现场混装多功能炸药车工艺技术分析

【摘 要】 现场混装炸药车作为爆破自动化的代表已经越来越多的被国内矿山、水利、交通等部门所认识和应用，本文以山西惠丰特种汽车有限公司生产的BCHZ-15型现场混装多功能炸药车为例，结合BCHZ-15型现场混装多功能炸药车在黑岱沟露天煤矿的实际应用。概要介绍BCHZ-15型现场混装多功能炸药车的组成结构、动力传动系统、制药输送系统、计量控制系统、工艺技术分析。

【关键词】 乳化炸药 重铵油炸药 现场混装炸药车 动力传动 制药输送 计量控制

1 前言

黑岱沟露天煤矿和神华准能炸药厂同隶属神华准格尔能源有限责任公司。

黑岱沟露天煤矿是产能为每年3000万吨的大型露天煤矿，采掘设备已实现高度机械化，比如引进美国比赛洛克公司吊斗铲、牙轮钻机、大型挖掘机、自卸卡车等配套设备，尤其是吊斗铲倒堆工艺的引进，使得传统的人工装药更难以适应安全、高效的大规模矿采需要。因此，为保证吊斗铲倒推工艺的实施，实现爆破作业的机械化，提高炸药的装药效率，降低炸药的消耗势在必行。现场混装多功能炸药车的出现与应用及其地吻合黑岱沟露天煤矿的现状。

神华准能炸药厂是黑岱沟露天煤矿的辅助生产单位，为黑岱沟露天煤矿生产乳化、铵油、重铵油三个品种的炸药，设计产能为11万吨/年，主要采用现场混装炸药车生产工艺。由现场混装车装载炸药原料或半成品，驶入爆破作业现场后，用车载系统将其连续制备成炸药，并完成炮孔装填，实现采掘爆破的机械化和高效率作业，最大限度地提高炸药制备、运输和使用的本质安全性。

2 BCHZ-15型现场混装多功能炸药车简介

BCZH-15型现场混装多功能炸药车集原材料的运输、混制、炮孔装填为一体，可在现场混装纯乳化炸药、各种配比的重铵油炸药、铵油炸药，适用于露天矿山的含水炮孔和干孔的装药爆破，BCZH-15型现场混装多功能炸药车为多功能车，具有良好的料仓配置性能，可以现场混制混装乳化炸药15T或铵油炸药15T或者重铵油炸药15T。BCZH-15型现场混装多功能炸药车上配置有先进的电脑操作系统，可在同一炮孔精准地装填两种不同配方的炸药，具有超温、超压、断料报警停机的安全保障系统，工作安全可靠。

2.1 现场混装炸药车的特点

（1）安全可靠。现场混装炸药车不运输成品炸药，料仓内盛装的是炸药的原料及半成品，这些原料及半成品在自动控制下按照一定比例在现场混制成炸药并装入炮孔。（2）自动化程度高。炸药原料匹配供给，装药速度、单孔装药量在计算机控制下自动进行。计算误差小于2%。（3）装药效率高。使用螺旋输出乳化炸药、重铵油炸药量可达100-200Kg/min；使用螺旋输出铵油炸药、重铵油炸药可达300-400Kg/min，是人工装药效率的十倍。同时比TNT炸药对环境污染小，保证了工人的身体健康。（4）成本低。混装炸药车所用的原料来源广泛、价格相对较低，无需炸药库，既节约了建库的费用与保管费用，又无保管中的安全问题。同时给车可取代炸药加工厂，只需要一个与之配套的地面站，地面站只储存炸药原料与本成品加工，与炸药厂相比，占地面积小，建筑物简单，安全级别低，投资少。（5）爆破效果好。炸药各组分的比例实现了智能化控制，比例非常准确，并且在同一炮孔内可填装不同密度、不同种类的炸药，使得炸药能量得以充分发挥，降低了大块率，爆破效果令人满意。与常规的包装炸药相比可扩大孔网参数约20%-30%，减少炮孔量25%-30%。

2.2 现场混装多功能炸药车的组成

BCHZ-15型现场混装多功能炸药车的总体结构如图1。

该车主要由汽车底盘、动力输出系统、螺旋输送系统、储料箱、电气控制系统、液压控制系统、燃油系统等部件组成。这种装药车是多功能炸药现场混装车，可混制多孔粒状铵油炸药和重铵油炸药，水孔和干孔都适用。该车的乳胶基质一般是在地面站成乳，泵送到车上乳胶基质箱内。混装炸药的各种原料从地面站分别装入车上的各个料仓内，混装车驶入爆破现场后，再根据现场选择炸药品种。

2.3 现场混装多功能炸药车炸药工艺配方

多孔粒状铵油炸药为多孔粒状硝酸铵和柴油的混合物。总结多年来粒状铵油炸药的配方经验，结合现场混装工艺和使用效果，得出多孔粒状铵油炸药的最佳配方为：

多孔粒状硝酸铵：柴油=94.5：5.5

乳化炸药为多孔粒状硝酸铵、乳胶基质和敏化剂的混合物。乳化炸药的配方：

多孔粒状硝酸铵：乳胶基质：敏化剂=30.00：69.80：0.20

重铵油炸药为多孔粒状硝酸铵、乳胶基质和柴油的混合物。根据重铵油炸药的现场混装工艺和使用效果，其配方可以有如下几种选择，用户可根据不同的地质构造和不同的工艺需求选择使用（如表1）。

