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福彩双色球基本走势图:我國混裝炸藥車爆破應用技術發展與瞻望

2017-04-19 17:00:28 責任編輯:崔瑋娜

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(葛洲壩易普力股份有限公司,重慶,401122)

摘要:本文結合筆者從事混裝車爆破多年工作實踐,回顧了 20年來我國在混裝車爆破施工技術、混裝炸藥配方與工藝技術、混裝炸藥生產裝備技術等方面取得的一些成績,并瞻望了混裝車爆破技術發展未來,提出多樣化、小型化、便捷化、區域化、規?;?、精細化、機械化、自動化、智能化、信息化等技術發展思路,以供民爆行業科研與管理工作人員參考借鑒。

關鍵詞:混裝炸藥車;爆破技術;發展;瞻望

 

 

近20年來,我國工程爆破事業取得了飛速發展,其中混裝炸藥車爆破應用技術(以下簡稱混裝車爆破技術)從無到有并不斷突破,對我國工程爆破技術發展做出了卓越貢獻。本文結合筆者從事混裝車爆破的多年實踐,回顧了混裝車爆破技術發展經歷,并對其未來進行瞻望,以拋磚引玉,與行業同仁共同推進我國混裝車爆破技術的發展。

1混裝車爆破技術簡介

現場混裝炸藥生產系統包括混裝炸藥車地面輔助設施(以下簡稱地面站)和現場混裝炸藥車(以下簡稱混裝車)兩個部分。地面站是為混裝車配套進行原材料儲存以及水相、油相、敏化劑、乳膠基質等半成品制備的場所,在地面站將原材料、半成品裝入混裝車相應料倉,而混裝車就像移動式炸藥加工廠,在爆破現場完成混制裝填。對于化學敏化的混裝乳化炸藥,通常乳膠基質在炮孔內經過10~20min的發泡才成為真正意義上的炸藥。所以,混裝車爆破技術是集現場制藥、裝填、起爆于一體的爆破技術。

由于混裝車爆破作業采取一體化生產作業方式,在安全性、可靠性、高效性、經濟性等方面,相對傳統炸藥生產和人工裝藥爆破的方式具有明顯優勢。在安全方面,由于混裝車在爆破現場混藥,在炮孔內形成炸藥,減少了炸藥的運輸、儲存等環節,有利于避免炸藥流失造成公共安全隱患;在裝藥質量方面,混裝炸藥流動性好,有利于保證炮孔裝藥的連續性,杜絕了在炮孔裝藥過程中卡孔、斷藥等現象,有利于提高炮孔裝藥質量;在裝藥效率方面,由于采用機械化裝藥方式,裝藥效率通常在200kg,/min以上,相對于人工裝藥作業,減少人工65%,節約時間60%以上[1];在經濟性方面,混裝炸藥無包裝等傳統炸藥生產工序,在材料運輸、儲存等環節的費用也大大降低。

2混裝車爆破技術回顧

1985年經國家經貿部批準,南芬鐵礦引進美國埃列克公司混裝車技術,開啟了混裝炸藥車在國內礦山應用的先河。經過20多年的發展,混裝車爆破技術在大型礦山開采、國家重點工程建設中得到了較快的推廣應用。據統計,我國現場混裝炸藥年使用量占工業炸藥用量比例約20%。下面結合筆者的工作實踐,重點介紹葛洲壩易普力股份有限公司(以下簡稱易普力公司)20年來在混裝車爆破施工技術、混裝炸藥配方與工藝技術、混裝炸藥生產裝備技術方面的一些經驗。

2.1  混裝車爆破施工技術

20世紀90年代初,宏偉的世紀工程——三峽工程開工建設,總土石方施工量約1.3×108m3,面對如此巨大的工作量,采取傳統的人工裝藥爆破方式根本不可能滿足施工進度的要求。作為易普力公司的前身,葛洲壩集團爆破公司被批準為“國家級科技成果重點推廣計劃”項目“乳化炸藥混裝車應用技術”的技術依托單位,在國內水電領域首次引入乳化炸藥混裝車應用技術,承擔了約70%的爆破工程量,爆破作業效率大幅提高,對保障三峽工程施工進度起到了至關重要的作用。爆破作業效率提升的直接體現的是爆破作業規模的提升,近二十幾年來,在我國大型礦山開采領域,隨著大孔徑穿孔設備的應用,混裝車爆破作業規模有了明顯提升,露天深孔臺階爆破的當天單次爆破炸藥用量,大多數已從原來幾百公斤至幾噸增加到了十幾噸至幾十噸的規模,在新疆的一些大型煤礦爆破,一天單次爆破炸藥用量已超過百噸;隨著預裝藥技術的應用,在山西平朔煤礦、內蒙古黑岱溝煤礦等礦山,采用混裝車技術,單次爆破規模更是達到數百噸乃至上千噸,其爆破規模的提升,大大提升了綜合開采效率。

