楊松林，馬傳賢

（山西中煤平朔爆破器材有限責(zé)任公司，山西 朔州 036006）

現(xiàn)階段我國各個露天礦山使用的現(xiàn)場混裝銨油炸藥車大部分是我國在20世紀(jì)90年代引進并消化吸收而制造出的國產(chǎn)現(xiàn)場混裝銨油炸藥車。隨著現(xiàn)場混裝銨油炸藥車工藝的不斷優(yōu)化以及礦山對炸藥性能的要求越來越高，一些現(xiàn)場混裝銨油炸藥車設(shè)備機件的原來設(shè)計已經(jīng)不能滿足目前露天礦山爆破開采對炸藥性能的質(zhì)量要求，需要進行相關(guān)的優(yōu)化配置來提高散裝銨油炸藥的質(zhì)量水平，滿足我國露天礦山安全環(huán)保等建設(shè)綠色礦山的要求。

銨油炸藥就是以硝酸銨和柴油進行混合而成的炸藥，其中硝酸銨的比例為94%～95%，柴油的比例為5%～6%。主要適用于露天及無沼氣和礦塵爆炸危險的爆破工程。主要包括粉狀銨油炸藥、多孔粒狀銨油炸藥、重銨油炸藥、粒狀黏性炸藥、增黏粒狀銨油炸藥等。其中多孔粒狀銨油炸藥因其密度小、吸油率高、加工簡單、松散不易結(jié)塊等優(yōu)點被廣泛使用[1]?，F(xiàn)場混裝銨油炸藥車的出現(xiàn)進一步改善了爆破工程的施工工藝，使露天采礦爆破工程中的多孔粒狀銨油炸藥的使用更加易于操作、安全可靠，提高了經(jīng)濟效益，降低了爆破成本，大大推進了露天礦山爆破工程的發(fā)展[2]。

1 油相配比不均勻?qū)φㄋ幮阅艿挠绊?/h2>

隨著我國露天采礦工藝的不斷發(fā)展，礦山開采要求越來越嚴(yán)格，從2008年起我國就提出了“綠色礦山”理念，要求礦山開采建設(shè)必須嚴(yán)格實施科學(xué)有序的開采，對礦區(qū)及周邊環(huán)境的擾動控制在環(huán)境可控制的范圍內(nèi)。因此為了完善礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、環(huán)境保護等標(biāo)準(zhǔn)，露天礦山開采過程中的爆破工程必須把爆破有害效應(yīng)控制在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，爆破有害效應(yīng)中的爆破煙塵和爆破毒氣的產(chǎn)生與炸藥的質(zhì)量和性能息息相關(guān)[3]。

對于現(xiàn)場混裝銨油炸藥來說，其配方工藝已經(jīng)成熟，現(xiàn)場多孔粒狀銨油炸藥工藝流程圖如圖1[4]。以BCLR－15現(xiàn)場混裝多孔粒狀銨油炸藥車系為例，其技術(shù)指標(biāo)為：裝載質(zhì)量為15 t；裝藥效率為240 kg／min；混裝車動力250 kW等，BCHR-15型現(xiàn)場混子多孔粒狀銨油炸藥車主要性能參數(shù)見表1?，F(xiàn)場混裝銨油炸藥車需與銨油炸藥生產(chǎn)地面站及其設(shè)備配套使用，銨油炸藥生產(chǎn)地面站主要設(shè)備設(shè)施有：①多孔粒狀硝酸銨上料塔，把多孔粒狀硝酸銨裝入車上干料箱內(nèi)；②柴油貯罐及加油裝置，將柴油送入銨油炸藥車上的油箱內(nèi)。以上原料裝入銨油炸藥車后，炸藥車進入爆破施工區(qū)域?qū)o水的爆破炮孔進場現(xiàn)場裝藥。炸藥車到達作業(yè)區(qū)域后大臂輸藥管口對準(zhǔn)炮孔，啟動炸藥車上的控制開關(guān)，現(xiàn)場機械化連續(xù)把多孔粒狀硝酸銨和柴油通過干料螺旋按比例混合攪拌均勻后制出銨油炸藥按照設(shè)計藥量裝入炮孔，完成裝藥工作。因此目前影響其性能和質(zhì)量的主要是現(xiàn)場混裝銨油炸藥車配制工藝過程的混合攪拌步驟環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場銨油炸藥混裝車工作原理圖如圖2[5]。

