Charmec MC 605 DA型装药台车在程潮铁矿的应用

彭 卓

（武钢资源集团程潮矿业有限公司）

程潮铁矿是武钢优质原料生产基地，采用无底柱分段崩落法，BQ-100型装药器装药，上向扇形中深孔崩落矿石。国外大型地下金属矿山机械化装药方面起步较早，在2000年之前，就已经实现了上向中深孔装药的机械化［1］。随着数字化、智能化矿山建设的提出，机械化换人、智能化减人理念的稳步推进，机械化程度的高低已经成为企业发展的重要标志。程潮铁矿为了实现井下中深孔装药的机械化和自动化，缩小和国外先进水平的差距，从芬兰Normet上海分公司引进了Charmec MC 605 DA型装药台车。

1 程潮铁矿井下中深孔爆破工艺

1.1 采场结构参数

程潮铁矿以15号勘探线为界，分为东、西2个矿区，目前东、西区采场结构参数：东区中段高70 m，分段高17.5 m，进路间距15 m，进路净断面3.8 m×3.6 m；西区中段高70 m，分段高17.5 m，进路间距15 m，进路净断面4.0 m×3.6 m。

1.2 中深孔设计及爆破参数

程潮铁矿使用上向中深孔爆破落矿，井下常见的中深孔设计见图1，中深孔爆破布置图2，中深孔参数见表1。

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标准断面进路间距为15 m，分段高度为17.5 m；排距为2.0 m；前倾角为90°；孔底距为进路中深孔1.8～2.0 m，切割巷中深孔1.6～2.0 m；炮孔直径为76～80 mm［2］。炸药含水率控制在3%～5%，返粉率控制在10%以内；边孔不装药长度为1.4～1.6 m；其余各孔应按交错充填的原则，确定相邻炮孔不装药长度；装药密度在0.95～1.1 g/cm3。

1.3 BQ-100型装药器的使用

现场使用BQ-100型装药器给上向中深孔装药时，先用筛药器对炸药过筛，筛除炸药中的杂物和结块的炸药。筛药时人工向炸药中均匀添加水，使炸药达到一定的湿度，增加炸药的黏性，降低返粉率。也可以由工人直接在现场加水拌药，手工清除炸药中的杂物和结块的炸药。对于较干的炸药，采用适当加柴油的方法可有效降低返粉率［3］。添加柴油可以降低炸药在输药管内流动的阻力，减少堵管现象，同时增加使用成本。程潮铁矿井下筛药器见图3，BQ-100型装药器见图4。

BQ-100型装药器技术参数：装药罐规格为1×130 L，工作风压为0.2～0.45 MPa，输药管内径为25～32 mm，适应炮孔直径为40～90 mm，输药能力为600 kg/h，外形尺寸为0.676 m×0.676 m×1.350 m（长×宽×高），自身质量为65 kg，装药密度为0.95～1 g/cm3。BQ-100型装药器现场使用见图5，作业面人工把管见图6。

BQ-100型装药器的优点：设备生产和制造全部实现了国产化，结构简单可靠，成本低、质量轻，2人即可移动；所有零部件都是标准件，操作维修方便，工人经过培训很快掌握操作要领。