混裝車爆破作業方式不僅帶來了作業效率的提升,爆破質量水平也不斷提升。爆破的用途不同,對爆破質量指標要求也不同,通俗地講有三類:第一類是要求控制大塊率與根底,減小破巖塊度,如礦山開采爆破;第二類是要求降低細料比例,要求爆破后塊石比例越高越好;第三類是要求控制粗細料比例,滿足級配曲線要求,如堆石壩級配料開采。應用混裝車爆破作業方式,第一類爆破應用混裝車爆破技術后普遍非常成功;第二類爆破也有成功應用混裝車的案例,如我們在廣東陽江核電站防波堤塊石料開采中成功應用了混裝乳化炸藥車爆破技術;第三類爆破應用混裝車的難度最大,但我們的工程技術人員,通過大量爆破試驗,系統分析塊度與巖體性質、爆破參數、裝藥結構、起爆方式的關系,建立起塊度級配的經驗數據庫文件,形成塊度優化預測模型,成功將混裝車應用于貴州洪家渡水電站[2]、湖北水布埡水電站、四川瀑布溝水電站的面板堆石壩壩料開采,相關技術已處于世界領先水平。

混裝車爆破質量與安全的改善不是一勞永逸的工作,是一個動態過程,必須在實踐中不斷總結經驗、完善提高?;熳罷ㄒ┎扇●詈獻耙┓絞?,有利于降低大塊率、減少根底產生,改善梯段爆破質量,但是,對于水電工程,邊坡、?;げ憧諏亢艽?,對建基面的?;ひ蟾?,直接裝填混裝炸藥,必然會增加對建基面巖體的損傷,我們的工程技術人員,在綜合采取水平預裂、孔底設柔性墊層、孔內分層裝藥、孔內延時分段等技術措施后,成功將混裝炸藥車用于建基面開挖爆破,在大幅度加快施工進度的同時,很好地解決了對建基面?;さ奈侍?。比如三峽工程永久船閘開挖,最高邊坡達160m,閘室結構復雜,開挖進度要求高,易普力公司工程技術人員采取差異化的炮孔裝藥結構:主爆孔(直接裝填混裝乳化炸藥)→次緩沖孔(塑料套管內連續裝填混裝乳化炸藥實現徑向不耦合裝藥) →主緩沖孔(塑料套管內間隔裝填混裝乳化炸藥實現徑向與縱向的不耦合裝藥) →預裂孔(采用包裝炸藥間隔裝藥)。爆破振動等監測表明,這種混裝乳化不耦合裝藥爆破未對直立墻巖體造成損傷,同時工程進度大幅度提高[3]。再如,混裝炸藥流動性好,但對于石灰石開采爆破,溶洞較多,直接裝填混裝炸藥,不僅浪費炸藥,而且漏藥造成的集中藥包效應會導致飛石事故,我們采取炮孔內套編織袋再裝填混裝炸藥的裝藥施工工藝,較好地解決了混裝炸藥漏藥問題。

混裝車爆破作業方式不僅帶來制藥裝藥環節成本費用降低,還從鉆、爆、挖、破等多個環節整體上降低了綜合費用。比如,在易普力公司服務的某個礦山項目,工程技術人員采用混裝乳化炸藥替代包裝炸藥后,由于混裝乳化炸藥密度高、全耦合裝藥,炸藥體積威力與延米裝藥量相對增加,延米爆破方量增加了32%,,鉆孔費用與聯網費用明顯下降,大塊率下降了30%,根底面積減少了93%,電鏟作業效率增加了45%,電鏟斗齒消耗下降了18%,破碎效率增加了12%,二次爆破處理費用與后續的挖裝、破碎費用都有了明顯下降。

