混装炸药设备：工业炸药生产的新趋势

爆破装药机械是使用炸药原料及半成品，在爆破现场混制成炸药并装入炮孔的一种设备，主要用于露天和地下矿山、井巷掘进及其他各种爆破工程中的炮孔或洞室装药。在露天作业中，机械装药使用装药车或混装车。在地下作业中，机械装药使用装药器和地下装药车。由于装药车或装药器的使用，装药密度增大，钻孔利用率更高。

混装炸药车实现了装药机械化，制作装药的原料在车上各个料仓分装，到达爆破现场后才进行炸药的混制及装填，提高了作业安全性，剩余的混制炸药原料可返回料仓避免浪费。混装车还可根据岩石的不同特性，配置不同威力的炸药，提高爆破效率。在地下爆破工程作业，特别是地下矿山向上的中孔、深孔爆破中，采用装药器装药，可节省人力、提高装药效率、改善爆破质量、减轻劳动强度。

目前，国内爆破工作，不论是露天作业，还是地下作业，人工装药占的比例较大，其缺点是装药密实度低、劳动强度大、效率低。要解决这个问题，机械化装药是发展方向。

（1）分类。爆破装药机械按用途，分为地下装药机械和露天装药机械。按装药车生产的炸药种类，可分为混装乳化炸药车、混装多孔粒状铵油炸药车和混装重铵油炸药车等。

露天爆破装药机械，包括现场混装乳化炸药车、现场混装多孔粒状铵油炸药车和现场混装重铵油炸药车三大类。

地下爆破装药机械，包括装药器和装药车两类。装药器又分为传统装填黏性粒状炸药（还有少数矿山装填粉状炸药）的压气装药器和新型现场混装乳化炸药装药器。装药车也分地下压气装药台车和地下现场混装乳化炸药车。压气装药器、压气装药台车的工作动力均为压缩空气。地下现场混装乳化炸药装药器、装药车则为电—液工作系统。

地面站是为现场混装车进行原材料储存、半成品加工等而设置的地面辅助配套设施，地面站有固定式地面站和移动地面站。

（2）主要特点及适用范围。

1）露天爆破装药机械。露天爆破装药机械有现场混装乳化炸药车、现场混装多孔粒状铵油炸药车和现场混装重铵油炸药车。现场混装炸药车具有安全可靠、计量准确、建筑物简单、占地面积小、炸药成本低、爆破效果好、用人少、装药效率高、改善工作环境等优点。

现场混装乳化炸药车（BCRH系列）：主要有汽车底盘、动力输出系统、液压系统、电气控制系统、燃油（油相）系统、乳化系统、水气清洗系统、干料配料系统、水暖系统、微量元素添加系统、备胎装置和软管卷筒装置组成。该车广泛适用于冶金、煤炭、化工、建材、水电、交通等工程的爆破作业，特别适合在金属矿等岩石硬度较高或炮孔内含水量较高的条件下使用。炮孔的直径宜在100mm以上。

现场混装乳化炸药车可现场混制纯乳化炸药和最大加30%干料的两种乳化炸药。水相、油相、敏化剂和配制在地面站进行，而乳胶基质的敏化、干料的混合、敏化在车上进行。炸药主要有水相（硝酸铵溶液）、油相（柴油和乳化剂的混合物）、干料（多孔粒状硝铵或铝粉）和微量元素（发泡剂）四大部分混制而成。

乳化炸药车输药效率200～280kg/min。目前有8t、12t、15t、25t共4个规格。现场混装乳化炸药车具有自动计量功能，计量误差不大于±2%

现场混装多孔粒状铵油炸药车（BCLH系列）：粒状铵油炸药现场混装车主要有汽车底盘、动力输出系统、干料箱、燃油箱、输送螺旋、电器装置等组成，主要在各行业的大型、中型露天爆破中使用，适用于大直径（一般80mm以上）干孔装药。

