散裝乳化炸藥地下裝藥車在Kinsenda銅礦斜坡道工程中的應(yīng)用

尹　健，漳立永

（銅冠礦建剛果<金>有限公司，安徽銅陵244000）

散裝乳化炸藥地下裝藥車在Kinsenda銅礦斜坡道工程中的應(yīng)用

尹健*，漳立永

（銅冠礦建剛果<金>有限公司，安徽銅陵244000）

隨著無軌設(shè)備在地下礦山的推廣使用，以及20世紀80年代前后乳化炸藥的迅速崛起，加拿大、瑞典、南非等礦業(yè)發(fā)達國家為適應(yīng)其大型地下礦山開采作業(yè)的需要，研制并推廣使用了散裝炸藥地下裝藥車，且相關(guān)產(chǎn)品已形成系列化。自20世紀80年代初始，國內(nèi)多個設(shè)計單位先后研制了多種類型的地下裝藥車，并在一些地下礦山使用，推動了國內(nèi)裝藥車技術(shù)的發(fā)展，但是與發(fā)達國家相比尚存有較大的差距，尤其在掘進作業(yè)中小直徑炮孔裝藥車方面。2013年銅冠礦建股份有限公司在承建的南非Metorex公司剛果（金）Kinsenda銅礦斜坡道工程掘進施工過程中，與南非AEL公司合作，成功引進和應(yīng)用了散裝乳化炸藥地下裝藥車技術(shù)，提高了爆破作業(yè)效率，加快了施工進度，取得了良好的效果。

乳化炸藥；地下礦山；斜坡道；裝藥車；掘進；爆破

隨著鑿巖臺車、鏟運機、礦用卡車等地下無軌設(shè)備的推廣使用，以及20世紀80年代前后乳化炸藥的迅速崛起，加拿大、瑞典、南非等礦業(yè)發(fā)達國家為適應(yīng)其大型地下礦山開采作業(yè)的需要，研制并推廣使用了散裝炸藥地下裝藥車，且相關(guān)產(chǎn)品已形成系列化。我國散裝炸藥地下裝藥車的使用，始于20世紀80年代初長沙礦山機械廠BC-1、BC-2型地下裝藥車的研制及其工業(yè)化試驗，之后國內(nèi)多個設(shè)計單位先后研制了多種類型的地下裝藥車，如馬鞍山礦山院研制的DZY220型銨油炸藥地下裝藥車、長沙礦山研究院研制的JFZ600型銨油炸藥地下裝藥車、北京礦業(yè)研究總院研制的BCJ-4型地下乳化炸藥裝藥車[1]，并在一些地下礦山使用，推動了國內(nèi)裝藥車技術(shù)的發(fā)展，但是與發(fā)達國家相比尚存有較大的差距，尤其在掘進作業(yè)中小直徑炮孔裝藥車方面。

2013年銅冠礦建股份有限公司在承建的南非Metorex公司剛果（金）Kinsenda銅礦斜坡道工程中，與南非AEL公司合作，成功引進和應(yīng)用了散裝乳化炸藥地下裝藥車技術(shù)，提高了爆破作業(yè)效率，加快了施工進度，取得了良好的效果。

1　散裝乳化地下裝藥車簡介

散裝乳化炸藥地下裝藥車是集乳化炸藥原材料運輸、混制及裝填于一體的井下特種無軌機械設(shè)備，通常在地表設(shè)有與之相配套的地面貯存站。地面貯存站主要用于貯存乳化基質(zhì)和敏化劑等乳化炸藥原材料。地下裝藥車與地面貯存站共同組成散裝炸藥的貯存、運輸、混制及裝填的地下機械化裝藥系統(tǒng)，與常規(guī)的人工裝藥相比，具有如下優(yōu)勢：

（1）機械化程度高，可以提高工作效率，降低工人勞動強度。

（2）安全可靠。裝藥車料倉內(nèi)盛裝的不是成品炸藥，而是炸藥的原料原材料；只有當(dāng)原材料在現(xiàn)場混制裝入炮孔、發(fā)泡10～20min后才在炮孔中形成炸藥；地面貯存站只是存放非爆炸性原材料或者非爆炸性的半成品，而非具有爆炸性的炸藥，取代了炸藥加工廠和火藥庫，既降低了風(fēng)險等級，也減少了地表設(shè)施建設(shè)費用。

