位置:中爆网 > 基础理论 > 正文

我国乳化炸药现场混装车现状与发展

2017-02-21 17:09:04.0 责任编辑:崔玮娜

查正清   李国仲

(北京矿冶研究总院,北京,100160)

摘要:本文介绍了我国乳化炸药现场混装技术及其混装车的历史和现状,重点介绍了混装车的几种实现方式、代表性产品及其技术特点、适用范围等,最后预测了该项技术与装备的未来发展趋势。

关键词:现场混装乳化炸药;现状;发展趋势

 

20世纪80年代初,美国、瑞典、加拿大等国在世界上研究开发成功了现场混装乳化炸药装药车[1],开创了乳化炸药制造与装填的新方式。装药车装载硝酸铵水溶液等炸药原料,到爆破现场后由装药车制备成为乳胶基质并混入敏化剂,同时装入炮孔,在炮孔中敏化成为炸药。20世纪80年代末,ICI炸药公司采用地面制备乳胶基质技术,进一步稳定了乳胶基质的质量,显著提高了其抗颠簸性能,实现了远程配送,使装药车的服务半径大幅度扩大,爆破效果进一步提高。20世纪末,国外以澳瑞凯公司、国内以北京矿冶研究总院为代表的一批企业相继发明“水环减阻”技术,研制成功中小直径乳化炸药装药车[2],使得装药车很好地应用于隧道、硐库开挖与地下矿山开采,终结了现场混装技术只能露天使用的历史。

在20世纪80年代中期,我国从美国IRECO公司成套引进了装载油水相溶液的露天矿装药车成套技术[3],在辽宁本钢南芬铁矿、江西德兴铜矿2个大型露天矿山开启了我国炸药现场混装的历史。20世纪90年代,北京矿冶研究总院将自主研发的露天乳化炸药装药车与地面站技术成套转让给蒙古国,至今生产、使用情况良好。21世纪初,该院又在国内率先研制成功中小直径乳化炸药装药车,已经形成完整的BCJ系列,适用于露天、地下矿山开采及水利、水电工程各类装药爆破。

我国现场混装炸药发展总体情况

我国20世纪80年代引进美国埃列克公司现场混装乳化炸药、铵油炸药、重铵油炸药技术与装备以来,在相当长的时间内仅在少数几个大型露天矿山以炸药“自产自用”方式使用,用量很低。此时的乳化炸药混装车一直沿用引进时的技术,车载油水相溶液,在车上制乳。20世纪90年代中期,北京矿冶研究总院对该类技术再创新,研究设计了地面制乳、车载乳胶基质现场混合敏化的第二代乳化炸药混装车,并出口蒙古国和俄罗斯。90年代末,该院研制成功的适合于地下矿山的乳化炸药混装车,开启了现场混装技术的新纪元,同时也使混装车市场启动并快速升温。截至目前,我国已形成130个左右的现场混装炸药生产点,近400台各类现场混装炸药车(乳化车约150台左右),完成现场混装炸药90余万吨,占炸药总量的21%。

2我国乳化炸药现场混装车现状

乳化炸药现场混装车经历了三个发展阶段,也称为三代发展技术。第一代为车上制乳、高温装药方式,第二代为地面制乳、高温装药方式,第三代为地而制乳、常温装药方式。在我国,这三代技术均有应用。

2.1  车上制乳、高温装药方式

这种方式是装药车装载水相、油相和敏化剂,行驶至爆破现场,在现场乳化、敏化、泵送至炮孔,实现炸药装药。该类装药车除原材料储存箱体外,还有水相、油相计量输送系统,乳化器、敏化器、乳胶输送泵等设备及其自动控制系统,如图1所示。每装一个炮孔需要移动装药车1次,所有设备均需启停1次,装药车结构较为复杂,操作较为繁琐,炸药性能不够稳定。当班剩余硝酸铵溶液和油相材料均需输送回地面站的储罐内保温,避免在车上结晶。

 22116441.jpg

该类装药技术的乳胶基质含水量较高,一般在17%以上,油相以柴油为主,乳胶基质温度在70℃以上,乳胶基质流动性好、黏度较低,可直接经过输药软管泵送至炮孔完成装药。为了弥补高含水量带来的炸药能量的降低,有时需要添加10%~20%的颗粒硝酸铵或ANF0。此类方式是以最早引进美国IREC0公司的技术为原型改进生产的,生产企业主要是山西惠丰特这种汽车有限公司,使用企业有德兴铜矿、南芬铁矿、葛洲坝易普力股份公司等较早应用装药车的企业。

2.2地面制乳、高温装药方式

与第一种方式相比,乳胶基质在地面站集中制备,配比的准确性、质量的稳定性大大提高,装药无料头料尾的浪费,爆破效果显著改善。乳胶基质不需冷却直接装入装药车或地面站的乳胶储罐,混装车装药时混入敏化剂,实现炸药的现场混装,其外观结构如图2所示。乳胶基质含水量大,使用温度高,流动性好,可直接泵送采送装填,也可采用“水环减阻”技术低阻力输送装填。