另外,在混裝車配套的起爆技術方面也有很大進步。比如,混裝乳化炸藥入孔溫度一般較高(通常在50~80℃),不能采用普通塑料導爆管入孔起爆,起初孔內采用“導爆索+起爆具”方式起爆,并通過地表分段的方式實現延時起爆,先爆炮孔容易對地表網路造成擾動破壞,經常出現盲炮現象。隨著我國起爆器材技術的發展,耐溫抗拉的高強度導爆管雷管投入市場,混裝乳化炸藥車爆破的起爆方式也隨之進步,采用高強度、高精度的導爆管雷管起爆,實現了高段導爆管雷管入孔的逐孔起爆破技術,爆破塊度得以優化,振動危害效應減輕,盲炮率也大大降低。

2.2混裝炸藥配方與工藝技術

易普力公司最初混裝乳化炸藥配方工藝采用美國埃列克公司混裝炸藥技術,混裝炸藥配方中組分有8種原材料,半成品配制工藝復雜,我們經過對配方的優化試驗,將用于普通露天爆破的混裝車炸藥配方材料減少到5組分,工藝更為簡潔,炸藥成本有所降低[4]。另外,最初混乳化炸藥裝車制藥工藝主要靠人工操作,需定期對半成品配比進行標定,這種方式計量誤差大(約5%)、初始制藥階段工藝損耗大(約60~120kg),易普力公司自主研發的混裝乳化炸藥車自動控制系統,降低了計量誤差(小于2%)與工藝損耗(小于20kg)。針對不同的爆破作業要求,我國混裝炸藥配方技術也不斷提升,舉例如下:

(1)適合深水下爆破的配方工藝。在三峽三期上游RCC圍堰爆破中,要求炸藥在50m深水下浸泡7天后爆速大于4500m/s,爆力大于320mL,猛度大于16mm,傳統的混裝炸藥性能不能滿足這些要求。在汪旭光院士的悉心指導下,易普力公司經過多次室內外試驗,研制成功了高爆速、高威力、高抗水性能并便于長距離多次泵送的混裝乳化炸藥,炸藥在50m深水下浸泡7天后爆速5460m/s,爆力346mL,猛度18.6mm,刷新了世界同類混裝炸藥性能指標的記錄。

(2)適合硫化礦爆破得配方工藝。硫化礦與傳統的硝銨類炸藥接觸會發生反應,反應不斷加速,溫度不斷積累,最終將導致炸藥自燃或爆炸。易普力公司科研人員采用物理隔離(通過提高乳膠粒子油膜強度增強炸藥與礦巖的隔離效果)與化學抑制(通過增添高效抑制劑阻斷炸藥與礦石的放熱反應)相結合的方法,成功研制出在硫化礦爆破全耦合裝藥條件下的防自燃自爆本質安全型混裝乳化炸藥,該混裝乳化炸藥與硫化礦粉接觸時,在90℃溫度條件下持續24h以上沒有發生升溫現象,已在多個硫化礦區爆破中成功應用。

(3)適合高寒環境爆破的配方工藝。傳統的混裝炸藥配方工藝不適合在高寒爆破作業環境下使用,如多孔粒狀銨油炸藥在-15℃以下環境條件下,吸油效果明顯下降,爆破效果不好,甚至出現拒爆現象,而混裝乳化炸藥在高寒條件下,也常因發泡速度變慢而影響敏化效果,甚至導致拒爆現象的發生。易普力公司科研人員成功研制了適合在高寒作業條件下使用的混裝乳化炸藥配方,解決了低溫化學敏化關鍵技術難題,并成功采用自動控制技術,使乳膠基質在10~80℃區間溫度變化的條件下都能在20min內實現正常敏化,同時配合相應的保溫技術措施,使混裝炸藥車在高寒作業條件下得以成功應用。

(4)適合乳膠基質遠程配送的配方工藝。乳膠基質遠程配送是國外常用的混裝作業組織方式,也是我國混裝車爆破的一個發展方向,乳膠基質的安全性、質量可靠性是推廣乳膠基質遠程配送技術的關鍵。乳膠基質要滿足儲存與運輸條件,必須通過聯合國第8列試驗才作為氧化劑進行儲運,乳膠水質還要滿足抗顛簸性能、反復泵送性能、儲存期性能等質量指標要求,易普力公司科研人員采用高分子乳化劑新材料技術研制的乳膠基質已完全滿足這些安全質量要求,乳膠基質在顛簸條件下運輸半徑大于800km,反復泵送超過10次,儲存期大于2個月,并在區域市場成功應用