BQ-100型装药器存在的问题：

（1）需要人工筛药或拌药，人工向炸药中添加水量完全凭工人的经验，人为主观性强，容易导致过筛或搅拌后的炸药含水量不稳定。

（2）适合人工上管的高度为1.0～2.5 m，作业面有时需要堆渣和出渣，让中深孔孔口与下部渣石间的距离达到合适的上管高度，增加了作业准备时间。

（3）把管人员直接暴露在掌子面顶板下方，此处顶板受到前排中深孔爆破反冲作用的影响，一般较为破碎，增加了把管人员的安全风险。

（4）把管人员在掌子面蹬渣作业，依靠人力上管和退管，劳动强度大。退管速度和预留充填长度由把管人员凭经验和感觉控制，容易导致装药密度不均匀，爆破质量不稳定。

（5）单罐作业，当罐体中的炸药装完之后，需要人工将炸药倒入罐内，装药过程不能连续，增加了装药作业时间，降低了装药效率。

（6）使用装药器装药时出现返粉现象，不仅浪费炸药，而且药粉污染空气，有损身体健康［4］。

2 Charmec MC 605 DA装药台车简介

为了解决BQ-100型装药器在使用中存在的问题，程潮铁矿从芬兰Normet上海分公司引进了Charmec MC 605 DA型装药台车，并由该公司对程潮铁矿中深孔爆破作业人员进行培训（图7、图8）。装药台车装备了德国奔驰OM 904 LA涡轮增压水冷柴油发动机，输出功率可达到110 kW。装药台车行走、大臂动作、空压机等均为液压驱动，抵达作业现场即可进行装药作业。装药台车由尾部炸药添加、装药罐及气路控制、机载空压机、卷盘、送管、导向、装药遥控操作等系统组成。采用双装药罐设计，可以实现遥控器或工作框配电柜上的快速切换，连续不间断装药作业；有线遥控器配有多功能表，便于操作人员直观快速判断炮孔深度，精准有效地控制炮孔装药预留、随时调整进退管速度，确保装药密度［1］。

装药台车车尾进药口自带筛网工具，能将结块的炸药和杂物筛分在外面，实现筛药上药一体化（图9），井下使用的Charmec MC 605 DA型装装药台车见图10。

Normet Charmec MC 605 DA装药台车技术参数：自身质量为18 000 kg，外观尺寸为11.9 m×2.0 m×（2.4～2.7m）（长×宽×高），轴距为3.65 m，离地间隙为0.39 m，转弯半径外弯为7.41～6.82 m，内弯为3.95 m，装药罐规格为2×300 L，工作风压不大于0.7 MPa，输药管内径为25～60 mm，适用炮孔直径不大于100 mm，输药能力为4 500 kg/h，装药密度为0.95～1.1 g/cm3。装药台车自带照明系统，采用机械臂把管，液压驱动上管（图11）。

3 Charmec MC 605 DA装药台车的应用

3.1 装药台车在程潮铁矿的爆破试验数据

装药台车装药爆破试验数据见表2。

装药器和装药台车重点指标对比见表3。

从表3可以看出，Normet装药台车罐内压力比BQ-100型装药器高0.1 MPa，中深孔的线装药密度提高了0.2 kg/m，返粉率从10%上升到22%。单排中深孔装药作业时间增加9 min。装药台车在使用磨合期内，频繁出现堵管、蓬料现象，处理耗费大量时间。工人熟练使用装药台车后，单排中深孔装药作业时间控制在50 min以内。

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注：程潮铁矿井下中深孔爆破质量评价标准：1.爆破质量好，实际装药量与理论装药量一致，爆破后出矿车数与实际矿量一致，且大块率低，无炮孔拒爆现象，顶部击穿，能回采到上水平底柱矿石；2.爆破效果一般，实际装药量与理论装药量有出入，装药过程中出现错孔、堵孔现象，爆破后出矿车数未到本水平控制车数即出现大块卡斗，大块率高；3.爆破效果差，实际装药量严重不合理论装药量，爆破后出现炮孔拒爆现象，出现鸡窝、立槽或空场，无法正常出矿，对周围巷道破坏严重。

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BQ-100型装药器3～4人均能正常使用。在4个人的情况下，其中1人持有输药管，1人操作装药器，1人辅助上下输药管及放导爆管，1人负责给装药器上药。在3个人的情况下可以由操作装药器的人在操作间隔时间给装药器上药。

装药台车必须4个人才能正常使用，装药台车长度为11.9 m，作业人员被分隔在车头工作框和车尾炸药添加处2个区域内，被车体阻挡，一般情况下不通视，且台车作业时噪音较大。出于安全联保互保的原则，一个工作区域内至少有2人作业。工作框内1人负责操作遥控器，1人负责负责放导爆管，车尾2人负责添加炸药。装药台车提高了中深孔装药密度，爆破质量好的指标占比提高了3%，差的指标占比降低了1%，整体性能优于BQ-100型装药器。

