工业炸药现场混装系统的新进展.pdf

8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第3 期 工业炸药现场混装系统的新进展。 韩修栋熊代余查正清李国仲史良文任斌龚兵 北京矿冶研究总院 北京，l o 0 0 4 4 [ 摘要] 文章概述了工业炸药现场混装系统较传统工厂的一般优势，评述了国内外几种车的特点与存在的问 题，指出了M E F 乳化基质制备站加B c J 系列装药车模式的炸药现场混装系统技术的独到之处，描述了此系统的最 新进展情况。 [ 关键词]工业炸药现场混装系统乳化基质制备站系列装药车 [ 分类号] T I Y 2 3 5 ．2 1 l 工业炸药现场混装系统概述 工业炸药现场混装系统通常是指乳化炸药、重 铵油炸药、铵油炸药在爆破工地现场制备、现场装 药，或在地面站 固定式或移动式 制备好基质，装 药车载到工地现场混合、装药的一种集成系统。它 在西方国家已演变为工业炸药的主导生产方式，甚 至连非洲国家也采用了类似的现场混装模式。我国 在这方面尽管部分作业场所不完全适合现场混装系 统，但客观上起步晚、发展慢，到目前为止，包装型炸 药仍然是我国工业炸药的主流。应该承认，我国工 业炸药与爆破作业在发展方向、发展模式、发展理念 等方面要与国外接轨还有一段路要走。目前，国内 的业内人士，特别是主管部门已认识到并达成共识 工业炸药现场混装的经济性、便利性、安全性都是目 前模式 传统固定工厂生产，再经运输、储存到现场 装填 所无法比拟的，是工业炸药发展的一个方向， 它的广泛应用必将推动工业炸药生产、爆破作业一 体化的进程。因此，工业炸药现场混装已被列为民 爆器材行业推广发展的重点。民爆行业协会还组织 专门研讨会来推动此项工作。表l 以乳化炸药为 例，将现场混装系统与传统固定工厂作一详细比较 说明。 2 国内外炸药现场混装系统的现状 1 9 8 6 年，德兴铜矿、南芬露天矿、长治矿山机械 厂等相继从埃利克公司引进当时国际一流水平的乳 化炸药、重铵油炸药、铵油炸药现场混装系统，其中， 在各矿山广泛应用的是重铵油炸药车，与下述公司 的现场混装车 s i t em i xs y s t e mt r u c k 简写S M S 基本 相同。这种车作业过程是车载地面制备好的油水 相溶液以及多孔粒硝铵、柴油、添加剂在爆破工地现 表1 乳化炸药现场混装系统的一般优势 场制药、现场装填，它既可生产重铵油炸药，又可生 产乳化炸药。勿容置疑，这种型式的S M S 现场混装 系统的引进推动了矿山采掘生产作业的技术进步， 相关作业工序的生产效率和装备水平获得大幅度的 提高。 随后人们发现此种混装系统存在很多问题 1 乳化基质制备在移动中进行，移动时崎岖 不平的爆破现场会使混装车内各组件被强烈振动， 从而导致设备运转不稳定。常见的现枭是产生大 量的料头 没成乳 无法处理，只好丢弃污染矿山； 流量计极易跑偏造成计量不准，制备的乳化基质可 能在几个小时内即析晶、破乳；严重时在制乳过程中 会突然出现水相溶液渗出、直接流人炮孔，此时很容 收穑日期2 0 0 9 - 1 2 ．1 9 作者简介韩惨栋 1 9 6 3 一 ，男，高级工程师，从事工业炸药研究、推广工作。E n l a i l b e z l h x d 8 i n 山啪 万方数据 2 0 0 9 年6 月工业炸药现场混装系统的新进展韩修栋等 易拒爆。 2 设备先天缺陷较多。常见的现象是油、水 相过滤系统不完善，经常发生杂质卡住流量计而导 致配比不准的问题；取力器控制系统故障率高，润滑 系统和发动机自动排空气系统不完善；水相溶液仓 和干料仓设计不合理，分别存在积料太多和经常堵 仓等现象，导致有的矿山被迫摘掉干料仓放弃重铵 油炸药，只生产最低威力的乳化炸药。对日常维护 保养极其苛刻。 3 工艺和配方先天缺陷较多。常见的现象 是油水相储存间要经过严格保温处理，受工况和气 候条件影响比较大，季节转换时炸药的性能极不稳 定；只能生产低威力配方；乳化基质人炮孔温度太 高，需配套耐高温的高强度导爆管雷管；只能用在炮 孔直径大于1 5 0i l m l 的作业场所，限制了它的应用范 围。 国内的一些科研院所、大公司也先后自行开发 了几种型式的混装车，因存在这样或那样的问题都 中途夭折。 国外的民用爆破器材生产商像D y n oN o b e l 、O R ． I C A 、A E L 、G u l fo i lC o r p o r a t i o nL i m i t e d 大多有自己的 炸药现场混装系统。