿冶研究总院研制的BCJ系列现场混装乳化炸药装药车在铁路、公路隧道掘进、大型硐室开挖、中小型露天矿山、采石场和地下矿山机械化开采等爆破作业中应用是成功的,体现了机械化装药的爆破效果,将对我国爆破器材和爆破技术的发展起到积极的推动作用。

摘自《中国典型爆破工程与技术》


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