乳化炸药现场混装技术在铜山口铜矿露采爆破中的应用_余圣华.pdf

乳化炸药现场混装技术在铜山口铜矿露采爆破中的应用余圣华(大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿,湖北 大冶市 4 3 5 1 2 2)摘 要:结合乳化炸药现场混装技术在铜山口铜矿露采爆破中的应用实践,介绍了B C R(D)H-1 5型混装车的装药原理,并对乳化炸药现场混装技术在铜山口矿的应用效果进行了分析。实践表明,乳化炸药现场混装技术的应用,有利于爆破安全管理,改善爆破效果,提高施工效率,但爆破成本有所增加。关键词:露天爆破;乳化炸药现场混装;微差爆破;B C R(D)H-1 5型混装车 目前,铜山口铜矿为露天地下联合开采,2 0 1 8年露天坑内采矿接近尾声,为延长矿山服务延年限和提升矿山经济效益,在回收铜矿石资源的同时,充分利用非金属资源,将开采过程中产生的废石经破碎加工后用作建材,每年爆破量达1 0 0万m3。在综合考虑民爆行业政策导向13、爆破施工效率的基础上,铜山口铜矿露采爆破中采用了乳化炸药现场混装技术。1 乳化炸药现场混装技术1.1 技术概况乳化炸药现场混装技术主要是借助乳化炸药混装车将地面站制备的乳化炸药原料与半成品运输到爆破作业现场,经过车载系统完成乳化炸药的制备和装填,实现乳化炸药的生产、运输、使用一体化服务49。现场混装乳化炸药的原料硝酸铵、柴油及乳化剂、亚硝酸钠来源广泛,混合制备工艺配方简单,炸药成品质量稳定,为通过调整炸药密度改善爆破效果研究创造了条件。同时,现场混装乳化炸药具有极强的抗水性能,在机械半自动化与安全高效作业方面优势明显,已用于多个矿山开采1 01 5。现场混装乳化炸药安全可靠1 6、质量有保证、技术成熟。据统计,2 0 2 1年现场混装乳化炸药市场份额占国内工业炸药市场的1 3.1%。1.2 B C R(D)H-1 5型装药车B C R(D)H-1 5型现场混装乳化炸药车主要由汽车底盘、动力输出系统、液压系统、乳胶基质储存泵送系统、敏化剂(微量元素)添加系统、水气清洗系统、螺杆泵装置、软管卷筒支架装置、电气自动化控制系统等组成,集炸药的原料及半成品运输、混制、装填功能于一体,可通过乳胶基质计量泵将由地面站制成的乳胶基质输送至混合器,按设定比例加入敏化剂、微量元素,充分搅拌后形成药浆,由其自重落入螺杆泵漏斗内,再靠螺杆泵的推力压入软管卷筒,经软管输送至炮孔,药浆在炮孔内经51 0m i n发泡即成为乳化炸药。装药完成后,关闭乳胶基质出口阀门,打开清洗水箱出口阀门,启动基质泵、螺杆泵,待水从输药管出口流出,停基质泵、螺杆泵、关闭水阀,打开气源阀门,用压缩空气吹扫输送管路中的剩余物,防止残余物在螺杆泵及管路中长期停留变质而影响下次使用。2 现场应用2.1 工程概况铜山口铜矿露天采场内的岩石主要有闪长岩、透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、矽卡岩化白云岩及大理岩、花岗闪长斑岩,硬度普氏系数为81 2。目前,露天采场西部凹陷露天坑内矿石开采基本结束,转为以开采利用-3 4m以上台阶废石和南部境界剥离为主,设计台阶高度1 2m,穿孔设备为Z G Y X-4 6 0型潜孔钻机,孔径1 5 0 mm,最大钻孔深度3 0m。因爆破区地势高,大部分炮孔内无积水。2.2 爆破方案2.2.1 爆破参数(1)炸药单耗。铜山口铜矿露天开采矿岩硬度普氏系数f=8 1 2,现场混装炸药单耗q=0.5 80.7 4k g/m3,因含水率达1 0%以上且爆破区域大块率高,计算装药量时炸药单耗取大值0.7 4k g/m3。(2)孔深及超深。设计台阶高度H=1 2.0m,I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第2期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.22 0 2 3年3月M a r.2 0 2 3DOI:10.13828/ki.ckjs.2023.02.001炮孔超深h=(0.1 0 0.1 5)H,取值1.5m,则孔深L=H+h,取1 3.5m。(3)堵塞长度及装药高度。堵塞长度L1=(2 0 3 0)d,取4.5m;则炮孔装药长度L2=9.0m。(4)装药量。现场混装乳化炸药流动性强,属全耦合装药。炸药密度8为1.0 51.2 5k g/m3,理论线装药密度为1 8.52 2.1k g/m,因孔壁不光滑和存在一定裂缝,实际线装药密度q1 2 5k g/m,则单孔装药量Q1=q1L2,约2 2 5k g。(5)抵抗线宽度。综合钻机作业安全条件、台阶高度和孔径、巴隆公式计算结果,并结合爆破施工经验,底盘抵抗线宽度可按W1=(2 03 0)d计算,取值4.5m。