2.4 现场混装多功能炸药车的工作原理

现场混装多功能炸药车主要用于作业现场混装炸药的现场制药、装药。它把移动式地面站制备好的乳胶基质加入到乳胶基质料仓，与多孔粒状硝酸铵、柴油一起运到作业现场，在作业现场将乳胶基质、多孔粒状硝酸铵和柴油按比例进行混合后现场装药。

现场混装炸药的混装过程为：转子泵将乳胶基质料仓内的乳胶基质泵送至三级螺旋中侧螺旋的入料口；多孔粒状硝酸铵从硝酸铵料仓经三级螺旋底螺旋、斜螺旋后进入侧螺旋；柴油从柴油箱经柴油泵泵送至三级螺旋斜螺旋加入。乳胶基质、多孔粒状硝酸铵和柴油在三级螺旋中的侧螺旋内混合制药，后将三级螺旋的侧螺旋出料口对准炮孔装填炸药。

转子泵为容积泵，具有混合（计量误差≤2%）和输送两种功能，在转子泵的轴端装有接近开关，用于测量转子泵的转速，一旦转速恒定，装药量的多少就可以由装药时间调定。

2.5 现场混装炸药工艺流程

料仓中的氧化剂通过料仓底部的输料螺旋进入侧螺旋，和从燃料油箱通过燃料油泵输送到侧螺旋的燃料油混合，充分混合后再进入输药螺旋，最后经输药管送入炮孔。现场混装炸药生产工艺流程如图2所示：

3 现场混装多功能炸药车关键技术与关键设备

从功能上讲，现场混装多功能炸药车主要包括动力传动系统、制药输送系统和计量系统等部分。

3.1 动力传动系统

现场混装多功能炸药车的传动方式是液压传动方式：汽车发动机—液压油泵—液压马达—工作机构。

液压传动方式传动平稳、安全性好，可实现无级调速，抗过载能力强，重量轻，体积小，调节方便，效率高。本设备的动力传动方式采用液压传动方式。从汽车发动机取力，拖动两台29加仑的齿轮泵旋转，打出高压油，驱动车上各种设备的液压马达旋转，进而驱动工作机构工作，完成系统的制药装药过程。汽车发动机采用340马力的进口发动机，保证了液压系统足够的压力，为系统提供了稳定的动力。液压系统中为每个泵设置了节流阀，可以进行调节泵的速度。

3.2 制药输送系统

它主要由乳胶基质料仓、多孔粒状硝酸铵料仓、柴油料箱、三级螺旋、转子泵、柴油泵、玻璃转子流量计、管道、碟阀等组成。这个系统既是混合制药的最后一道工序，又是炸药装填的控制系统。经过试验证明，该系统工作稳定、可靠，结构合理、生产的炸药性能符合工艺要求。

转子泵将乳胶基质料仓内的乳胶基质泵送至三级螺旋中侧螺旋的入料口；多孔粒状硝酸铵从硝酸铵料仓经三级螺旋底螺旋、斜螺旋后进入侧螺旋；柴油从柴油箱经柴油泵泵送至三级螺旋斜螺旋加入。乳胶基质、多孔粒状硝酸铵和柴油在三级螺旋中的侧螺旋内混合制药。

转子泵采用德国原装进口品牌福格申（VOGELSANG）转子泵，计量准确，能无料空转30分钟以上，自吸能力达8.5米，能吸空料仓及管道内的基质，能有效保障乳胶基质输送的本质安全；三级螺旋由国内知名厂家设计生产，加工精度高，计量准确，转子和定子间间隙大，安全可靠；柴油泵采用台湾进口知名品牌，质量可靠，计量准确。玻璃转子流量计选用国内知名品牌，质量可靠，计量精度高。

3.3 计量控制系统

它主要由一个转速测量仪和一个玻璃转子流量计组成。转速测量仪用于测量转子泵和三级螺旋中底螺旋的转速；玻璃流量计用来计量柴油的流量。一旦转子泵和三级螺旋转速确定，就可以算出单位时间内转子泵和底螺旋的转数，进而计算出乳胶基质和多孔粒状硝酸铵的输送量。玻璃转子流量计则可直接计量输送的柴油的流量。根据炸药的工艺配方，工作人员只先对柴油泵和转子泵、三级螺旋进行标定，标定方法为：设定马达的转速，系统带料工作一定的时间（比如三分钟），称量物料的总重，再除以时间，就得出每转输送的物料重量。三级螺旋的标定只需标定底螺旋即可，斜螺旋和侧螺旋无需标定，工作时将其转速调至稍大于底螺旋转速，保证物料能顺利输送，不堵料为准，硝铵的计量由底螺旋计量。根据炸药的工艺配方和装药效率，计算出理论转速，将马达转速调到相应的转速即可。工作时只需设定炸药装药时间和转子泵、柴油输送泵和三级螺旋底螺旋的转速，就可实现定量装药。

4 结论

BCHZ-15型现场混装多功能炸药车集基质泵送、多孔粒硝铵输送、柴油泵送、物料混合、炸药装填于一体，工艺和配方可调，成本低廉，混装车不运送成品炸药，在运输和装药过程中提前进行危害因素辨识，用LEC法进行风险评价，并针对危害因素制定相应的控制措施，实现了炸药生产与爆破施工的本质化安全，同一炮孔可装载不同配方的炸药，提高爆破效果。

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