陳勝倫

摘要：目前大塘礦井下爆破作業(yè)仍然以人工裝藥為主，裝藥效率低，爆破作業(yè)人員勞動強(qiáng)度大，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，炸藥流失安全風(fēng)險(xiǎn)高，裝藥效率及爆破的安全性難以滿足礦山高速發(fā)展的需求。爆破作業(yè)成了制約采礦效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)場混裝乳化炸藥在大塘礦井下爆破研究，可提高爆破作業(yè)效率和民爆物品管理的安全性、有效改善爆破作業(yè)環(huán)境、降低爆破作業(yè)勞動強(qiáng)度等。

Abstract： At present， the explosion operation in Datang mine is still dominated by manual charging. The charging efficiency is low. Other disadvantages of traditional manual charging include high workload， poor working condition， high risk of dynamite loss， and the insufficient charging efficiency and explosion safety. All these disadvantages failed to fulfill the need of the development of mining. Explosion operations have become a key factor for mining efficiency. The main disadvantages of manual charging， include safety of civil dynamite regulation， explosion efficiency， working condition， and workload， would be enhanced on a big scale with research on on-site mixed emulsifed dynamite explsion experiment in Datang mine.

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場混裝乳化炸藥;效率;安全

Key word： on-site mixed emulsified dynamite;efficiency;safety

中圖分類號：TU751.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0082-03

1? 背景

“工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)《民用爆炸物品行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向及目標(biāo)（2018年版）》的通知”指出，鼓勵開展現(xiàn)場混裝生產(chǎn)方式的高精度裝藥計(jì)量技術(shù)、在線參數(shù)檢測技術(shù)，鼓勵現(xiàn)場混裝技術(shù)與爆破技術(shù)相結(jié)合，開展相關(guān)優(yōu)化研究;鼓勵提升現(xiàn)場混裝生產(chǎn)方式信息化和智能化水平，實(shí)現(xiàn)上料、運(yùn)輸、混藥、裝藥等作業(yè)的全流程智能化管控。

司家營鐵礦采用現(xiàn)場混裝乳化炸藥進(jìn)行回采，經(jīng)過兩個多月的實(shí)踐，取得了良好效果，裝藥安全性明顯提高，現(xiàn)場作業(yè)人員勞動強(qiáng)度降低，爆破作業(yè)環(huán)境和現(xiàn)場空氣質(zhì)量得到改善。金川公司二礦區(qū)使用現(xiàn)場混裝乳化炸藥后，在開拓、采準(zhǔn)、回采等主要作業(yè)環(huán)節(jié)全面實(shí)現(xiàn)爆破裝藥機(jī)械化，減小工人的勞動強(qiáng)度，提高炮孔利用率和裝藥速度，大大減少了生產(chǎn)周期。酒鋼鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)2017年引進(jìn)了BCJ-41型井下現(xiàn)場混裝乳化炸藥裝藥車，進(jìn)行了近1年的生產(chǎn)試驗(yàn)，極大降低了工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率2倍以上，爆破效果穩(wěn)步提升。

而大塘礦井下爆破作業(yè)仍然以人工裝藥為主，裝藥效率低，一個回采作業(yè)面僅裝藥時間就要4個小時左右，爆破作業(yè)人員勞動強(qiáng)度大，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，炸藥流失安全風(fēng)險(xiǎn)高，裝藥效率、炮孔利用率和經(jīng)濟(jì)效益等均比較低。

基于上述原因，甕福磷礦大塘礦于2018年8月31日開展現(xiàn)場混裝乳化炸藥在井下推廣使用的動員會，并于2018年9月初開始實(shí)施。

2? 水平孔裝藥試驗(yàn)及研究優(yōu)化

2.1 試驗(yàn)前水平孔爆破基本情況

掘進(jìn)工作面采用平行空孔直眼掏槽，斷面尺寸4950mm*3932mm。

優(yōu)化前：布置空孔4個，孔徑110mm，掏槽孔、輔助孔、周邊孔共52個，孔徑50mm，每排爆破使用成品炸藥108kg，塑料導(dǎo)爆管雷管52發(fā)。

優(yōu)化后：布置空孔3個，孔徑110mm，掏槽孔、輔助孔、周邊孔共45個，孔徑50mm，每排爆破使用現(xiàn)場混裝乳化炸藥135.6kg，成品炸藥14.4kg，塑料導(dǎo)爆管雷管45發(fā)。（圖1）