现场混装多孔粒状铵油炸药车工作前先在地面站装入柴油和多孔粒状硝酸铵。装药车驶到作业现场，由车载系统将多孔粒状硝酸铵与柴油按配比均匀掺混，并装入炮孔。现场混装铵油炸药工艺简单、成本低，但爆炸威力相对较低。

粒状铵油炸药现场混装车输药效率200～450kg/min，目前有4t、6t、8t、12t、15t、25t共6个规格供选择。现场混装多孔粒状铵油炸药车具有自动计量功能，计量误差不大于2%

现场混装重铵油炸药车（BCZH系列）：现场混装重铵油炸药车由汽车底盘、动力输出系统、螺旋输送系统、软管卷筒、干料箱、乳化液箱、电气控制系统、液压控制系统、燃油系统等部件组成。重铵油炸药车混制炸药的各种原料从地面站分别装入车上的各个料仓内，在爆破现场按不同比例将乳胶基质与多孔粒状铵油掺混在一起，制备成不同能量及密度的重铵油炸药，是多功能炸药现场混装车，可混制乳化炸药、多孔粒铵油炸药和重铵油炸药，兼具乳化炸药的高威力和铵油炸药的低成本优点。这种装药车水孔和干孔都适用，可满足不同爆破工程要求。

混装重铵油炸药车输药效率450kg/min，用MONO泵送药效率200～280kg/min，目前有8t、12t、15t、25t共4个规格供选择。现场混装重铵油炸药车具有自动计量功能，计量误差不大于±2%。

2）地下爆破装药机械。

压气装药器：在地下爆破工程作业，特别是地下矿山向上的中深孔爆破中，采用装药器装药，可节省人力、提高装药效率、改善爆破质量、减轻劳动强度。

压气装药台车：将压气装药器系统安装在自行式地下矿山通用底盘上的专用爆破装药作业台车，适用于无轨运输的大型地下矿山和其他地下大型洞室开挖爆破工程。

现场混装乳化炸药装药器：适用于井巷掘进、分段法采矿等空间狭窄的地下工程爆破装药作业。无自行行走底盘，须借助于其他辅助机械，实现不同爆破作业点之间的移动。

现场混装乳化炸药装药车：由现场混装乳化炸药车的上盘系统和低矮汽车或铰接式台车底盘组成，是一种正在发展兴起的地下矿山等地下工程爆破装药机械，显著技术特征是安全性好、作业效率高。

（3）地面站。

1）固定式地面站。固定式地面站是现场混装车的地面配套设施，用于原材料储存、半成品加工等。大型、中型水利水电工程、露天矿山开采等，作业面相对固定、施工期较长的爆破工程，适宜建固定式地面站。当乳胶基质在车上制作时，地面站由水相硝酸铵制备系统、油相制备系统和敏化制备系统组成；当乳胶基质在地面站制作时，在上述三个系统的基础上，再增加一套乳化装置。

2）移动式地面站。公路、铁路等工程爆破作业面分散、工期短，为装药车提供半成品及原料时，适宜设置移动式地面站。移动式地面站移动方便，能适应流动性大、环境复杂的爆破作业，经济效益显著。移动式地面站由制备车、动力车、运输车组成。制备车设有水相制备输送系统、油相输送系统、发泡剂输送系统、乳胶输送系统。动力车设有配电屏、发电机、蒸汽锅炉、地表水处理装置、污水处理装置、浴室、化验室、乳化剂储存保温室等。

（4）装药机械主要技术性能参数。

1）各种炸药车主要技术参数分别见表2-19～表2-26。

表2-19　BCRH系列露天现场混装乳化炸药车主要技术参数表

表2-20　BCLH系列现场混装多孔粒状铵油炸药车主要技术参数表

表2-21　BCZH-15现场混装重铵油炸药车主要技术参数表

表2-22　BC系列多品种炸药现场混装车主要技术参数表

表2-23　BC系列多孔粒状铵油炸药现场混装车主要技术参数表

表2-24　BCJ-1多品种炸药现场混装车主要技术参数表

表2-25　BCJ-2粒状铵油炸药现场混装车主要技术参数表(www.xing528.com)