下面综合介绍一下国外炸药现 场混装系统现状。 主要有四种型式 1 可泵送车 r e p u m pt r u c k s 。这种车通常只 载二组分乳化基质 取自地面站 和硝酸铵或铵 油，也有带发泡剂的型式，还有在车上给多孔硝酸铵 喷油的形式。不管何种结构，乳化基质中铵油的最 大掺入量不超过3 0 ％，以便掺混物可泵送，并能用 软管送到炮孔中。该种车最初从车载5 7 t 的车型 做起，目前已自成体系，载量从井下l t 的小型装药 车到地面三轴或四轴1 4 t 的大车型，既有能装纯乳 化基质的车型，也有能装乳化基质和铵油混合物的 车型。通过一种装置使输送阻力大大下降，泵送得 以顺利进行。这种车的优点是一旦校准后，操作非 常简单，仅是“开”或“关”而已，但料仓必须定时彻 底清理，否则，长出的硝铵晶体会降低产品的储存 期、堵塞泵和阀。 2 螺旋式装药车 a u g e rd i s c h a r g et r u c k 。这 种车可将铵油、乳化基质／铵油混合物高速装入炮孔 中。乳化基质比例可从0 5 0 ％，根据需要乳化基 质可敏化。此种以铵油和螺旋为基础的车非常灵 活，如果单装铵油，仅用硝铵仓和底螺旋，底螺旋将 物料排到垂直螺旋，垂直螺旋再排到顶部的水平螺 旋。乳化炸药出现后，人们在车上又加了一个乳胶 箱，通过螺旋与铵油混合生产出重铵油炸药，乳胶比 例可达5 0 ％。顶螺旋可放在车箱体的上部，也可放 在侧面，液压控制转向。底螺旋可在车后部出料，也 可在前部出料。此种车装药效率高，适应性强，缺点 是碰到水孔时则比较麻烦。 3 三功能车 t r i p l et h r e a tt r u c k 。这种车将可 泵送车和螺旋式装药车的功能相结合，因此更复杂。 它除了具有正常的排料螺旋外，还配有卷筒、泵和润 滑系统，具备生产乳化炸药、重铵油炸药、铵油炸药 三个品种的功能，车内的控制柜控制各品种相互切 换。该车在正常为干孔装料时，还可为水孔装填重 铵油炸药，缺点是附加功能增加了初期费用和保养 工作量，频繁的启动和关闭产生浪费。 4 现场混装车 s i t em i xs y s t e mt r u c k 。这种 车载有多孔硝铵、燃料油、热硝铵溶液、添加剂，可现 场制乳。它早期用来现场制造和装载水胶炸药，适 当改造后，成为现在的这种车型，它还可掺人铝粉、 微珠、珍珠岩等干料。油、水相分别计量后，进入乳 化器，出来的热乳化基质在混合器中再与干料 典 型比例2 5 ％- 4 0 ％ 和添加剂混合，然后泵人炮孔。 这种车的优点是不存在储存期问题，可按用户要求 定制炸药性能。缺点是结构和操作复杂，油水相溶 液要不停搅拌，水相溶液还要保温，校准要精确，要 严格按操作规程办，否则炸药性能会产生大波动。 四种典型车制药的最小装填炮孔直径和爆速见 表2 。 表2 四种典型车制药的最小 装填炮孔直径和爆速 针对S M S 系统存在的问题，国内外的业内人士 都寻找对策。国内在此基础上作了很多改进，但各 使用单位之间效果参差不齐，很多单位已失去耐心。 国外在2 0 世纪9 0 年代后期已逐步淘汰了s 暾s 系 统，发展成地面集中制备乳化基质，然后车载乳化基 质、发泡剂或带干料混合后装填人炮孔的分散装药 体系。由此国内权威人士把此阶段称为第二代现场 混装技术，此前称之为第一代现场混装技术。 3 M E F 乳胶基质制备站与B C J 系列装药车技术 无论第一代现场混装技术还是第二代现场混装 技术，都偏重于中、大直径炮孔的爆破作业。北京矿 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第3 期 冶研究总院炸药与爆破所、北京星宇惠龙科技发展 有限公司在此基础上，侧重于中、小直径炮孔的爆破 作业需要，推出了M E F 乳化基质制备站加B C J 系列 装药车模式的炸药现场混装系统技术，它不但秉承 了第二代现场混装技术的各种优势，而且有很多创 新点，适合各种工况的爆破作业，完全可实现“集中 制药，远程配送”。 M E F 乳胶基质制备站分移动式和固定式移动 式是将动力、油水相制备、连续乳化、冷却、自动控 制、安全监控6 个单元集成在2 台封闭型半挂车上， 具备固定式工厂的全部功能，半挂车底盘上设计有 前后支腿，可以临时固定，需要移动时可由牵引车牵 到作业现场，快速组装后即可生产。而爆破工程结 束后，收起支腿就可由牵引车移动，到达新的爆破工 地。因此，移动式乳胶基质制备站可看作一个“流 动的乳胶基质制备厂”；固定式乳胶基质制备站则 是将6 个单元集成在一个固定工房里。 