2.3混裝炸藥生產裝備技術

我國最早引進的混裝車主要包括混裝乳化炸藥車、混裝多孔粒狀銨油炸藥車、混裝重銨油炸藥車幾種車型,經過這些年消化吸收,我國山西惠豐特種汽車制造廠、北京星宇惠龍公司、湖南金能科技公司等企業成功研發了相應的車型,實現了國產化?;熳叭榛ㄒ┏抵饕視糜諑短?、水孔或干孔、中硬巖爆破,混裝多孔粒狀銨油炸藥車主要適用于露天、干孔、軟巖爆破,混裝重銨油炸藥乍主要適用于露天、水孔或干孔、堅硬巖體爆破,這些車型都已在我國成功應用。多功能混裝炸藥車可以根據爆破現場需求,在混裝車上靈活混制乳化、銨油、重銨油三個炸藥品種,代表了國外混裝車領域的先進技術,這些年,繼澳瑞凱公司在江蘇板橋生產多功能混裝炸藥車后,我國多功能混裝炸藥車技術也逐漸成熟。

除了露天爆破領域外,我國在地下混裝車爆破領域也不斷突破。如北京星宇惠龍公司在21世紀初成功研制了BCJ型地下裝藥車,成功應用于地下爆破作業。易普力公司在21世紀初成功引進加拿大BTI乳化炸藥地下裝藥車技術,并成功應用于水電工程地下開挖[5]。針對地下礦山開采特點,我國煤山鐵礦等礦山也引進了國外諾曼特等公司的地下裝藥車,國內地下裝藥車研制工作也在不斷推進,但總體上還處于起步階段。

傳統的地面站建設周期長、投入大,不適合水電、場平等“短、平、快”工程爆破的需要。21世紀初,為滿足混裝炸藥車跨省服務、全國漫游的需要,易普力公司與山西特種汽車制造廠合作開發了移動式地面站,將半成品制備、動力、供熱、檢測等集成在可移動的集裝箱內,占地面積小、投資省、建設快,對易普力公司在國內快捷地實施爆破服務提供了可靠保障,目前已在國內成功應用幾十套。

隨著爆破服務項目的增加,客觀上要求提高混裝車的信息化水平。近年來,易普力公司自主開發了混裝炸藥車動態信息管理系統,實現了混裝車生產數據、地理位置等信息的動態傳輸,同時實現了與行業信息管理系統的對接,混裝車信息化管理水平得以提升。

3混裝車爆破未來瞻望

暢想未來,我認為混裝車爆破作業的應用領域與區域范圍將不斷拓展,規?;刖富澆歡咸嶸?,機械化、自動化、智能化、信息化程度也將隨之提高。

3.1  混裝車爆破應用領域將繼續拓展

我國混裝炸藥車目前應用市場主要集中于大型礦山與基礎設施建設,現場混裝炸藥占工業炸藥用量約20%,但我國國情決定了爆破市場是以中小型礦山或短周期的基礎設施建設項目為主,這部分炸藥用量占工業炸藥總量約40%,目前主要采用大包散裝成品炸藥與直徑大于Ф40mm的藥卷型炸藥進行人工裝藥爆破。從技術角度看,這類爆破市場多采取臺階爆破作業方式,具備機械化裝藥的條件,但目前混裝車車體相對龐大、移動不便,不太適合這種作業條件。另外,隨著我國大型礦山逐漸從露天開采轉入深部地下開采,對地下裝藥設備的需求也將不斷增長,地下礦山裝藥作業也必然催生小型、便捷混裝設備的出現。所以,筆者認為混裝炸藥車除了在傳統規?;剖諧〖絳⒄雇?,中小規模露天礦山、地下礦山、臨時性工程建設項目也將會成為混裝設備應用的新興市場,類似國外系列化的混裝設備(如用于露天的MMU、用于地下的MCU、用于狹窄工作面施工的便攜式PCU),我國混裝裝備也將向多樣化、小型化、便捷化方向發展。