(6)排距。按排距b=W1计算得,b=4.5m。(7)孔距。根据单孔装药量计算公式Q1=q a b H计算得,孔距a=5.6m。2.2.2 微差间隔时间根据国内外相关微差间隔时间确定的研究成果,结合铜山口铜矿逐孔爆破技术实践经验,孔间、排间微差间隔时间可按4m s/m和8m s/m进行计算取值。因此,采用逐孔起爆,反向起爆方式,孔间、排间微差间隔时间分别为2 3m s和3 6m s1 71 9。2.2.3 起爆器材因现场混装乳化炸药水相吸晶点温度达6 07 0,注入炮孔内的成品乳化炸药具有较高的温度,使用普通导爆管雷管存在一定的安全风险,且搭建的爆破网络不能采用仪器进行检测,可靠性与人为操作存在很大的关系。加之工业和信息化部已明确给出全面使用数码电子雷管的时间节点。因此,铜山口铜矿露天爆破全面采取数码电子雷管。根据数码电子雷管特点,设计每个炮孔使用1发数码电子雷管和1个5 0 0g成品起爆具,每次爆破备用1 2发起爆具和电子雷管。2.3 施工组织2.3.1 设备配置基本设备配置有:现场混装车1辆、爆破器材运输车1辆、警戒车1辆。2.3.2 工作流程及人员安排(1)施工准备。作业人员可根据爆破施工条件和作业量合理调配,但应满足安全生产要求的5人最低配置:混装车司机1人、爆破器材运输车司机1人、危化品运输押运员2人、警戒车司机1人(兼职完成施工工(器)具、材料、警戒牌(带)准备、运输、装设),并应满足其中1人取得爆破工程技术人员资质证书(施工负责人)、其他人员应取得爆破员或安全员证书,满足爆破器材的领取、运输、使用安全要求。(2)装药。到达施工现场后,应进行人员分工,确保施工秩序和责任到人。混装系统控制(1人)、输药管线迁移(2人)、起爆网络搭建(1人)、炮孔测量及装药量设计(1人)。(3)填塞。装药完成后,组织4人负责炮孔填塞和1人负责网络检查。(4)警戒。由负责人下达警戒指令,安排3人(其中1人兼信号发布)携带对讲机在发出预警信号后,按照设计警戒范围,清理危险区内的作业设备、人员,对指定的警戒点进行设卡。(5)起爆。确认警戒到位后发出起爆信号,由负责人下达起爆指令,并在避炮设施内监督完成起爆工作,待炮眼散尽后再进行查炮。(6)解除警戒。经负责人查炮确认安全后,下达警戒解除指令,发布解除警戒信号后,各岗哨方可撤离。2.4 注意事项应严格按照爆破安全规程和相关法律制度进行爆破设计和施工。同时,强调设备和人员配置应满足相应的施工条件和安全生产工作需要,专用车辆不得少于3台、人员不得少于5人;装药前,应仔细检查炮孔内有无积水、浮石、裂缝等情况,孔内积水超过2m时应将输药管插至孔底;装药时每个炮孔至少分2次装药并及时测量装药高度,发现异常时,应分析原因,不得随意加大装药量;炮孔填塞前,应核查电子数码雷管有无异常,不能排除故障时,应增加1发电子雷管和起爆具,防止出现拒爆;最后应按冲洗1 0 0k g药量进行装药炮孔预留,防止炸药浪费;起爆前,进行电子雷管组网检测,检查网络连接情况。2.5 爆破效果爆破效果分析主要从爆破安全、爆破质量和爆破成本3个角度出发,综合评价爆破是否达到预期效果。2.5.1 爆破安全利用现场混装乳化炸药,缩短了炸药使用流程,减少了领取、装卸、储存环节和安全风险,并且对于水孔装药更为便利,不易堵孔,可有效防止产生飞石。对于铜山口铜矿露采而言,爆破区地势较高,距最近碎石厂仅5 0m,应用混装乳化炸药的优势和效09采矿技术2 0 2 3,2 3(2)果比较明显,未发生爆破安全事故。2.5.2 爆破质量经过8个月的混装乳化炸药现场应用试验,在确保穿孔质量和未出现堵孔、废孔的情况下,爆破未出现根底,块度均匀,爆堆集中,松散度适中,达到了矿山爆破质量要求。2.5.3 成本分析矿山采用混装乳化炸药技术,穿孔爆破成本比采用人工装药时相比,成本增加近5 0%,主要原因是炸药单价增加3 6%、炸药单耗增加5 0%。但穿孔数量减少6 0%,爆破效率提升9 0%,减少了避炮停产时间。3 结论(1)采用乳化炸药现场混装技术,符合政策导向和发展趋势,有利于提升矿山爆破安全管理。对露天爆破危害防治,尤其是飞散物控制,效果明显。(2)利用乳化炸药现场混装技术,露采爆破不再使用矿山民爆器材库,缓解了矿山库容压力,且爆破规模提升、施工效果提高,有利于矿山规模化开采。(3)对于爆破成本问题,建议加大询价比价和谈判力度并改变计价方式,施行按爆破量付费,对爆破质量进行考核,有利于控制矿山爆破总成本和提升爆破效果。参考文献:1 刘杨.民爆行业智能制造现场推广会在贵阳召开E B/O L.(2 0 1 8-0 9-1 8)2 0 2 2-0 7-2 5.h t t p:/w w w.g o v.c n/x i n w 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