2.2 優(yōu)化爆破效果

炮孔布置優(yōu)化完成后，按設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆孔，作業(yè)面巖性節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖石堅(jiān)固系數(shù)f=10。在穿孔過程中發(fā)現(xiàn)掏槽孔位置孔底出現(xiàn)涌水，掏槽孔有少量垮孔，重新進(jìn)行補(bǔ)孔;輔助孔、周邊孔成孔率較好。

鉆孔驗(yàn)收合格后，開始進(jìn)行水平孔爆破試驗(yàn)。此次總裝藥量150kg，其中成品炸藥14.4kg，現(xiàn)場混裝乳化炸藥135.6kg。爆后檢查工作面，發(fā)現(xiàn)本次爆破巷道成型較好，巖石塊度較大（塊度≦500mm），掘進(jìn)進(jìn)尺2.9m。

通過多次水平孔試驗(yàn)得出：在常規(guī)條件下，掘進(jìn)工作面爆破參數(shù)為，鉆孔數(shù)為51個（其中裝藥孔47個和空孔4個），孔深3-3.2m，空孔孔徑110mm，裝藥孔孔徑50mm，現(xiàn)場混裝乳化炸藥密度1.16-1.18g/cm3，平均裝藥量163.8kg（149.8kg混裝炸藥加14.1kg起爆藥包）。

通過現(xiàn)場混裝乳化炸藥爆破優(yōu)化后，與成品炸藥爆破相比，鉆孔數(shù)目平均從56個減至51個，掘進(jìn)進(jìn)尺從2.5m提高至2.9m，裝藥時間從60分鐘減少至45分鐘，爆破作業(yè)人員從4人減少至3人，效果較為理想。

3? 上向孔裝藥試驗(yàn)及研究優(yōu)化

3.1 上向孔裝藥設(shè)計(jì)基本情況

鉆機(jī)在拉底巷道中鉆上向孔，拉底巷道高3.5m，一個完整的底部塹溝一般鉆上向孔110個，每排孔11個，10排孔，排距1.5m，孔底距2-2.5m，單孔裝藥量24kg，礦量5130t，單排孔裝藥時間一般0.5小時左右，炸藥單耗為0.51kg/t。

3.2 上向孔裝藥試驗(yàn)過程

試驗(yàn)人員在經(jīng)過認(rèn)真分析研究，調(diào)整炸藥配方，進(jìn)行地表模擬試驗(yàn)。將PVC管固定在立柱上模擬上向孔，PVC管上部接入一根水管引入自來水模擬井下潮濕環(huán)境，然后進(jìn)行90°上向孔裝藥模擬試驗(yàn)，炸藥不掉落。上向孔裝藥時，在輸藥管口部安裝一個直徑60mm左右的托盤，通過螺紋固定在輸藥管上，裝藥前先使用炮棍檢驗(yàn)炮孔深度、是否存在堵孔現(xiàn)象，將堵孔處理完成后，將輸藥管放至孔底，開始裝藥，負(fù)責(zé)拖動輸藥管的爆破人員在感受到輸藥管一端的推力后，緩慢拖動輸藥管，直至裝藥完成。采用這種裝藥方法裝藥，炸藥無掉落，解決了上向孔裝藥掉落的問題，切割天井爆破取得良好的裝藥效果。

4? 下向孔裝藥試驗(yàn)及研究優(yōu)化

4.1 下向孔爆破基本情況

每個礦房下向孔爆破主要分為切割天井爆破和礦石回采爆破，中采區(qū)采用反井鉆機(jī)鉆鑿形成切割天井，北采區(qū)采用切割天井一次爆破成井技術(shù)形成切割天井。

4.2 試驗(yàn)情況

4.2.1 切割天井

采用中深孔臺車自上而下鉆鑿平行鉆孔，切割槽中布置一個中心孔，圍繞中心孔布置11個掏槽孔，外圍的8個孔為輔助孔，控制成井后的天井形狀，根據(jù)現(xiàn)場情況布置3個周邊孔。切割孔位設(shè)計(jì)時，先確定溜井中心孔，然后圍繞中心孔布置其余炮孔。具體參數(shù)如下：

空孔：孔深11.5m，孔徑120mm，孔數(shù)1個;

掏槽眼：孔距0.6m，排距0.6m，孔徑95mm，平均孔深11.5m，孔數(shù)11個;

輔助眼：孔距1.2m，排距1m，孔徑95mm，平均孔深8m，孔數(shù)6個;

周邊眼：孔距1.2m，排距1m，孔徑95mm，平均孔深6m，孔數(shù)3個;