3.2混裝車爆破跨區域服務將成為主流

我國混裝炸藥車以往主要采用“一點一站”的建設方式,即一個爆破點建設一套地面站,混裝車的應用范圍常被限定在特定區域,跨區域混裝車爆破服務受到諸多限制。而國外混裝車應用模式通常采取地面站集中制備乳膠基質,然后對乳膠基質進行遠程配送,最終實現對多個爆破作業點的輻射服務。我國爆破作業相對分散、點多面廣,尤其適合乳膠基質遠程配送技術的發展,將來國內傳統的混裝車爆破服務模式必將被遠程配送服務模式所取代,實現混裝車爆破的省區內、甚至跨省區的快捷服務。當然,隨著乳膠基質遠程配送技術的發展,需要地面站在乳膠基質大產能制備技術方面進一步突破,未來年產能5萬噸、10萬噸乃至20萬噸以上的乳膠基質制備地面集中制備站有望在我國不斷涌現。

3.3  混裝車爆破規?;澆歡咸嶸?/span>

露天深孔臺階爆破是混裝車爆破的主戰場。露天深孔臺階爆破作業規模的增加,有利于減少爆破頻次,減少爆破警戒時設備頻繁撤離,提高勞動生產率與施工組織效率。傳統人工裝藥爆破方式的鉆孔直徑通常在100mm以下,單孔裝藥量通常為幾十公斤;目前混裝車裝藥爆破方式的鉆孔直徑通常在100~200mm之間,單孔裝藥量通常為幾百公斤;隨著牙輪鉆機等大孔徑穿孔設備在我國的推廣應用,很多混裝車爆破的鉆孔直徑已達到200mm以上,單孔裝藥量增加到1t以上,單次爆破作業規模過100t。隨著乳膠基質安全性、抗顛簸性、儲存期等性能的提高,采用混裝車進行預裝藥爆破,規?;澆徊教嶸?。

3.4混裝車爆破精細化水平將有質的提升

混裝車臺階爆破主要體現為大量的、重復性的施工作業,但是爆破條件(如臺階高度、鉆孔直徑、巖石性能、炸藥類型、環境要求等)是不斷變化的,而目前爆破設計主要依賴爆破作業人員的經驗來完成,單靠經驗是難以保證設計科學性的。物聯網應用技術的發展為混裝車爆破精細化提供了機遇。借助物聯網技術,爆破人員可以快速采集爆破現場的主要技術參數,形成經驗數據庫,通過具有學習能力的爆破設計軟件,指導爆破設計與施工,這樣,爆破設計的科學性將更有保障。隨行爆破設計軟件等數字化爆破技術、混裝炸藥柔性化配方工藝技術、混裝車個性化現場裝藥技術、數碼電子雷管起爆破技術在臺階爆破中的不斷創新,相信未來混裝車爆破作業的精細化水平也將有質的提升。

3.5機械化、自動化、智能化、信息化程度將不斷提高

目前混裝車的現場制藥已基本實現機械化與自動化控制,但是輸藥管的送拔管還需要人工輔助來完成,勞動強度還較大,拔管速度的不均勻也會影響裝藥質量,但是,隨著新技術的應用,混裝車將會集成自動送管系統與智能尋孔技術,這些問題有望得以解決?;熳俺當頻畝氯饕狄倉饕咳斯ね瓿?,勞動強度也很大,隨著新型堵塞材料及堵塞機械的不斷應用,相信未來也會有所改善。隨行我國工程爆破事業的發展,必將產生具有國際一流水平的大型爆破企業、這類大型爆破企業旗下爆破作業項目成百上千,客觀上要求對爆破作業項目建立科學的集團管控模式,這也必將推動爆破管理信息化水平的提高。

參考文獻

[1]段明,等.乳化炸藥混裝車在三峽工程中的應用[J].工程爆破,1996,2(4):90~94.

[2]周桂松,等.銨油炸藥混裝車在中小型水電站中的研究應用[J].長江科學院院報,2003,20:128~130.

[3]饒輝燦,等.混裝乳化炸藥不耦合裝藥爆破技術的研究和應用[J].工程爆破,2002,8(4):79~84.

[4]段明,等.車制乳化炸藥配方的優化研究[J].工程爆破,1998,4(2):30~32.

[5]饒輝燦,等.淺談散裝藥地下裝藥車技術在水電工程中的試驗與應用[J].爆破,2001,18:8l~83.

摘自《中國爆破新進展》