復(fù)合乳化劑在德興銅礦預(yù)裝藥應(yīng)用研究

張文輝

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

1 引言

德興銅礦作為我國(guó)最大的露天銅礦，具有礦石儲(chǔ)量大、埋藏淺、品位低等特點(diǎn)［1］。根據(jù)這一特點(diǎn)，德興銅礦選擇了大規(guī)模開(kāi)采這一經(jīng)濟(jì)路線，到2012年，已形成年采剝總量1.255億t生產(chǎn)能力［2］。以此相應(yīng)，爆破規(guī)模日益增加，年消耗乳化炸藥約4萬(wàn)t左右，年爆破頻次高達(dá)1200余次。

隨著礦山開(kāi)采深度的不斷延深，采區(qū)作業(yè)面日益狹窄，對(duì)設(shè)備、人員避炮提出高要求;同時(shí)大型采礦設(shè)備頻繁走動(dòng)，勢(shì)必造成設(shè)備不必要的損耗;采礦作業(yè)流程中斷，嚴(yán)重影響采礦設(shè)備的作業(yè)臺(tái)效。以此，如何高效、安全實(shí)施爆破，同時(shí)減少爆破對(duì)采礦生產(chǎn)影響，是德興銅礦必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此，德興銅礦開(kāi)展了乳化炸藥預(yù)裝用乳化劑在德興銅礦的研究試驗(yàn)，從延長(zhǎng)乳化炸藥在炮孔內(nèi)的貯存時(shí)間入手，達(dá)到爆破作業(yè)高效化和提高礦山大型設(shè)備作業(yè)效率的目的［3］。

2 現(xiàn)狀

德興銅礦在1986年引進(jìn)美國(guó)Ireco公司適合現(xiàn)場(chǎng)混裝的乳化炸藥1116系列配方。其配方特點(diǎn)為:組份簡(jiǎn)單、含水量大，炸藥的流動(dòng)性好等特點(diǎn)［4］。但是，1116防自燃系列乳化炸藥在炮孔內(nèi)貯存的時(shí)間只有24h，超過(guò)這個(gè)時(shí)間該乳化炸藥不處于最佳狀態(tài)。主要是存儲(chǔ)時(shí)間超過(guò)24h，導(dǎo)致1116防自燃系列乳化炸藥里懸浮的硝酸銨結(jié)晶體與氧化劑溶液混合，引起油膜發(fā)生形變和收縮，導(dǎo)致部分或全部破壞其氧化劑與可燃劑接觸充分而生成致密的的物理結(jié)構(gòu)，引起爆炸性能、抗水性能和穩(wěn)定性能的惡化，從而影響炸藥質(zhì)量穩(wěn)定性［5］。如果炸藥在炮孔內(nèi)貯存時(shí)間達(dá)3d(72h)之久，該乳化炸藥爆炸威力明顯下降，甚至有部分炮孔內(nèi)炸藥會(huì)發(fā)生拒爆。德興銅礦經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)、分析，發(fā)現(xiàn)該乳化炸藥最佳的質(zhì)量狀態(tài)是:乳化炸藥經(jīng)炸藥車(chē)初步制成到該乳化炸藥藥溫降到環(huán)境溫度為止，這個(gè)時(shí)間段的炸藥爆速高，威力大、質(zhì)量最好。當(dāng)炸藥溫度降到與環(huán)境溫度之后的時(shí)間里，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，炸藥質(zhì)量就開(kāi)始降低。試驗(yàn)結(jié)果證明1116防自燃系列乳化炸藥只能在 24h 內(nèi)使用［6］。

3 室內(nèi)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案

采用對(duì)比試驗(yàn)方法。在1116防自燃系列乳化炸藥配方中，其它原料配比不變，只有1/2的S-80乳化劑被等量的復(fù)合乳化劑取代(表1)。

表1 對(duì)比試驗(yàn)配方

任何一個(gè)多種原料的炸藥配方中，都必須使之趨于零氧平衡狀態(tài)。由于炸藥的包裝，使用環(huán)境及啟爆方法等等不同，在露天深孔爆破中，要使炸藥配方略趨于負(fù)氧平衡狀態(tài)，即負(fù)氧率為總負(fù)氧平衡數(shù)的4±2%為最佳。如此炸藥啟爆后會(huì)迅速形成爆轟波(表2)。

表2 各種原材料氧平衡數(shù)

根據(jù)表1的原材料比例和表2中各原料的氧平衡數(shù)可計(jì)算出:

(1)純S-80乳化劑配方中的氧平衡數(shù):

負(fù)氧率=0.00515÷0.14515×100%≈3.6%

(2)S-80+復(fù)合乳化劑配方中的氧平衡數(shù):

負(fù)氧率=0.009125÷0.149125×100%≈6.0%

計(jì)算結(jié)果表明這兩種配方中負(fù)氧率都在2%～6%的范圍內(nèi)，采用該配方進(jìn)行炸藥試驗(yàn)是可行的。

3.2 試驗(yàn)儀器及要求

(1)千瓦可調(diào)變頻攪拌機(jī)1臺(tái);

(2)鋁合金鍋1只:容量8L;

(3)可調(diào)加熱裝置1臺(tái);

(4)計(jì)量?jī)x器約干(秒表、轉(zhuǎn)速儀等);

(5)試驗(yàn)場(chǎng)所必須符合國(guó)家法律規(guī)定的安全要求，并通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收準(zhǔn)予使用的場(chǎng)所;

(6)試驗(yàn)人員必須持證上崗;

