现场混装乳化炸药车应用于地下矿山爆破装药研究

现场混装乳化炸药车应用于地下矿山

爆破装药研究

一、研究背景及意义

爆破作业是矿业生产和工程爆破各项作业中一项非常重要而又艰苦的工作，对作业环境和安全保证等方面的要求非常严格。从上世纪七十年代开始，随着铵油炸药、浆状炸药、乳化炸药等研制成果的迅速推广应用，由于这类炸药摩擦和冲击感度低，同时具有一定的流动性及优良爆炸性能，为炮孔爆破作业实现机械化装药创造了有利条件。国外相继推出了应用于露天和地下矿山爆破现场散装炸药混装车及装药器。在国内，长沙矿山研究院同期率先研制了地下矿用的中深孔粉状炸药装药器、露天矿用的浆状炸药现场混装车、露天乳化炸药混装车及其配套设备，从而开始改变了我国人工装药的落后面貌。

我国地大物博，自然环境千差万别，大孔径爆破的大型露天矿山较少，大部分的工程爆破和矿山采掘爆破使用的是中小直径炮孔，使得包装炸药、露天乳化炸药现场混装车的使用范围受到了较大限制。特别是地下矿山受作业条件限制，环境恶劣、工作空间小、装药劳动强度大、安全系数低，运输、爆破作业及劳动卫生要求高，尽快研制适用于复杂爆破作业环境条件的散装乳化炸药装药设备显得尤为重要。

工业和信息化部关于民爆技术发展的方向指明：我国工业炸药生产方式鼓励由固定地面生产线向现场混装作业方式发展；民爆行业十二五发展规划要求进一步优化产业结构，工业炸药向安全高效、系列化方向发展，着力发展乳化炸药和多孔粒状铵油炸药，大力发展现场混装和散装型产品，所占比例达到50%以上。然而，因为民爆技术发展的制约，我国原有工业炸药的生产和装药方式及设备已不能全面满足我国和谐民爆、安全民爆的发展要求，急需研发具有本质安全的炸药现场混装技术及装药设备。

使用散装乳胶基质、实现现场敏化和装填，不仅炸药生产成本大幅度降低、经济效益显著，而且由于乳胶基质感度低，其生产、运输、储存和使用的本质安全性将大幅度提高。大力推广乳化炸药现场混装技术和现场混装设备，是矿业生产和工程爆破行业发展的方向，是民爆生产朝着本质安全、高效发展的必然要求，是我国优化民爆产品结构、改善装药环境、减轻装药工人劳动强度，实现民爆行业“节能减排”、“减少碳排放”目标的根本技术途径。同时，乳化炸药现场混装技术和设备的应用有助于推进采矿作业实现机械化和自动化、矿山装备无轨化，并朝大型化发展，真正发展高效、智能和绿色矿山。

二、国内外现场混装技术研究现状及发展趋势

1.国外现场混装技术研究现状及发展趋势

在国外，自上个世纪五十年代铵油炸药诞生后，随之推出了多种型号混装车及装药器。瑞典、芬兰、美国及前苏联在六十年代开始研制并推广了铵油炸药混装车。浆状炸药出现后，使得现场混装炸药的技术得到进一步发展，不仅可在工厂混装，亦可在爆破工地现场混装。乳化炸药发明后，特别在美国，借鉴浆状炸药现场混装技术，很快形成了乳化炸药现场混装技术及配套设备。

从1982年开始，美国、澳大利亚、加拿大等西方国家陆续在露天和井下爆破作业使用了乳化炸药现场混装技术及混装车，且发展成为他们工业炸药的主导生产方式。乳化炸药现场混装是一种由固定或移动式地面站集中制备油水相溶液，混装车车载油水相溶液，在装药现场完成乳胶基质制备、敏化、装填的现场混装技术。

1990年以来，国外露天现场混装乳化炸药技术又取得了新的进展，发展了“乳胶基质远程配送与现场混装”的第二代露天现场混装乳化炸药新技术，且已逐步取代了第一代露天现场混装乳化炸药的生产工艺技术。这一新技术的主要进步表现在装药车不再运送炸药原料热溶液，改为运送乳胶基质半成品（即将车载乳胶基质从装药车上分离，车上配置乳胶基质贮仓、敏化剂罐和乳胶基质输送、敏化、装填等系统，将乳胶基质制备的油水相泵送、计量、乳化、自控系统移至地面固定厂房，实现乳胶基质的大规模生产，将乳胶基质视同氧化剂材料实行跨地区、跨

国界远程分级配送，然后在最终用户的爆破现场由乳化炸药现场混装车将乳胶基质装填进入炮孔、并在炮孔内敏化成为炸药），从而简化了整车保温系统与混装工艺，不仅可确保乳胶基质的质量更加稳定，而且使装药车的整车抗颠簸、抗冲击性能得以提高，可大幅提高装药车的综合作业效率，延长整车的使用寿命。目前，在欧美等国，现场混装散装乳化炸药用量达到市场份额的80%以上。

2.国内现场混装技术研究现状及发展趋势

与国外相比，虽然我国早在“六五”中期开始了乳化炸药的研究与应用，但直到八十年代初期，我国只有长沙矿山研究院一家从事乳化炸药现场混装技术的研究工作。在国家“七五”重大技术装备科研项目中，为从根本改变我国大型露天矿山人工装药的落后状况，提高爆破质量，适应高效率采矿的需要，长沙矿山研究院承担了“乳化炸药混装车及配套设备的研究”项目，经长沙矿山研究院与海南铁矿、湖北大冶铁矿等单位的协作攻关，先后研制成功了RHC微机自控乳化炸药混装车和RHC-12型乳化炸药混装车及地面站，并获得1991年国家科技进步二等奖，其中RHC-12型乳化炸药混装车及地面站成功应用于葛洲坝水电站、三峡水利工程和香港新机场的建设，取得了显著的经济及社会效益。

1986年我国从美国埃里克公司引进了乳化炸药混装车，由山西长治矿山机械厂进行消化吸收。从1991年开始，我国第一代露天现场混装乳

化炸药技术先后在南芬铁矿、德兴铜矿、平朔煤矿等国内大型露天矿山推广应用，但发展速度远不及发达国家。

九十年代以来，国内从事民爆研究的科研单位纷纷将乳化炸药现场混装药技术列为重点科研项目，近年由我国自主开发的基于“乳胶基质远程配送与现场混装”技术的露天现场混装乳化炸药技术及其装药车已获成功，如北矿院开发的MEF移动式乳胶基质制备站和BCJ系列乳化炸药混装车，长沙矿冶院研制的BCHR系列现场混装乳化炸药车等，其技术先进性与本质安全性受到业界的广泛认可，并在大型露天矿山得到了广泛发展和应用。但上述混装车（或装药车）的生产技术只适用于露天矿山中大直径炮孔装填无雷管感度乳化炸药，难以满足复杂环境下中小直径爆破装药，特别是地下矿山的的中深孔爆破作业。

对爆破作业人员来说，露天与地下爆破作业的一般区别只是爆破装药的炮孔直径大小不同而已，以露天和地下矿山为例，前者通常采用牙轮钻或潜孔钻钻凿较大直径的炮孔(Φ100mm以上)，后者的炮孔直径则较小(Φ35～Φ100mm)。众所周知，以乳化炸药为代表的现代工业炸药，装药直径对其爆轰传播影响很大，适合小直径炮孔爆破的炸药，应具备较小的临界爆轰直径和稳定的传爆性能；且地下现场混装乳化炸药技术也不是露天现场混装乳化炸药技术的简单移植，增加了乳胶基质的长距