M E F 乳胶基质制备站具有以下特点 I 产能 大，单班作业可达1 5 0 0 0 t ／年以上，且制备的乳胶基 质在5 0 ℃左右。 2 灵活机动，可生产不同威力、不 同粘度、适合于不同作业条件的基质，基质稳定抗颠 簸，能适应长途配送的需要。 3 由于可按防火规 范建设，因此占地面积小，辅助设施、基础建设量小， 建设周期短、投资少。 4 移动式更有利于环保和 生态保护，无永久性建筑或设施，当工程结束，地面 站也随之离开。 M E F 乳胶基质制备站比较突出的特点是冷却 系统高效、合理。制备站由于空间有限，要求冷却系 统不光高效率，而且要体积小。目前国内固定工厂 生产乳化炸药时大致采用8 种冷却方式，在这8 种 方式中钢带喷淋式效果最好，但由于此种方式占地 面积大，地面站是无法采用的。为此，北京矿冶研究 总院采用自行研制的强化冷却器，此冷却器具有结 构紧凑，传热面积大等优势，可满足1 0 t ／h 产能要 求。 B c J 系列装药车是由行驶底盘与炸药混装上盘 组成，包含汽车底盘及动力、基质储存与输送、添加 剂储存与输送、基质连续敏化与装填、液压及其控 制、电器与自动控制等6 个单元。 工作过程是在地面站装载乳化基质及敏化剂 后，驶入作业现场，设定炮孔装药量后，P I E 单元自 动启动各单元协同动作，自动完成每个炮孑L 的装填 作业，装药效率可调。表3 是几个典型B C J 装药车 设备参数。 B C J 装药车比较突出的特点是 1 装药软管细 D 3 2 m m 、质量轻，现场易于拖动和炮孔切换。 2 输送距离长，特别有利于上向孔和垂直面爆破。 3 独特润滑机构，低阻力输送乳化基质，管端敏化 后进炮孔。 4 操作简单，基本无故障。 5 取得了 工信部、国家发改委标准汽车公号，完全可在当地车 管所上牌照，可上路行驶。 表3 几个典型B C J 装药车设备参数 指标B C J - 2 ，B C J - 4B C J - 3 B C J ．5 乳胶箱容l ／t 装药速影 k g m i n _ 计量误差／％ 装填孔径缈 l 1 5 5 0 2 ≥2 5 7 0 上毳套耍繁炮 ∞柏柏 雾约夏早7o ．9 5 ．1 ．2 0 1 ．0 5 ．1 ．2 5o ．9 5 ．1 ．2 0 。 g ‘e l 。 斑麓装填距 8 08 08 0 魏装填距 3 03 03 0 整车外型尺铰接式或 9 4 0 0 2 4 5 01 2 0 0 1 2 0 0 寸／m m标准式 3 2 8 01 0 0 0 ⋯盘獗 ／5 7 3 8 8 0 ‰豁尹藉惑1 M外Pa／10M P a 汽车底盘 内 ⋯含 毒二一。接风动 外 。” 液压 底盘规格 一 三桥后驱 一 底墨型、离地间 一2 9 8一 渺m i l l 飘爬坡能2 5 ．o 4 7 ．3一 盘篓驴大功囊3 接动8 0 V ／力电1 5 k V 1 9 1一 璋y k W源 ⋯ 扭失眇 N ．m 一1 6 0 0 1 7 0 0一 曼高车影，一7 0 一 k m h - I 4 应用实例 M E F 乳胶基质制备站与B C J 系列装药车技术 在国内外已得到广泛的推广应用，国外有俄罗斯、蒙 古，国内有神华集团、鞍钢、江西铜业集团、唐钢等多 家集团公司以及多家爆破器材工厂。 鞍钢自上世纪9 0 年代一直使用地面制油水相 溶液、现场制乳 S M S 的第一代现场混装系统，极大 地推动了鞍钢矿山的采掘生产作业的技术进步，相 关作业工序的生产效率和装备水平获得大幅度提 高。但使用过程中，拒爆、爆后挖出残药现象一直到 现在也没有解决，干扰了矿山正常生产秩序。 ∞3 - 2 巧 _ 好 巧 ～ 观 班 m 0 以 。 娩 渺 “ “ ≥ m ● 万方数据 2 0 0 9 年6 月工业炸药现场混装系统的新进展韩修栋等 2 0 0 7 年，鞍钢在大连石灰石新矿投资引入M E F 乳胶基质制备站与B C J 系列装药车，见图l 、图2 。 地面站的产能达到1 0 t ／h ，装药车的装药速度达到 2 5 0 k g ／m i n 。一年的生产应用表明，该现场混装系统 炸药性能稳定、无拒爆和残药发生，爆破效果良好， 并且操作和维护简单。 图1 移动式M E F 乳胶基质制备站 图2B C J - 3 装药车 该公司计划下一步将大规模引入新一代的现场 混装系统，改造剩余的地面站，逐步淘汰第一代现场 混装系统。 5M E F 乳胶基质制备站与B C J 系列装药车技术 的新进展 I B C J - 3 双装药系统装药车。