(7)試驗(yàn)時(shí)使用的爆破器材必須遵守危險(xiǎn)物品管理規(guī)定。

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表一中的配方做了6個(gè)樣品，每個(gè)配方做了3個(gè)樣品進(jìn)行比對(duì)，觀察復(fù)合乳化劑是否能使炸藥的貯存時(shí)間延長(zhǎng)。如果炸藥貯存時(shí)間越長(zhǎng)而爆速?zèng)]有明顯降低，說(shuō)明該炸藥穩(wěn)定性好、貯存時(shí)間長(zhǎng)。6個(gè)樣品爆速數(shù)據(jù)如下(表3)。

表3 樣品爆速數(shù)據(jù)

4 工業(yè)試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2013年6月份，德興銅礦開(kāi)展了預(yù)裝藥工業(yè)試驗(yàn)，其目的是:⑴檢測(cè)1116復(fù)合油相在炸藥預(yù)裝試驗(yàn)中的可行性;⑵在可行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)炸藥和爆破生產(chǎn)的均衡。試驗(yàn)材料為:1116復(fù)合添加劑2t，炸藥量45t。

4.2 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)采用連續(xù)兩天采用本次復(fù)合油相，預(yù)裝和現(xiàn)裝結(jié)合，不影響正常的生產(chǎn)爆破。

工業(yè)試驗(yàn)一:2013年6月22日，爆破工段在富家塢采區(qū)13#鉆實(shí)施了預(yù)裝藥。該面炮孔呈南西方向，孔網(wǎng)7×9m2，巖石性質(zhì)為Ⅲ類(lèi)巖。此次實(shí)施預(yù)裝藥的炸藥共15t，預(yù)裝藥炮孔數(shù)共19個(gè)。9#炸藥車(chē)在爆堆的西北角逐孔裝藥。每孔裝藥量為中間650kg，后排未減藥。炮孔充填高度為7.8～8.5m，裝藥當(dāng)天并未實(shí)際充填。當(dāng)天進(jìn)行了爆速測(cè)試，爆速達(dá)4700m/s多。2013年6月23日，對(duì)該面炮剩余孔實(shí)施了現(xiàn)場(chǎng)裝藥和爆破?，F(xiàn)場(chǎng)施工中對(duì)6月22日預(yù)裝藥炮孔重新量了充填高度，充填高度較22日減少了0.5～0.8m，原因是預(yù)裝炸藥再次發(fā)泡導(dǎo)致充填高度降低。

爆破效果:整體松散性好、破碎充分，隆起起度較高。根據(jù)跟蹤電鏟鏟挖效果，預(yù)裝藥區(qū)域爆破效果與正常裝藥區(qū)域的爆破效果一致(圖1)。

圖1 13#鉆爆破網(wǎng)絡(luò)圖

工業(yè)試驗(yàn)二:2013年7月1日，在富家塢采區(qū)15#鉆實(shí)施了預(yù)裝藥。該面炮孔呈南西方向，孔網(wǎng)7×8m2，巖石性質(zhì)為Ⅱ類(lèi)巖。此次實(shí)施預(yù)裝藥的炸藥共30t，預(yù)裝藥炮孔數(shù)共42個(gè)，充填高度為中間8～9m，側(cè)后排8.3～9.5m。2013年7月3日，該面炮實(shí)施了爆破?，F(xiàn)場(chǎng)施工中對(duì)部分預(yù)裝藥炮孔重新量了充填，發(fā)現(xiàn)充填高度比前天減少了0.6～0.8m。原因是預(yù)裝炸藥再次發(fā)泡導(dǎo)致充填高度降低。

爆破效果:整體松散性好、破碎充分，隆起起度較高。根據(jù)跟蹤電鏟鏟挖效果，預(yù)裝藥區(qū)域爆破效果與正常裝藥區(qū)域的爆破效果一致(圖2)。

圖2 17#鉆爆破網(wǎng)絡(luò)圖

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)，我們認(rèn)為:⑴添加復(fù)合乳化劑的乳化炸藥在儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面明顯優(yōu)于沒(méi)有添加復(fù)合乳化劑的常規(guī)乳化炸藥;⑵添加復(fù)合乳化劑的乳化炸藥儲(chǔ)存于酸性水中的炸藥損失比沒(méi)有添加復(fù)合乳化劑的化乳化炸藥損失小，說(shuō)明乳膠包裹可靠，在儲(chǔ)存于酸性水中3d后，沒(méi)有被酸性水破壞的炸藥性能，爆速都在4300m/s以上，說(shuō)明炸藥質(zhì)量仍然良好;⑶工業(yè)試驗(yàn)表明，在進(jìn)行預(yù)裝1～3d后，沒(méi)有產(chǎn)生底板抬高，大塊和根底與現(xiàn)裝比沒(méi)有明顯的增加，爆堆規(guī)整，后溝明顯，爆破效果良好，滿(mǎn)足預(yù)裝藥爆破的需要。

［1］李毅.礦床地質(zhì)模型在德興銅礦邊際品位優(yōu)化的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2011，11(4):44-46.

［2］李國(guó)平.德興銅礦富家塢采區(qū)坑采空區(qū)處理方案探討［J］.銅業(yè)工程，2008，(3):10-14.

［3］程根祥.影響德興銅礦爆破效果的因素分析及改進(jìn)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011，(2):105-106.

［4］鄒招保.現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車(chē)安全性探討［J］.銅業(yè)工程，2008，(2):23-27.

［5］程根祥 鄒招保.現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車(chē)生產(chǎn)工藝對(duì)炸藥質(zhì)量的影響及改進(jìn)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011，4(4):98-99.

［6］王華.高威力機(jī)械化預(yù)裝安全乳化炸藥的研究與應(yīng)用［D］.贛州:江西理工大學(xué)，2011:14-17.