圖1 現(xiàn)場多孔粒狀銨油炸藥工藝流程圖

由BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車工作原理圖可以看出，現(xiàn)場混裝銨油炸藥中的多孔粒狀硝酸銨和柴油通過干料螺旋進行混合，兩者比例已經(jīng)控制在最優(yōu)范圍內(nèi)，最終銨油炸藥的性能和質(zhì)量則有干料螺旋二者混合攪拌決定，若二者未能混合均勻就會造成生產(chǎn)出的銨油炸藥有些部分油料多，有些部分油料少，形成了負氧平衡和正氧平衡2種情況，這2種情況的炸藥都會生產(chǎn)大量的有毒氣體和煙塵[6]。而且這2種情況下的炸藥性能參數(shù)也受到影響，爆速等參數(shù)達不到技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。因此干料螺旋混合過程中兩者充分混合均勻是保證銨油炸藥性能可靠的關(guān)鍵。

表1 BCHR-15型現(xiàn)場混子多孔粒狀銨油炸藥車主要性能參數(shù)

圖2 現(xiàn)場銨油炸藥混裝車工作原理圖

2 現(xiàn)場混裝銨油炸藥車油量配制改造優(yōu)化方案

2.1 油料噴嘴改造

針對硝酸銨與柴油混合問題，為了保證混合均勻，現(xiàn)對多孔粒狀銨油炸藥車干料螺旋混合過程進行分析研究，以BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車為例，通過對噴油口進行改造，增加多孔粒狀硝酸銨與柴油的接觸以提高混合效果。目前BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車是單孔噴油，這樣情況下多孔粒狀硝酸銨在與柴油接觸過程中，只能單方向接觸柴油，接觸面積小，時間短，導(dǎo)致多孔粒狀硝酸銨顆粒未能充分與柴油接觸混合，甚至有些顆粒都未接觸到油料。其次單孔噴射供油情況下，噴射口容易被多孔粒狀硝酸銨顆粒中的粉末堵塞，噴射口被堵塞后多余的油料在供油壓力下會變成一股一股的間隔沖出，造成有時生產(chǎn)出的多孔粒狀銨油炸藥中油料過多，有時產(chǎn)出的油料過少，銨油炸藥質(zhì)量嚴(yán)重不合格，造成銨油炸藥起爆感度低，甚至產(chǎn)生拒爆，油料混合不均勻的銨油炸藥不易起爆，則形成爆燃，生產(chǎn)大量的氮氧化物等有害氣體，污染環(huán)境，爆破能量浪費，破壞能力不夠，導(dǎo)致爆破質(zhì)量差。

山西中煤平朔爆破器材有限責(zé)任公司在保證設(shè)備本質(zhì)安全可靠的基礎(chǔ)上對BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車噴油口進行了改造，由原來的大臂單孔噴油嘴，改為多孔噴油方式，進行3點式改造，達到上、左下、右下的對稱3點噴射，現(xiàn)場多孔粒狀銨油炸藥混裝車噴油嘴改造圖如圖3。這樣改造過后增加了多孔粒狀硝酸銨與柴油的接觸面，還能夠防止因單孔噴油口堵塞產(chǎn)生的油料不均勻問題，保證了多孔粒狀銨油炸藥的質(zhì)量和性能，提高了爆破效果。

