乳化炸藥現場混裝技術在城門山銅礦的應用

孫 磊，陳先萬，張輝宇，劉曉文，潘常運

(1.北京礦冶研究總院， 北京 100160；2.城門山銅礦， 江西 九江市 332100)

0 前 言

城門山銅礦位于江西省九江縣賽城湖南岸，是一座以銅、硫為主，共生鉬、鐵、鋅，伴生金、銀等多種金屬的大型露天礦山。隨著生產規模的不斷擴大，礦山的穿孔、鏟裝、運輸設備全部升級，并引進了由北京礦冶研究總院研發的乳化炸藥現場混裝技術，并于2012年12月投入使用。

在1980年前后，乳化炸藥現場混裝技術由美國埃列克(Ireco)公司首次研發，隨后該技術不斷完善并在北美、南美、歐洲、南非等國家和地區得到廣泛的應用[1-2]；在國內，1991年該項技術率先在本鋼南芬鐵礦、江西德興銅礦、山西平朔煤礦等大型露天礦山得到應用，隨后在其他露天礦山、水利水電工程和地下礦山得到不斷的推廣和應用[1，3-6]。本文主要介紹了乳化炸藥現場混裝技術及其在城門山銅礦的應用情況。

1 乳化炸藥現場混裝技術

該技術是在MEF移動式地面站生產炸藥半成品——乳膠基質，然后用BCJ-3型裝藥車裝載乳膠基質和敏化液到達爆破作業現場，并用裝藥車將其混合裝入炮孔，在炮孔內經化學敏化后成為乳化炸藥。

1.1 MEF移動式地面站

MEF移動式地面站由兩臺可移動的半掛車組成，第一臺主要完成水、油相的制備、計量、存儲、泵送等功能，第二臺主要完成水、油相的連續乳化以及乳膠基質的冷卻、泵送等功能。制備乳膠基質的生產工藝流程如圖1所示，乳膠基質保質期大約為10～15 d。

圖1 乳膠基質生產工藝流程

1.2 BCJ-3型裝藥車

BCJ-3型裝藥車主要由汽車底盤及動力系統、液壓及控制系統、電器及自動控制系統、乳膠基質儲存箱及輸送系統、敏化液儲存箱及輸送系統、清洗水箱及輸送系統、乳膠基質連續敏化及裝填系統、動態監控系統等組成。

該車采用中國重汽生產的HOWO ZZ1257M4347汽車底盤，乳膠基質裝載量為15 t，敏化液裝載量為0.5 t。其裝藥原理如圖2所示，利用敏化液形成乳膠基質的“水環薄膜”,然后通過輸藥軟管長距離(40 m)、低阻力輸送到輸藥軟管末端的靜態混合器，經混合后在炮孔內敏化成為乳化炸藥，敏化成藥時間為10 min左右。經過大量現場實驗表明，現場混裝乳化炸藥密度為1.06～1.18 g/cm3，爆速為4500～5200 m/s。

圖2 BCJ-3型裝藥車裝藥原理

2 現場應用

2.1 工程概況

城門山銅礦采礦場東面是最終邊坡，南面是排土場，西面和北面是賽城湖。采礦場露天臺階高度12 m，穿孔設備為CH-150潛孔鉆機，孔徑150 mm，孔深14 m，采用垂直深孔毫秒延時逐孔起爆技術。

剝離區主要為高嶺土、風化砂巖和褐鐵礦。高嶺土土質松軟，不需要爆破便可挖運；風化砂巖主要位于采礦場南面城門山頭剝離工作面，節理裂隙比較發育，可鉆、可爆性較好；褐鐵礦位于一號坑旁的灰山剝離工作面，該區域由于裂隙、溶洞等各種構造較嚴重，鉆礦率低，爆破難度大。

