铵油炸药地下装药车在李楼铁矿的试验应用

2016-12-13李延龙李明杰李大财邓声普肖金路王日旭

采矿技术 2016年6期

关键词：药率炮孔铁矿

李延龙，李明杰，李大财，邓声普，肖金路，王日旭

(湖南金能科技股份有限公司，湖南长沙 410205)

铵油炸药地下装药车在李楼铁矿的试验应用

李延龙，李明杰，李大财，邓声普，肖金路，王日旭

(湖南金能科技股份有限公司，湖南长沙 410205)

针对李楼铁矿人工装药安全性差、装药效率低、劳动强度大的问题，在地下采矿现场进行铵油炸药地下装药车的应用试验，记录分析试验过程中装药的连续性、装药效率、返药率等。试验表明：铵油炸药地下装药车在井下应用是可行的，该装药车实现了爆破装药机械化，提高了安全性、装药效率，减小工人劳动强度，可在同类型矿山中推广应用。

铵油炸药地下装药车；中深孔爆破；装药效率；连续性；返药率

0 引言

李楼铁矿隶属于中国五矿集团公司直营的五矿邯邢矿业有限公司控股的安徽开发矿业有限公司，位于安徽省霍邱县冯井镇境内。原设计生产能力为60万t/a，经扩能改造，现年生产能力为750万t，地下开采，主、副井辅助斜坡道开拓运输，高阶段深孔爆破嗣后充填采矿法开采[1]，采场垂直走向布置，采场长度为矿体的水平真厚度，宽度为20 m，分段高度为25 m，阶段高度为100 m，在-400 m水平底部结构集中出矿，待采场全部矿石出完后进行一次充填作业。

李楼铁矿爆破作业采用人工装药方式，由于装药作业面前存在有高阶段空区，存在极大安全隐患，且人工装药效率低、劳动强度大。为解决上述问题，李楼铁矿引进了湖南金能科技股份有限公司(下称“金能公司”)的铵油炸药地下装药车。为研究装药车在李楼铁矿应用的可行性，李楼铁矿和金能公司相关技术人员在矿山开展了铵油炸药地下装药车的现场应用试验，以期对装药连续性、装药效率、返药率、装药风压、爆破效果等考证。

1 铵油炸药地下装药技术

1.1 国内外地下开采装药技术发展

20世纪中期，一些矿业发达国家开始研制粉粒状铵油炸药装药器，如美国杜邦公司AL系列压入式装药器，苏联Kypama-7M、Kypama-8喷射式装药器；随着技术的不断进步，分离式装药器在国外大型矿山开始推广应用，如美国格曼特公司生产的装药车，芬兰诺麦特生产的NT-60、NT-80装药车；到了1980年代，国外大部分地下矿山均使用了各种地下装药车。

国内最初是由山西惠丰特种汽车有限公司(原长治矿山机械厂)从瑞典引进的ANOL系列药器，并自主研发了BQ-100、BQF-100等系列装药器，之后国内多数地下矿山均使用该系列装药器。1980年代初，研制了BC-1、BC-2型地下装药车，并在中国有色金属工业总公司小寺沟铜矿和邯邢冶金矿山管理局符山铁矿进行了工业试验，酒泉钢铁公司镜铁山铁矿、金川集团股份有限公司等随后引进了EG-33、PT61等地下装药车。最终因国内矿山机械化程度低、返药率高、堵管和折管现象严重等诸多因素[2]，地下装药车未能得到广泛的推广使用。2014年，由金能公司与五矿邯邢矿业有限公司合作研制的铵油炸药地下装药车成功通过了科技成果鉴定，有效地解决了地下装药车返药率高、输药不顺等技术难题，代表了国内地下装药车技术的最新成果[3]。

1.2 装药车结构及工作原理

铵油炸药地下装药车主要由行驶底盘、回转机构、伸缩臂、软管卷筒、折叠臂、对孔机构、送管机构、导向系统、装药系统、控制系统等组成。

回转机构安装固定在行驶底盘上，软管卷筒和伸缩臂固定在回转机构上，可随回转机构一起转动；折叠臂安装在伸缩臂内壁；对孔机构安装在折叠臂上；送管机构由软管卷筒、导向系统、对孔机构等组成，通过卷筒旋转产生的回转力将胶管从卷筒上送出，经导向系统和对孔机构进入炮孔。装药系统主要由装药器和装药软管组成，用于将炸药送入孔底，配有2个装药器，交替工作，以提高工作效率，输药

胶管送到炮孔中的长度可达48 m。控制系统主要用来操作装药车运动，实现装药作业。为保证装药车行驶时的转弯半径满足地下巷道要求，在行驶状态，软管卷筒可进行270°旋转，伸缩臂可做上下运动及伸缩运动，伸缩距离可达7 m。