圖3 現(xiàn)場多孔粒狀銨油炸藥混裝車噴油嘴改造圖

2.2 燃油泵改造

為了進一步保證供油壓力，使柴油噴射足夠，提高炸藥性能與穩(wěn)定，需要增加輸藥效率，使硝酸銨和燃油能夠按比例進行充分輸出混合，因此應(yīng)該根據(jù)具體情況，對發(fā)動機和燃油泵重新選型?，F(xiàn)在多孔粒狀銨油炸藥車在許用輸藥效率≤450 kg／min情況下所用燃油發(fā)動機和燃油泵參數(shù)為：①燃油泵：排量11.5 mL/r,輸出扭矩0.735 (N·m)/0.7 MPa,額定壓力10.5 MPa,最高轉(zhuǎn)速3 000 r/min;②燃油發(fā)動機：排量3.07 mL/r,輸出扭矩0.339 (N·m)/0.7 MPa,額定壓力10.5 MPa,最高轉(zhuǎn)速4 000 r/min。

如輸藥效率增加到500 kg/min則：

1）燃油計算。需要燃油用量36 L/min。若燃油泵工作轉(zhuǎn)速為2 300 r/min，所需燃油泵的排量為15.7 mL/r。因此通過計算原燃油排量無法滿足輸藥效率為500 kg/min時所需的排量，需重新對燃油泵進行選型。

2）燃油發(fā)動機計算。參照燃油計算中燃油泵工作轉(zhuǎn)速約為2 300 r/min，現(xiàn)燃油發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，原燃油發(fā)動機滿足輸藥效率為500 kg/min，因此燃油發(fā)動機不需要重新選型。為滿足輸藥效率500 kg/min，需對燃油泵重新選型，輸藥效率500 kg/min時燃油泵選型參數(shù)表為：①排量：≥15.7 mL/r;②工作轉(zhuǎn)速：2 300 r/min;③額定壓力：10.5 MPa。

3 油量配制優(yōu)化后的效果

BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車改造后與改造前生產(chǎn)的多孔粒狀銨油炸藥相比，性能和爆破能量得到了很大的提高，爆速更加穩(wěn)定，且生產(chǎn)的銨油炸藥接近零氧平衡，減少了有毒氣體的生成，更加的符合安全環(huán)保的相關(guān)要求[7]。

改造前后生產(chǎn)的銨油炸藥進行了爆速試驗對比分析，爆速試驗采用智能五段爆速儀進行了測定，試驗的銨油炸藥分別從未改造的銨油炸藥車和改造后的銨油炸藥車生產(chǎn)的銨油炸藥分別收集作為試驗材料，用1 m長的PVC管模擬炮孔裝藥進行試驗，輸藥效率500 kg/min時燃油泵選型參數(shù)表見表2[8]。

表2 輸藥效率500 kg/min時燃油泵選型參數(shù)表

由表4數(shù)據(jù)可以看出，BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車改造前和改造后炸藥的爆速有著明顯的區(qū)別，改造后炸藥爆速值穩(wěn)定且較高，按照GB 17583—1998多孔粒狀銨油炸藥標(biāo)準(zhǔn)要求：爆速≥2 800 m/s，改造后平均爆速3 427.102 m/s，符合產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。而未改造的銨油炸藥車生產(chǎn)的銨油炸藥爆速不穩(wěn)定，此次爆速試驗平均爆速2 767.50 m/s，未達到相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)語

BCLR－15型多孔粒狀銨油炸藥混裝車經(jīng)過噴油裝置改造及燃油泵選型后生產(chǎn)出的銨油炸藥性能好，爆速高，性能穩(wěn)定，能夠較好的保證炸藥質(zhì)量，提高爆破質(zhì)量效果，減少了有毒氣體和煙塵的產(chǎn)生，對建設(shè)綠色環(huán)保型礦山起到了巨大作用，因此這種改造可以在國內(nèi)現(xiàn)場多孔粒狀銨油炸藥混裝車中進行推廣，從而進一步改善我國現(xiàn)場混裝銨油炸藥車生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，促進現(xiàn)場混裝銨油炸藥在我國露天采礦工程中的使用，對現(xiàn)場混裝銨油炸藥在露天深孔爆破工程中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。