采礦區主要礦石類型為斑巖型銅礦、矽卡巖型銅礦和塊狀硫化銅礦，目前主采10#礦體，該區域地勢較低，地下水特別發育，鑿巖效率較低，炮孔易積水，爆破難度較大。

2.2 施工質量分析

爆破施工質量直接影響著爆破效果和爆破安全，自引進乳化炸藥現場混裝技術之后，施工質量得到很大的改善。

(1) 裝藥車裝藥結構不同于成品炸藥，它采用全耦合裝藥，孔底裝藥密度有所增大，可有效克服孔底礦巖的夾制作用，減少了根底的產生。

(2) 對于成孔質量不好、孔壁粗糙的炮孔，成品炸藥容易卡孔并懸掛在孔壁，造成裝藥不連續而發生拒爆。由于現場混裝炸藥呈漿狀，具有流動性，裝入炮孔后會充滿整個炮孔，保證了裝藥的連續性。

(3) 在褐鐵礦剝離區，由于裂隙、溶洞的存在，成品炸藥集中堆積在裂隙、溶洞處，造成裝藥高度不夠，爆堆上部容易產生大塊；對于混裝炸藥，只需將裝有起爆藥包的高強度塑料薄膜袋預先裝入孔中，然后將混裝炸藥裝入塑料薄膜袋便可避免炸藥集中堆積，確保裝藥高度。

(4) 采用成品炸藥裝填采礦區積水炮孔時，一般使用人工吊裝、擠壓的方式將成品藥卷裝入孔內，藥卷不易到達孔底，藥卷之間容易被水隔開，并且單孔裝藥量往往達不到設計要求，這種裝藥方式不僅速度慢，而且容易導致拒爆、大塊偏多、根底偏高等問題，直接影響出礦的成本和效率。采用裝藥車裝藥時，只需將輸藥軟管插入水孔底部，然后根據設計裝藥量開始裝藥，隨著炸藥的不斷裝填，將輸藥軟管慢慢提升，孔內積水便可不斷排出，保證了裝藥量和裝藥質量。

2.3 綜合效益分析

2.3.1 安全環保效益

移動式地面站生產的乳膠基質屬于炸藥半成品，含水15%～17%，沒有雷管感度，在裝入炮孔之后才能敏化成乳化炸藥，所以在生產、運輸、儲存、裝藥過程中的安全性得到提高；另外，現場混裝炸藥在使用過程中無需包裝材料，并且在爆炸后生成的有毒氣體更少，對環境污染較小。

2.3.2 經濟效益

2013年礦山總爆破方量為410萬m3，采剝爆破方量比為1∶3.5，現場混裝乳化炸藥技術在應用過程中經濟效益十分顯著。

(1)鉆孔成本降低。現場混裝乳化炸藥技術實現了全耦合裝藥，單孔裝藥量較成品炸藥增加39%，提高了炮孔利用率，在原有孔網參數下巖石拋出較遠，所以前期試生產過程中將剝離區孔網參數由原來的5 m×5 m擴大為6 m×5 m，調整后延米爆破量增大20%，一年可少鉆1700個孔，共計23800 m。

(2)爆破成本降低。一方面，雖然單孔裝藥量增大，但混裝乳化炸藥成本僅為成品乳化炸藥的52%，所以單孔爆破成本更低；另一方面，由于剝離區鉆孔數減少1700個，相應的雷管成本也得到降低。

(3)二次破碎、鏟裝等后續成本降低。根據生產要求，爆破后送往選場的礦石尺寸不應超過50 cm，鑒于此，采礦區沿用了以前的孔網參數，并用瓜子片代替巖粉填塞，確保裝藥填塞質量，爆后礦石破碎效果得到明顯改善，大塊率僅為1%左右，二次破碎工作量減少，鏟裝效率提高、成本降低。

3 結 論

乳化炸藥現場混裝技術在城門山銅礦的應用實踐證明，該技術提高了施工效率和施工質量，改善了爆破效果，尤其在成孔質量不好、含水炮孔等特殊條件下，更能發揮其優勢；另外，該技術不但安全環保，而且鉆孔爆破成本以及二次破碎、鏟裝等后續成本都有所降低，綜合效益顯著。

參考文獻：

[1]曹愛龍．現場混裝乳化炸藥技術綜述[C]//中國民用爆破器材學會第六屆年會論文集.2007：118-121.

[2]吳澤堯，蔣文斌．理想的礦山爆破設備——工業炸藥現場混裝車及乳化基質地面站[C]//2010全國采礦技術與裝備進展年評報告會論文集．2010：194-195.

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