（3）容易裝填。散裝炸藥產(chǎn)品的炮孔裝填流暢均勻，不同于包裝好的炸藥產(chǎn)品，在手工裝藥時會出現(xiàn)的藥包卡孔現(xiàn)象[2]。

（4）節(jié)約成本。與傳統(tǒng)的藥卷裝藥方式相比，散裝炸藥的耦合性明顯提高，可改善孔網(wǎng)參數(shù)的設(shè)置，減少炸藥的使用量，節(jié)約成本。

（5）自動化程度高，裝藥車設(shè)有PLC控制箱，可實現(xiàn)全過程的控制，具有裝藥量的現(xiàn)場設(shè)定、孔數(shù)單孔裝藥量記憶及裝藥量累加功能，計量準確，裝藥效率高。

2　Kinsenda銅礦斜坡道工程概況

2013年銅冠礦建股份有限公司承建的南非Metorex公司剛果（金）Kinsenda銅礦斜坡道工程為礦山基建的關(guān)鍵工程之一，斜坡道設(shè)計凈斷面為5m×5m，坡度為8°，從地表至209mL中段之間的斜坡道長度約1550m，巷道根據(jù)圍巖情況的不同而采取鋼支架、錨網(wǎng)或錨網(wǎng)噴等不同的支護型式。斜坡道掘進施工采用無軌設(shè)備機械化施工，其中鑿巖設(shè)備采用的是瑞典阿特拉斯產(chǎn)S1D鑿巖臺車，鉆鑿直徑45mm炮孔。

根據(jù)剛果（金）有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，以及當(dāng)?shù)氐膶嶋H社會治安情況，現(xiàn)場提供的炸藥為散裝乳化炸藥，炸藥生產(chǎn)商為南非AEL Mining Services公司（簡稱AEL公司）；另在合同中已約定：散裝炸藥地面貯存站由業(yè)主負責(zé)提供，而地下裝藥車則由承包商自行解決。

3　散裝乳化炸藥的選擇

南非AEL公司是在非洲一家較為有名的爆破器材供應(yīng)商，其生產(chǎn)的炸藥產(chǎn)品已經(jīng)系列化，目前生產(chǎn)的散裝乳化炸藥主要有UG100系列、UG200系列。根據(jù)乳化基質(zhì)及敏化劑的不同，UG100系列分為UG100乳化基質(zhì)炸藥和UG100S乳化基質(zhì)炸藥，UG200系列分為UG200乳化基質(zhì)炸藥和UG201S乳化基質(zhì)炸藥，具體詳見圖1。

圖1　散裝乳化炸藥類型圖

根據(jù)剛果（金）有關(guān)法律要求，結(jié)合現(xiàn)場的鑿巖工藝，選擇的散裝乳化炸藥為配GS15敏化劑的UG200乳化基質(zhì)炸藥，其有關(guān)性能參數(shù)如下：

（1）傳爆能量（100MPa）2.3MJ/kg；

（2）相對有效能量（在100MPa壓力下，與ANFO相比）82%；

（3）相對體積強度（在100MPa壓力下，與ANFO相比）117%；

（4）3乳化基質(zhì)密度1.41～1.47g/cc，敏化劑密度1.00～1.15g/cc；

（5）爆轟速度3700～5000m/s；/段落>

（6）防水性能優(yōu)良，達到7天；/段落>

（7）地表存貯時間及溫度：乳化基質(zhì)6個月，敏化劑3個月，溫度0℃～40℃。

4　散裝乳化地下裝藥車的選擇及改造

南非AEL公司除了提供炸藥等產(chǎn)品外，還能提供地下裝藥車等設(shè)備，或者根據(jù)客戶要求而提供技術(shù)服務(wù)。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，AEL地下裝藥車的配置已實現(xiàn)了模塊化，主要包括牽引車和裝藥泵兩個模塊。牽引車模塊是地下炸藥車的動力提供模塊，其不僅承擔(dān)將炸藥泵模塊的運輸，還為炸藥泵模塊提供工作動力；裝藥泵模塊主要作用是散裝炸藥原材料的存儲、混制及炸藥裝填進入炮孔內(nèi)。表1為推薦的模塊配置表，用戶可根據(jù)需要進行靈活的選擇和調(diào)整。

表1　裝藥車模塊推薦配置表

根據(jù)AEL公司所提出的技術(shù)要求，考慮到現(xiàn)場已有的一臺銅冠機械生產(chǎn)的UC-1型升降平臺車可改造為牽引車，為減少設(shè)備采購成本，銅冠礦建股份有限公司決定：（1）選擇并購置AEL公司生產(chǎn)的裝藥泵；（2）改造UC-1型升降平臺車，使之成為地下裝藥車的牽引車。