表2-26　BCJ-3露天现场混装乳化炸药车主要技术参数表

2）不同系列地下现场混装炸药车、装药器的技术参数分别见表2-27～表2-31。

表2-27　BCJ-5、BCJ-5（M）多品种现场混装炸药车主要技术参数表

表2-28　BCJ系列地下现场混装乳化炸药车主要技术参数表

表2-29　BQF系列粉状铵油炸药装药器表

注 有搅拌装药器时，主要用于地下矿山、隧道、洞室爆破。

表2-30　BQ系列粒状铵油炸药装药器表

注 无搅拌装药器时，主要用于地下矿山、隧道、洞室爆破。

表2-31　抬杠式装药器表

注 Howda-100抬杠式为无搅拌装药器，Howda-100J抬杠式为有搅拌装药器，适用于矿山井下大型洞室中深孔装药。

3）BYD型移动式地面站和BD型固定式地面站主要技术性能参数分别见表2-32、表2-33。

表2-32　BYD型移动式地面站主要技术性能参数表

表2-33　BD型固定式地面站主要技术性能参数表

注 可组合形成年产4000～45000t各种产能的地面站。

（5）工程实例。

1）三峡水利枢纽三期工程上游碾压混凝土围堰爆破拆除混装乳化炸药研制及应用。三峡水利枢纽工程三期上游碾压混凝土围堰平行于大坝布置，围堰轴线位于大坝轴线上游114m，其右侧与右岸白岩尖山体相接，左侧与混凝土纵向围堰上纵堰内段相连。围堰轴线总长546.5m：从右至左分为右岸坡段（2～5号堰块，长106.5m）、河床段（6～15号堰块，长380m）和左接头段（长60m）。

三峡水利枢纽三期工程碾压混凝土围堰为重力式结构。堰顶宽8m，堰顶高程140.00m，堰体最大高度121m。迎水面高程70.00m以上为垂直坡，高程70.00m以下为1∶0.3的边坡；背水面高程130.00m以上为垂直坡，高程130.00～50.00m为1∶0.75的台阶边坡，其下为平台。根据水力学模型试验成果，三峡水利枢纽三期工程上游围堰右岸5号堰块长40m、河床段6～15号堰块长380m、左连接段长60m，要求拆除至高程110.00m，其中与纵堰交界处拆除至纵堰内坡面。围堰爆破拆除总长度为480m，总拆除工程量为18.6万m3。

围堰右岸5号堰块采取钻孔炸碎法拆除，6～15号堰块采用预埋药室与预埋断裂孔进行倾倒的爆破方案。施工中配置了2台BCRH-15型现场混装乳化炸药车，单台载药量15000kg，装药效率200～280kg/min。地面站为BDR4.0“混装炸药车半成品移动式地面站”，生产效率为单班生产输送半成品大于20t，按单班制组织生产，年生产能力4000t。考虑到此次爆破的重要性以及浸水后炸药性能将有所降低，要求的炸药性能参数为：50m深水下浸泡7d后爆速大于4500m/s、爆力大于320mL、猛度大于16mm，一般的炸药性能均难以达到这一要求。通过对混装乳化炸药的配方与生产工艺进行了一系列的研究和计算，在总结过去混装车生产乳化炸药经验的基础上，经过多次室内外试验，研制了具有高爆速、高威力、高抗水、便于远距离多次泵送、综合成本较低等特点的混装乳化炸药。该高威力炸药的主要性能如下：外观银灰色膏状物，有弹性；密度1.20～1.30g/cm3；爆速50m深水下浸泡7d后为5460m/s；猛度18.6cm；爆力（作功能力）346mL；感度无热感度、摩擦感度与撞击感度。炸药制备与装药工艺见图2-6。廊道内的药室及排水孔炮孔的装药，由装药车在堰顶通过约30m的装药管长距离输送至廊道，再经装药器二次加压后装入；其余深孔由装药车在堰顶通过装药管直接装入。卷状炸药采用人工直接送入炮孔。起爆前，堰前水位降到高程135.00m，堰后充水至高程139.00m，炸药将处于深水下浸泡，最低药室处水深达38m，浸水时间（充水至起爆）约3d，炸药将长时间在深水下浸泡。