裝藥量：使用2kg的乳化70炸藥作為起爆藥包，掏槽眼裝藥60kg，分兩段裝藥;輔助眼、周邊眼根據(jù)孔深，裝藥量30-48kg;

雷管：使用導(dǎo)爆管雷管1段、3段、5段、7段（主爆孔下部1段、上部3段，輔助孔5段或7段）。

4.2.2 礦房回采

孔網(wǎng)參數(shù)：孔距：0.6-1.8m，排距：1.25-4.2m，孔底距：1.5-4m，孔徑：95mm，孔深：6-21m，每排炮孔數(shù)量：6-10個，每次爆破孔數(shù)：10-34個。單孔裝藥量為：20-70kg。

從下往上分兩段裝藥，每孔底部使用1段雷管起爆，上部用3段雷管起爆，孔內(nèi)微差。

孔間再分別使用5段、7段、9段導(dǎo)爆管雷管等微差爆破，減小爆破振動。（圖4）

下向孔爆破試驗(yàn)，使用現(xiàn)場混裝乳化炸藥與成品炸藥爆破相比，不耦合裝藥變?yōu)轳詈涎b藥后，炸藥單耗略有增加，礦石破碎塊度明顯減小，爆破效果良好，爆破經(jīng)濟(jì)效益較好。

5? 結(jié)論

①效率明顯提高。掘進(jìn)工作面每循環(huán)節(jié)約裝藥時間15分鐘，裝藥效率提高25%;上向孔裝藥效率提高44.5%?，F(xiàn)場混裝炸藥爆破循環(huán)進(jìn)尺2.9m，較原循環(huán)進(jìn)尺2.5m提高了16%，炮孔利用率從83.3%提高至96.7%。

②培養(yǎng)了一批熟練掌握井下現(xiàn)場混裝乳化炸藥爆破作業(yè)的技術(shù)人員、爆破作業(yè)人員。

③顯著提高現(xiàn)場爆破作業(yè)的安全性，降低炸藥流失風(fēng)險(xiǎn)。井下現(xiàn)場混裝乳化炸藥車運(yùn)輸是炸藥原料及半成品，這些原料及半成品按一定的比例混制成炸藥并裝入炮孔，經(jīng)過一定催化反應(yīng)時間才成為炸藥，提高了運(yùn)輸和爆破過程的安全性，杜絕了炸藥的遺失和挪作他用。裝藥效率高，減少人員在暴露空區(qū)下作業(yè)的時間，提高了爆破作業(yè)安全性。

④取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。井下現(xiàn)場混裝乳化炸藥水平孔、上向孔、下向孔爆破成本有不同程度的降低，水平孔爆破可節(jié)約炸材成本60元/m，節(jié)約鑿爆綜合成本160元/m;在礦石回采爆破中，中采區(qū)、北采區(qū)礦石回采爆破炸藥成本不同程度降低，中采區(qū)節(jié)約炸藥成本0.95元/噸，北采區(qū)節(jié)約炸藥成本0.34元/噸。按大塘礦100萬噸礦石，14300m掘進(jìn)的年度產(chǎn)量計(jì)算，年度節(jié)約采礦炸藥成本：54.13萬元，鑿爆綜合成本215.64萬元。

⑤總結(jié)了一套井下現(xiàn)場混裝乳化炸藥穿孔、裝藥、爆破工藝。為井下混裝炸藥向其他礦山推廣奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

6? 存在問題及展望

①現(xiàn)場混裝乳化炸藥與鉆孔參數(shù)量、爆破參數(shù)匹配關(guān)系的有待深入研究。

②現(xiàn)場混裝車的智能化、自動化發(fā)展。裝藥的自動化可內(nèi)置爆破設(shè)計(jì)軟件的客戶端，裝藥作業(yè)前先在地面將當(dāng)天的爆破設(shè)計(jì)輸入裝藥車?，F(xiàn)場混裝車可以自動識別炮孔;通過機(jī)械手將輸藥管送入炮孔，調(diào)用爆破設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中存貯的炸藥類型及數(shù)量，完成裝藥。

③混裝炸藥擁有廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)場混裝炸藥系統(tǒng)的應(yīng)用將會推進(jìn)民爆產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化升級，提高產(chǎn)業(yè)集中度和本質(zhì)安全水平，建立安全長效機(jī)制，提升科技創(chuàng)新和自主創(chuàng)新能力，確保爆破裝備與技術(shù)健康、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

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