22116442.jpg

此类方式适合大型矿山自用或在矿山附近设立地面站,装药车仅为该矿山提供装药服务,其缺点为服务半径较小,需要使用耐温或加强型起爆器材,成本较高。北京矿冶总院早期转让给蒙古国的装药车即为该类装药方式,用于额尔登特铜矿预装药的装药爆破,使用情况良好。我国这类混装车的生产商还有山西惠丰、湖南金能等。

2.3地面制乳、常温装药方式

地面制乳、常温装药方式被称为第3代乳化炸药现场混装技术,是国内外乳化炸药技术的发展方向,易于实现乳胶基质大规模集中制备与远程配送,是炸药与爆破企业实现乳胶基质制备、运输、储存、装药爆破一体化服务的技术基础。该项技术采用“水环减阻”技术,可实现高黏度物料在小直径软管内的超长距离输送,降低现场混装车对低黏度、高流动性乳胶基质的依赖程度,与第一、第二代装药车相比,乳胶基质在较高黏度的情况下仍可使用小直径软管装药。较细的输药软管和较高的乳胶基质黏度使地下矿上向孔装药成为可能。输药软管直径可低于32mm,长度可达120m,用于露天矿山无需频繁移动装药车,只需牵拉软管到可及的炮孔即可,如图3所示。该技术能很好地应用于路况条件差、装药车不能到达但输药软管可及的爆破现场。还可装填地下矿中小直径水平与上向炮孔,可满足上向炮孔深度40m装药。乳胶基质用于地下矿山开采或隧道、硐库开挖时(如图4所示),其配方中水含量为13%~17%,用于露天矿山时水含量大于l7%,具有储存期长、常温使用、可使用普通起爆器材、剩余物料不需返回地面储罐等技术特点。

 22116443.jpg22116444.jpg

该类技术以北京矿冶研究总院的BCJ系列乳化炸药装药车为代表,国内其他几家研发单位也已开展相关技术研究,发展势头强劲。

2.4我国现场混装乳化炸药质量、安全控制技术

混装车控制系统一般由PLC可编程控制器,温度、压力、流量传感器等组成,通过自动控制油相、水相流量,乳胶基质与敏化剂流量比例实现现场混装炸药的质量控制。控制系统一般可实现单孔装药量设置设备启动与自动停止功能,同时累积记录总的装药量,满足基本的炸药装填需要。

混装车设有安全联锁保护报警系统。通过在线监测压力、温度、流量,一旦超出正常工作范围,系统将报警并停机保护,确保装药过程安全。为避免自动控制仪器仪表故障造成的保护失灵,北京矿冶研究总院设计了系统开机自检功能,开机时首先自行检测温度、流量、压力等传感器状态,如果检测到传感器状态异常,系统将弹出故障原因,无法进入装药界面,以便及时排除故障。

按照工信部和公安部要求,混装车设计有动态信息监控与自动上报功能,用于监控装药车作业的地理位置、装药量等信息。

3我国乳化炸药现场混装技术发展趋势

3.1  向数字化智能化方向发展

利用现代自动控制技术、信息化技术,实现混装车运行状态参数的远程监控,具有故障自诊断与报警保护功能,确保混装车运行安全、混装炸药质量稳定;利用GPS卫星定位技术实现混装车工作区域限定,只有到达指定区域(合法的爆破场地)才可启动装药功能,避免混装车被非法利用,确保社会公共安全。井下混装车朝着智能化方向发展,实现自动寻孔、自动送管、自动探知送管到位并自动装药、自动退管,最终实现炸药装药的无人化。

3.2结合爆破设计实现与岩性的匹配

现场混装技术最大的优势就是炸药的密度、爆速甚至炸药品种可以现场调整,这为实现炸药与岩性的匹配提供了技术支撑。先进的钻机随钻参数检测与存储技术与混装车密度、爆速智能调节技术结合个性化爆破设计,实现炸药性能甚至炸药品种与岩性最佳匹配,从而降低爆破成本,提高爆破效果。系列化、具有一定能量密度梯度的炸药配方与混装车相关控制技术是炸药与岩性匹配的关键技术。

3.3  乳胶基质大规模集中制备与远程配送

研究高端乳化剂技术,开发流动性好、储存期长、抗颠簸振动好的大产能乳胶基质生产技术与成套设备,研究乳胶基质大规模存储、运输技术与装备并给予合理的政策保障,实现乳胶基质的大规模集中制备与远程配送是乳化炸药现场混装技术的又一发展趋势,对优化我国现场混装炸药合理布局,克服目前小散低的问题具有重要意义。

参考文献

[1]汪旭光.乳化炸药[M].2版.北京:冶金工业出版社,2008:407~408.

[2]熊代余,李国仲,等.BCJ系列乳化炸药现场混装车的研制与应用[J].爆破器材,2004(6):12~16.

[3]刘俊龙,张东升,等.加快现场混装炸药行业标准体系建设推动我国爆破装备技术的发展[J].国防技术基础,2009(7):14~19.

摘自《中国爆破新进展》


返回顶部

返回顶部