3.2 装药台车施工最佳技术参数

程潮铁矿井下中深孔爆破作业常见炸药为广水改性铵油炸药、麻城改性铵油炸药和郧县岩石膨化硝铵炸药。装药台车使用粉状改性铵油炸药时，频繁出现输药管堵塞、储药罐内炸药蓬住不出药的情况，对装药过程造成严重影响。使用粉状膨化硝铵炸药时，影响较少。程潮铁矿确定了装药台车使用郧县岩石膨化硝铵炸药的最佳操作参数。

（1）炸药含水率控制在5%左右，即出水速度控制在2.0～2.5 L/min；返粉率控制在10%左右，罐内压力为0.50～0.55 MPa，助推风压为0.40～0.42 MPa，退管速度为0.30～0.34 m/s。

（2）边孔不装药为2.0～3.0 m；其余各孔应按交错充填的原则确定相邻炮孔不装药长度。

（3）装药台车向输药管给药时，输药管口与孔底距离约300 mm，装药过程中退管速度要均匀。

（4）装药密度为0.95～1.1 g/cm3。

（5）装药台车使用完要清理干净，防止炸药化学成分对设备造成腐蚀。

3.3 装药台车优点

（1）自带筛网，不用提前人工筛药或拌药，水量由调整好参数的水泵在输药管转盘处添加，确保炸药含水均匀。

（2）液压机械大臂工作框举升高度为0.5～6.0 m可调，无需堆渣调节中深孔孔口到下部渣石的距离，特别适合掌子面顶板超高或高位大块卡斗的情况下装药。

（3）操作人员在装药台车工作框上有安全顶棚保护，能抵挡25 t岩石冲击，不用直接暴露在作业面破碎顶板下方，降低了作业人员的安全风险。

（4）装药台车由液压马达驱动输药管上管和退管，降低工人的劳动强度；进退管速度由设备控制，保证装药密度均匀。

（5）双罐作业可以保证孔内装药的连续性，减少装药作业时间，提高装药效率。

3.4 装药台车存在问题

（1）装药台车系统复杂，发生故障后诊断维修困难。

（2）装药台车的动力来源均为柴油燃烧做功，作业时会消耗氧气，产生高温尾气；无底柱分段崩落法的通风条件较差，采用柴油驱动的设备后，加重通风的困难［4］。

（3）装药台车罐内风压比BQ-100型装药器大，提高装药密度的同时，增大了返粉率，严重污染了作业面附近的空气。返粉容易被二次引爆，存在爆破冲击伤害风险；潮湿的迎头返粉，容易水解出氨气，污染空气，威胁作业人员身体健康［5］。

（4）装药台车工作框高度达到1.5 m，需要在作业面爆堆较为陡峭的情况下才能进行作业。当爆堆较为平缓，中深孔孔口到下部渣石距离小于1.5 m时，工作框无法靠近作业面，限制了装药台车的使用范围。

（5）装药台车的输药管在遇到堵孔时，只能吹风通孔，不能沿输药管轴向旋转，在通孔效果方面不如BQ-100型装药器人工持管通孔。

4 结论

（1）装药台车的机械化程度高，降低了工人的劳动强度，提高了装药密度，爆破效果和安全性优于BQ-100型装药器。

（2）郧县岩石膨化硝铵炸药适用程潮铁矿装药台车进行上向中深孔装药。

（3）装药台车的返粉率高于BQ-100型装药器，容易造成炸药浪费，返粉的炸药和发动机排出的高温尾气严重污染作业面空气。

（4）上向中深孔装药的机械化及自动化并非引进1台先进的装药台车就能完全实现，合适的炸药和巷道断面、合理的通风条件、合格的使用维护和保养技术等也同样重要。国外先进装药台车在程潮铁矿的成功应用，可以作为国内类似矿山的参考。