淺談民爆現場混裝工藝技術的智能化生產及安全管理

徐 毓

（葛洲壩易普力廣西威奇化工有限責任公司，安徽潛山 246300）

1 現場混裝爆破的內涵

最早的現場混裝爆破主要是通過人工攪拌混合、混凝土攪拌機混制等方法實現的，近幾年來，運用混合車輛現場進行混合和裝藥的應用得到了廣泛的推廣。混裝車的利用，實現了裝藥機械化，爆破的原材料要在車上的每個料倉中進行分裝，只有在到達爆炸現場之后，才能進行混合和裝藥，從而提高了操作的安全性。將剩余的混合爆炸物原料送回料倉，不會造成浪費。采用原位混合藥包，可有效提升孔徑裝藥效率，實現藥包和孔徑的耦合，可使孔徑網絡參數增大，顯著提升爆破效果。研究表明，通過增加裝藥包密度和耦合系數，可使鉆孔尺寸增大20%～30%，并可使鉆孔體積減小25%～30%，從而大幅度減少爆破費用[1]。使用現場混合爆破車和地面站設備后，硝酸銨可以直接在地面站進行儲存，不需要建造大型的爆破倉庫，這樣就降低了運輸、儲存過程中發生爆破的風險，降低了生產成本。只有在藥包進入炮孔后，才能形成最終成品，而最終的成品也沒有雷管的感度，因此，安全性能和爆炸風險都得到了極大的提高。采用自動裝藥法可降低操作人員的勞動強度，同時可減少爆破材料與操作人員的接觸，在某種程度上可減少人員傷亡事故的發生。

2 現場混裝爆破智能化生產

2.1 智能化硬件保障

（1）開發配有進料塔斗式提拉系統的多孔顆粒型硝酸銨脫包、卷包設備，使該工藝達到自動化作業的目的。利用機器人機械臂與換刀座、空袋打包機形成自動化系統。在叉車就位之后，可以利用紅外檢測和視覺檢測來確認噸包是否就位。機器人的工作過程是用刀具劃開塑料袋并放下原料，根據圖像的特征進行判定。將刀具轉換成夾具，取出包裝袋，放到打包機上進行打包工序，實現了拆袋卷袋過程的無人作業[2]。

（2）駕駛員可以遠距離、自動化、精確地加入多孔顆粒型硝酸銨。混裝車行駛到上料塔的加料口下面，然后根據地面的指示標志把車輛停好。經過系統的電子識別，對車輛型號進行確定，就可以進行現場觸摸，在車進入位置之后用伸縮臂對駕駛室進行引導。駕駛員可以在屏幕上進行操作，將出料口由兩軸電動滑軌引導到混裝車的加料口，并對加料量的啟動和停止進行控制。還可以利用稱量系統設置加藥量，在司機確認已達到所需要的加藥量時，就可以遠程停止加料。采用車輛的電子識別技術，在混裝車進入上料塔的工作區域之后對其進行識別，將加藥量、加藥種類與數據庫相匹配，進行分類統計、管理和調度。

（3）在硝酸銨水溶液制備過程中，可遠程、定量和自動添加助劑。本發明的3 個不銹鋼水溶攪拌器用于3 種原材料的混合攪拌，并在調配過程中將溶液的水配比導入到控制體系中；在對硝酸銨水溶液進行制備的時候，要根據配方的要求，利用地面站軟件控制系統向3 個制備罐中準確定量地加入所需的微量元素，從而獲得符合標準要求的硝酸銨水溶液。

（4）集成硝酸銨水劑的輸送控制系統、過程熱水控制系統和膠乳生產控制系統。對乳膠基質配制控制系統進行改造和更新，并對操作系統和相關的輔助裝備進行更新，從而達到制乳生產全過程的自動化、智能化和無人化的目的。

（5）選擇能夠代替目前手工測量的方法，實時測量水相中析晶點、pH 值、基體黏性等。其中，水相為一種混合溶劑，通過濃度校準方法，可實現析晶點的實時測定，并將其與主機數據庫中的數據進行比較；采用pH 計直接在線測量溶液pH 值，將pH 值輸入控制系統中進行辨識處理；在混裝爆破車上，可以精確、自動加入乳膠基質；基質存儲使用的是儲罐，它與上料塔向混裝車中加入粒狀硝酸銨的過程是一樣的。在此基礎上，自動裝車系統可以對每臺車在當日加入的乳膠基質進行實時統計，并將其上傳到系統中，從而達到自動計量乳膠基質消耗量的目的。

2.2 智能化軟件保障

2.2.1 開發安全管理模塊

對現場混裝爆炸物系統乳化工房、現場混裝爆炸物車等重要環節的危險源展開監視，特別是對溫度、壓力及其他危險源的信息展開在線、實時的收集，利用信息平臺將這些信息反饋給智能管理系統服務器，并利用系統構建的安全模型，對風險等級進行自動的分析。開發機動車輛防撞系統，實現對各機動車輛的實時識別，并在機動車輛靠近路口時進行單獨報警，保障機動車輛在路口的安全[3]。構建出現場混裝爆炸物系統重要環節的危險源識別標準信息庫，與系統中的信息進行比較和分析，使用手持終端和無線網絡，可以實時地聯系管理人員，從而達到全程監控的目的。同時，還可以針對不同的狀況，給出報警、緊急停機等提示，讓操作人員和管理人員能夠做出正確的判斷和決策。