在B C J - 3 基础 上，开发出用同一液压动力驱动二套独立的装药系 统，而且它们之间互不影响。双套系统的优势是效 率几乎增加一倍，装药半径增加一倍。 2 B C J 一5 M 井工煤矿专用车。该车外型尺 寸2 1 0 0 r a m 1 3 0 0 r a m 1 3 0 0 r a m ，一次装载量1 ．3 t ， 置于井下矿车或工程车上。工作动力取自井下液压 站，无电火花产生，对于有上向孔，特别是超深上向 孔的预裂爆破非常适用。可实现快速耦合装药，降 低爆破费用。 3 海上爆破一体化作业船。该船是专为海港 航道疏浚进行水下炸礁设计、建造的。它是集水下 钻孔、乳胶制备、装药爆破多功能于一体的海上炸礁 作业平台。可抗击海浪，避免水下泥沙回填，实现水 下耦合装药，达到快速装填，提高爆破作业效率。船 上配有柴油发电机、柴油锅炉提供动力，另有硝铵、 油相材料、淡水箱，3 台装药车带6 套装药系统可同 时工作。 4 多功能装药车。针对很多爆破作业现场不 同季节炮孔含水差异大，即使同一季节不同炮孔之 间含水差异也较大的现状，在同一车上载有乳胶基 质、发泡剂、多孔粒状硝铵、柴油，可按现场爆破作业 需要随时提供乳化炸药、重铵油炸药、铵油炸药，并 可在它们之间随时切换，极大方便现场爆破作业。 6 结束语 由此可见，M E F 乳化基质制备站加B C J 系列装 药车模式的第三代现场混装系统，除具备上述乳化 炸药现场混装系统的一般优势外，其独到之处是 1 所制的炸药稳定可靠，对0 1 5 r a m 以上的炮 孔均可应用，使此种现场混装系统应用范围几乎可 涵盖所有的爆破作业工程。 2 乳化基质和发泡剂只在出装药软管端头 时，二者才混合一体进入炮孔，所以安全与质量是可 以保证的。 3 常温乳化基质不光利于取消昂贵的高强度 导爆管雷管，还利于灵活机动地组织施工。 4 充分考虑到国内矿山现场作业条件，可抗 颠簸，适应长距离运输，可在8 0 m 作业半径、3 0 m 高 程内 含炮孔深度 任意装填，适应性强。易于操 作、维护和保养。 5 为“集中制药，远程分级配送”奠定基础。 N e wD e v e l o p m e n to fI n d u s t r i a lE x p l o s i v eS i t e m i x i n gS y s t e m B A NX i u d o n g ，X I O N GD a i y u ，Z H AZ h e n g q i n ，UG u o z h o n g ，S H IL i a n g w e n ，B E NB i n ，G O N GB i n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y B e i j i n g ，1 0 0 0 4 4 [ A B S T R A C T ] A d v a n t a g e so fi n d u s t r i a le x p l o s i v es i t e m i x i n gs y s t e mc o m p a r i n gw i t ht h et r a d i t i o n a lp l a n t 惴s u m m a r i z e d i nt h i sp a p e r ，t h ea d v a n t a g e sa n df l a w so fs e v e r a lt y p e so fs i t e m i x i n gs y s t e mW a Sc o m m e n t e d ，a n dp e c u l i R t “ a d v a n t a g eo f s i t e m a r e ss y s t e mw h i c hc o m b i n eM E Fe m u l s i o ns t a t i o na n dB C jl o a d i n gt r u c kW a Sp o i n t e do u t ．T h i sr l 删d e v e l o p m e n to f t h es y s t e mw a sd e s c r i b e d ． [ K E YW O R D S ] i n d u s t r i a le x p l o s i v e ，s i t e - 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