图2-6　炸药制备与装药工艺图

该工程于2006年5月28日开始装药施工，6月2日下午装药结束，装药车共装填高威力混装乳化炸药152.72t，6月6日下午起爆，爆破达到了预期目的，取得了良好效果。

2）水布垭水利枢纽工程混凝土面板堆石坝级配料开采混装乳化炸药车的应用。水布垭水利枢纽为湖北清江干流三个梯级开发的龙头水电站，混凝土面板堆石坝最大坝高233m，是目前世界同类型最高的混凝土面板堆石坝。总填筑量1564万m3，其中：主堆石料（ⅢB）776万m3，过渡料（ⅢA）64.2万m3。面板堆石坝填筑石料有严格的级配要求，主堆石料的主要级配要求为最大粒径800mm、粒径小于1mm的含量小于5%，小于5mm的含量大于4%；过渡料的主要级配要求为最大粒径300mm、粒径小于1mm的含量小于5%、小于5mm的含量大于8%。

该工程要求粒径小于5mm的含量比较高，大坝的石料开采爆破难度较大，要求在获取合格坝料的同时，还应提高爆破开采的规模和效率。为此，在级配料爆破开采过程中，充分发挥混装车装药的技术优势，于2002—2004年累计爆破540余次，最高月爆破强度超过40万m3，级配料合格率100%。

应用混装车技术开采面板堆石坝级配料主要在公山包料场与溢洪道两个部位进行，料场为茅口组厚层至巨厚层坚硬完整灰岩，其爆破技术参数见表2-34。

表2-34　水布垭水利枢纽工程混装炸药车级配料台阶爆破技术参数表

续表

施工中配置了2台BCRH-15型现场混装乳化炸药车，单台载药量15000kg，装药效率200～280kg/min，所生产的混装乳化炸药密度为1.15～1.25kg/m3，爆速为4700～5200m/s。地面站为BDR4.0“混装炸药车半成品移动式地面站”，生产效率为单班生产输送半成品大于20t，按单班制组织生产，年生产能力4000t。该地面站将现场混装乳化炸药车所需半成品加工设备、加工所需动力源等各种设施，安装在两台标准汽车半拖车底盘上，形成可移动式地面站动力车与制备车，并根据需要选配具有硝酸铵原材料储存功能的箱式运输车。该项移动地面站装置为研制开发的国家定型产品，已通过技术鉴定，并获得国家专利。

采用混装乳化炸药车技术开采面板堆石坝级配料，相对采用常规药卷爆破有以下优点：①混装乳化炸药具有密度大、相对体积威力高的特点，采用耦合装药的方式有利于改善级配料的爆破粒径分布，提高了小于5mm细料的含量，尤其是过渡料的级配质量明显提高，更能满足级配料开采的质量要求；②混装炸药车比人工药卷装药方式装药效率高，体现在现场制药效率方面，现场装药效率200～280kg/min；生产的混装乳化炸药流动性好，不存在药卷卡孔等装药问题；混装乳化炸药耐水性强、装药连续性好，水孔装药可直接将输送管插入孔底，装药效率不受水孔因素的影响，有利于级配料爆破规模化施工水平的提高，加快施工进度；③混装车的作业方式有利于提高爆破作业的安全化水平，有利于扩大爆破孔网参数，降低级配料开采成本。综上所述，采用混装乳化炸药车技术开采面板堆石坝级配料是一种值得推广的施工技术。