4.1裝藥泵的選擇

裝藥泵主要由原材料存儲箱及水箱、乳化基質(zhì)泵送系統(tǒng)、敏化劑泵送系統(tǒng)、混料敏化系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。原材料存儲箱及水箱主要包括乳化基質(zhì)存儲箱、敏化劑存儲箱、潤滑水箱、沖洗水箱；乳化基質(zhì)泵送系統(tǒng)采用螺旋泵或活塞泵輸送，泵自身裝有壓力保護裝置，對輸藥壓力設(shè)有超壓、欠壓保護；敏化劑泵送系統(tǒng)采用柱塞式計量泵，通過流量計和管路中的電磁閥控制敏化劑的加入量；混料敏化系統(tǒng)通過裝藥軟管上專用混合器實現(xiàn)敏化劑同乳化基質(zhì)的充分輸送、混合、敏化；控制系統(tǒng)采用PLC單片機、電液比例閥、壓力傳感器等控制、監(jiān)控部件，對整個裝藥系統(tǒng)進行控制，對輸入速度、輸入量進行控制，并對各關(guān)鍵點進行實時監(jiān)控。

裝藥泵是地下裝藥車的核心模塊，其安全性對使用操作過程極為重要的，因此裝藥泵設(shè)有多道安全保護裝置，主要包括：（1）減壓塊；（2）壓力傳感器；（3）泄壓閥；(4）緊急制動按鈕；(5）乳化基質(zhì)箱體安全玻璃；(6）PLC延時啟動，延時時間10s；(7）PLC自動計時停機，時間2.5min。通過前述各種安全裝置，實現(xiàn)了各關(guān)鍵部位超溫、超壓、斷料等情況下的安全保護，以及PLC自動控制系統(tǒng)的整車全面監(jiān)控和自動停車報警。

根據(jù)乳化基質(zhì)存儲箱的存儲量不同，裝藥泵分為0.75t、0.9t、1.5t、2t、2.5t、3t和4t等不同型號?？紤]到掘進過程中每次裝藥量，兼顧到后期采礦工程上向炮孔的裝填需要，以及UC-1型升降平臺車的發(fā)動機功率，裝藥泵選用可存儲1.5t乳化基質(zhì)的裝藥泵，乳化基質(zhì)輸送泵為螺旋泵，其工作流程詳見圖2。

圖2　裝藥泵工作流程圖

4.2升降平臺車的改造

UC-1型升降平臺車的發(fā)動機為德國道依茨DEUTZ公司產(chǎn)F6L912W型發(fā)動機，配置的變數(shù)箱為美國德納DANA公司產(chǎn)1201FT20321變速箱，輸出的液力可達到壓力160bar、20～100L/min。為滿足改造成為裝藥車的需要，依序進行了如下改造工作：

（1）拆除原設(shè)備配置的升降平臺；

（2）加工制作裝藥泵的底板平臺，并固定在車輛主承載梁上；

（3）將裝藥泵安裝在底板平臺上；

（4）在原設(shè)備液力傳矩器上用于控制升降平臺的輸出口與裝藥泵動力輸入接口之間，連接安裝液壓管路；

（5）對原設(shè)備的相關(guān)控制電路進行相應(yīng)改造。

通過上述改造，實現(xiàn)了與1.5t乳化基質(zhì)裝藥泵的有效配置，泵藥能力達到30～80kg/min。

5　應(yīng)用效果

2014年12月銅冠礦建股份有限公司在Kinsenda斜坡道掘進施工中，成功應(yīng)用了散裝乳化炸藥地下裝藥車裝藥爆破新工藝，爆破作業(yè)時間明顯縮短，爆破后巷道斷面滿足規(guī)范要求，大塊率明顯減少，取得了良好的成果。

[1]藏懷壯，李鑫，李國仲，龔兵，花寶玲.地下礦山炸藥裝藥車現(xiàn)狀與智能化發(fā)展[J].礦冶，2012（4）.

[2]孫偉博，邢軍，邱景平，宋守志.我國裝藥車的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].金屬礦山，2005（9）.

TD2

B

1004-5716(2016)11-0147-03

2015-12-23

2015-12-24

尹?。?972-），男（漢族），安徽桐城人，助理工程師，現(xiàn)從事機電技術(shù)工作。