铵油炸药地下装药车采用双动力工作系统，可直接用井下压缩空气作为动力源，也可直接用底盘发动机作为动力源，驱动执行机构动作。该装药车具有准备时间短、安全环保性好、使用简单方便等特点。

1.3 装药车主要技术参数

铵油炸药地下装药车主要技术参数见表1。

表1 铵油炸药地下装药车主要技术参数

2 铵油炸药地下装药车现场试验

2.1 爆破区域

试验区域选在李楼铁矿采区-350 m分段24-3采场，此采场底板较平整，炮孔位置清晰可见，便于装药车停车和对孔装药。试验分3次进行，第一、二次分别装1排炮孔，第三次装2排炮孔。铵油炸药地下装药车现场试验实景见图1。

图1 铵油炸药地下装药车现场试验实景

2.2 出药连续性试验

此次试验共使用炸药100 kg，使用透明塑胶管模拟炮孔，装药时输药管使用遥控器自动送退管，在试验过程中采用了2种方式：只使用主风管通风装药；同时利用主风管和辅助风管通风装药。2种装药方式的试验数据见表2。方式1出药不连续，方式2出药连续可用。方式1在送药开始时，出药较连续，约10 s后，出现断药和出药忽多忽少现象，导致最终退管速度较慢；方式2的2次送药试验中，整个送药过程只出现了两次出药忽多忽少的现象，试验进行较顺利。

表2 装药连续性试验数据

2.3 装药试验

李楼铁矿分段矿房嗣后充填采矿法的炮孔布置为上向扇形中深孔，炮孔直径为80 mm，每排炮孔数为10～13个，排距为1.6～2 m[4]，使用多孔粒状铵油炸药。

试验过程中采用井下压缩空气作为装药的动力源，装药时同时开启主风管和辅助风管。装药过程中，主风压和辅助风压较稳定，装药参数界面见图2，3次爆破试验炮孔的具体参数见表3。

图2 装药参数界面图

现场试验时，主风压稳定在0.5 MPa，在铵油炸药地下装药车的工作压力范围之内，辅助风压稳定在0.3 MPa。从现场装药效果来看，可以保证装药的连续性和装药效率。3次试验中，输药管最大输送深度为25.2 m，送退管总用时仅为2 min，极大地提高了装药效率。

从表3中可以看出：设计孔深与实际孔深有较大区别，试验时以实际装药深度为准，对于孔深超过10 m的炮孔，采用人工装药方式，明显增加了工人的劳动强度且炮孔的利用率较低，装填第一排炮孔时，作业面前存在高阶段空区，安全性差。

表3 爆破试验炮孔的参数

通过3次装药试验发现：第一次试验装1排炮孔，炮孔深度5～12 m，在爆破工人未熟练使用装药遥控器的情况下，装药共耗时约20 min，整个装药过程进行顺利，未出现堵管现象；装药过程连续，返药率≤3%，装药效率为30 kg/min，共装药约600 kg。第二次试验共装1排炮孔，炮孔数为13个，炮孔深度5～20 m，平均炮孔深度约为12 m；装药过程中出现了折管现象，处理后继续装药，返药率≤3%，装药效率为35 kg/min，整个装药过程耗时30 min。第三次试验共装2排炮孔，炮孔数为24个，炮孔深度5～25 m，平均炮孔深度约为15 m；整个装药过程进行顺利，未出现堵管和折管现象，也未出现其他任何异常，返药率≤5%，装药效率为30～40 kg/min，整个装药过程耗时约1 h。3次试验中，爆破后爆堆的块度较均匀，大块较少，均取得了良好的爆破效果。

2.4 装药车与人工装药对比

(1)装药效率。李楼铁矿人工装药平均每排炮孔需1 h，装药量为1 t；而从3次现场试验可以得到，炸药车平均装药效率为35 t/h，即炸药车1 h可装2排炮孔，较人工装药高一倍效率。

(2)操作人员数。李楼铁矿人工装药中深孔一次爆破作业需7～8人；而装药车需操作人员最多为5人，5人的操作分工为：1人负责遥控器对孔和装药，1人装起爆药包，1人协助对孔操作，2人负责将炸药装入装药器中。因此，炸药车装药较人工装药平均减员3～4人。

(3)安全性。人工装药情况下，操作人员临近炮孔工作面，容易被从空区掉下来的矿石及工作面掉下来的浮石砸伤，且工作面的粉石极易掉到工作人员的眼睛里，对工作人员造成伤害；而炸药车装药时，操作人员均远离炮孔工作面，避免了装药操作时伤害人员的问题，且定员数较少，极大地提高了爆破操作时的安全性。