2.2.2 研制現場爆破智能管理系統模塊

與爆破廠當前進行的業務密切相關，獲得調度及數字化功能參數，對爆破設計、業務實施的流程進行梳理，并以實際需求為依據，利用調度及數字化礦山平臺的既有功能，在提升溝通與執行效率、方便生產組織、提升經濟效益等方面，對方案進行最優設計，利用計算機或手持終端就可以進行生產調度和確認。根據爆炸方案對不同類型的爆破和原材料進行生產調度，并對裝車和裝藥進行智能化管理。對爆炸任務書進行讀取，根據任務書的設計要求將不同種類的爆炸物根據配方進行分類，分別分配到對應的生產部門進行生產。與此同時，根據爆炸物的總量和種類，將它們分配到不同的車進行裝藥，并將它們輸送到不同的工作現場，還可以利用衛星定位對每輛工作車的工作地點以及運動狀態進行驗證。將雷管材料的進出庫信息錄入數據庫，完成對混合裝甲車爆炸物的自動測孔、找孔、裝藥，并進行了有關資料的收發和記載。與系統數據庫相結合，分析每一批次的爆炸鳥瞰圖像，從這一批次的原材料參數、裝藥量、網孔設計、設備工況等方面，實現對爆炸效果與生產操作的復盤，并進行生產追蹤，從而實現對生產爆破的最優控制。

3 現場混裝爆破安全管理

3.1 使用先進現場混裝設備

當前，混裝車設備出現了三代并存的情況，在這種情況下，它們的生產工藝各不相同，設備多樣化，生產工藝多樣化，導致在安全管理方面很難形成統一的標準。第一代乳化爆破現場混合裝車設備的結構比較復雜，操作比較麻煩，裝藥誤差比較大，而且還增加了乳化器的爆炸風險，給現場設備的維護和管理帶來了很大的困難，因此應該將其淘汰掉。在此基礎上，逐步推廣“地面制乳+低溫裝藥”的第三代乳化爆破現場混裝設備，為實現遠距離運輸打下基礎。

3.2 加強安全聯鎖控制技術

自控系統的穩定性對地面站和混裝機組的安全運行起到了很大的作用，除了要對自控系統進行定期檢查之外，還要在技術上加以保障。根據國家標準的要求，應該采用自控系統故障自診斷技術，有效地防止混裝車在長期的使用過程中，因為儀器、儀表等傳感器連接線纜松動、斷開或損壞而導致的安全聯鎖保護失靈，對各種傳感器的狀態進行實時監控，一旦溫度、壓力、流量傳感器信號出現異常，所有設備將不能啟動，以此保證混裝車作業過程中的安全[4]。

3.3 加強生產設備管理

現場混配乳化爆破的安全管理主要是生產設備方面的管理，尤其是關鍵設備，如乳化器和乳膠基輸送泵。輸送泵作為乳化爆破的關鍵設備，其結構的合理性、控制方法的完善性是保證安全生產的重要條件。然而，因為當前國內混配乳化爆破的生產正處在一個高速發展時期，加上其安全管理意識落后，現場從業人員的素質比較低，導致現場生產設備的管理還很難達到行業安全規范的要求。所以，對于現場混裝乳化爆破生產設備，應該按照使用地點的危險等級對其分門別類地建立檔案，在對重要設備進行定期更換之后，對其進行定性分析，從而找到影響設備安全性的部件，保證安全生產。建立一套周期性的安全互鎖校驗體系，不僅可以確保自控系統的穩定性，而且可以確保地面站和混裝車的安全生產。

3.4 完善監管核查制度

與固定的包裝線相比，現場混裝爆破的生產更具挑戰性，生產地大多位于邊遠地區，且點多面廣，因此，在安全監督方面有一定的困難。現場混裝爆破地面站是為了支持大型礦山的開發而建立的，導致地面站一般都位于距離所屬企業較遠的礦山，企業的安全制度以及許多安全管理規定沒有得到嚴格的執行和落實，與固定包裝生產線相比，現場安全管理缺少集中監督。為此，要加強對關鍵工序和關鍵設備的監控，把地面站場與固定包裝線的安全管理重視起來。按照相關規定與要求，對企業進行一年不少于一次的全面檢查和評估，并根據檢查結果提出相應的改進措施[5]。對于重要的設備及工藝，要制定特殊的安全檢查清單，并要按月或季度將分項檢查的結果落實到上級領導層面。建立健全原料檢測體系，由于原料與標準的不同，導致產品的品質有很大的差別，從而給產品的安全性造成很大的威脅。目前，我國大部分地區的現場混裝爆破地面站都配有物理化學分析室，但由于受到設備和人員水平的限制，僅能對某些項目進行簡單的測定，如含水率、比重等。企業可以考慮將原料的成批檢查交由企業的質量控制部門或外部組織進行，通過后才能轉到地面站。

3.5 加大人員培訓力度

從根本上說，安全管理就是人的管理。企業員工的安全知識與技術的掌握，直接影響到企業的經營與管理。因此，根據現場混裝乳化爆炸物的特性開展4 個方面的工作：開展現場混裝乳化爆破的安全技術培訓；對混裝乳化爆破的生產設備維修人員進行培訓；對危險源進行識別和風險評估；根據現場應急處置方案進行演練。

4 結語

目前，國內爆破工業正在迅速發展，在此過程中，需要強化對現場混裝乳化爆破的安全管理，運用智能技術降低人工作業難度，對乳化爆破現場混裝車設備進行升級，依據法規要求對現場混裝生產設備進行重點管理，并對生產過程進行標準化的安全監督核實，重視工作人員的安全意識和技術培訓，從而保證現場混裝爆破的安全性。