塑卷包装铵松蜡炸药用于井下掘进的实践.pdf

塑 包装铵 掘进的实 矽 v ≯ ； 西北矿冶研 究院采矿室乔登攀 【 桷，l 】 文章 绍了对餐按螬炸药采用唆曩眷包装。 形虚了一种新型低成本粉状抗永 炸 药 其 性 瞳 与2 岩 石 炸 药 相 近 使 营 长 蜡 炸 药 匏 有 效 地 用 于 井 下 掘 连 广 竹 值 翠 大 。 ／一 f *| ， ， 带 纷 APP LI CAT1 0N 0F AM～ f ONI UM ‘ NI TRATER0S 1 0N PARAFFI N M I XTURE PAEKED I N PLAS TI C R0LLS I N ’ UNDERGR0UND TUNNELLI NG Mi n i n g De p t ．No r t h we s t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g＆ M e t a l l u r g y Qi a o De n g p a n [ A B S T R AC T ] T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h a t p a c k a g e i n p l a s t i c r o l l s o f a mmo n i u m n i t r a t e r o s i o n p a r a f f i n mi x t u r e p o wd e r ma k e s i n t o a n e w l o w p r i c e wa t e r r e s i s t a n t e x p l o s i v e。wh o s e p e r f o r ma n c e i S s i mi l a r t O N0。 2 r o c k e x p l o s i v e 。S t u d y s h o ws t h a t a r l mo mu m n i t r a t e r o s i o n p a r a f f i n mi x t u r e c a n b e e f f e c t i v e l y a p p l i e d i n u n d e r g r o u n d t u n n e l l i n g a n d h a s a g r e a t p o t e n t i a l a d v a n t a g e t O wi d e l y u s e 。 KEY W ORDS Ammo n i u m n i t r a t e r o s i o n - p a r a f f i n mi x t u r e P 1 a s t i c r o l l F u n c t i o n i n d e x 1 前 言 铵橙蜡炸药是 6 O 年代根据我国炸药原 材料条件，以结晶硝酸铵为主要原料的粉状 铵油炸药，其显著特点是成本低，原料来源 广， 便于加工， 但爆破威力相对较低 日前， 该炸药已广泛应用于中深孔爆破， 但在巷道 掘进中使用却很不理想，主要是该炸药虽在 性能上能满足井下掘进需要，但用纸沾蜡包 装在井下潮湿环境中易受潮而变形破损，造 成漏药，给装药工作造成困难，甚至产生拒 爆等技术问题。从我国矿用炸药的使用现状 来看 ，2 岩石炸药在井下掘进中运用最为广 泛， 但 2 岩石炸药成本高， 在软弱岩体中爆 破威力偏大，且防潮、抗水性能较差。虽然 我国防水炸药品种较多，有浆状，水胶、乳 化、乳化油炸药等抗水性能均比较好，但成 份比较复杂加工难度大，成本偏高，用于井 下掘进大部分矿 山企业难以承受 显然 ．对 矿山企业来说，能有效地将铵松蜡炸药用于 井下掘进，将显著提高矿山企业经济效益。 一 1 2一 i 有色矿山 1 0 蚰- 3 维普资讯 2 解决铵松蜡炸药用于 井下掘进 的途径 将铵松蜡炸药用于井下掘进需满足两个 前提 一是提高抗水性能I 二是要求低成本。 而提高铵橙蜡炸药的抗水性能只有通过改变 炸药组份，从改变炸药内部结构研制新配方 入手来提高抗水性能 ，同时通过改进炸药的 外包装来提高抗水性能。显然前一途径是不 合理的，这不仅是加工工艺变得复杂．更主 要的是成本会大幅度提高，而通过改进铵橙 蜡炸药的外包装来提高其抗水性能则是切实 可行的， 首先其成本不会大幅度提高．其次 是外包装工艺并不复杂 。 3 炸药包装材料选择及 药卷型式确定 1 9 9 3 年 8 月，白银公司深部铜矿对自产 铵松蜡炸药采用两层纸沾蜡包装后进行井下 掘进试验，结果更不理想，不但没有解决已 存在的问题 ，而且还 由于药卷无聚能穴，药 卷纸壁太厚而影响了爆破。显然，采用纸沾 蜡包装不能从根本上解决这个问题。通过调 查研究，采用塑料包装是科学合理的，其原 料品种也多．如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯 等，并且材料来源广泛 聚氯乙烯的耐磨性 较差，含氯 c 1 、有毒，不适宜作为炸药的 外包装材料 。聚丙烯虽然化学稳定性好 ．但 在耐低温冲击 ，易老化、成形吸缩率、易燃 烧等方面有本质上的弱点． 价格相对较高， 也 不适宜做炸药的外包装材料。聚乙烯是塑料 产品中产量最大的品种，主要产品有低密度 聚乙烯和高密度聚乙烯 ， 其性能 t 熔点低， 塑 性好，有一定相对硬度 ，无毒．无害，价格 相对较低，原料易购。另外．其生产配方和 添加剂选择范围也比较广，适于作铵松蜡炸 药的外包装材料 其主要性能见表 l 。 关于药卷型式 ， 我国没有成文规范要求， 表 l 聚乙烯的主要性能 根据国内矿山常用的 2 岩石炸药卷的技术 要求，塑料药卷应在装药重量、密度和药卷 直径上同 2 岩石炸药一致 ，并且要具备防 潮、 防水和聚能穴成型好的特点．并且药卷 本身要有一定的自 立性和硬度， 便于规模生 产和装药，密封方便，此外．还要考虑成本 和有害气体的含量。经多次试验，最终确定 塑料药卷规格与国内小药卷规格基本相同， 即药卷外径 3 3 ram 考虑到塑料药卷有一定 强度，为减小药卷与孔壁间的距离．外径增 加 l m m ． 长度 2 0 0 ram， 其重量 6 ～8 g 根据 孔 口密封形式不同 ，药卷分为三种形式 外 盖形、堵塞形和热合型。三种药卷的形状见 附图， 其共同特点是药卷形状规整， 聚能穴成 型好， 质轻、 壁薄、 有一定硬度， 不易变形。 附圈三种药卷的形状 一 一外董形 I b --堵塞形 C --热音形 外盖形 口 径 3 2 ra m． 装药比较方便 ， 但 加工难度相对较大 ，密封程度相对较低。 堵塞形 t口径 l S mm． 加工工艺简单 ， 密 封效果好 ，缺点是装药速度相对较低 。 热合形 口径 2 0 m m， 兼顾了上述两种的 特点，采用聚乙烯胶粘结塑料薄膜封口， 条 塑眷包装饺梧螬炸药用于井下掘进的实践乔登攀 邮编 3 0 9 0 0 1 3 维普资讯 件许可时也可采用热台封口，这是最终确定 的药卷形式。 4 塑料药卷 的加工、 装药及 密封工艺 塑料药卷的加工采用挤压成形工艺，该 法主要用于热塑性塑料成型 ，所用设备为挤 出机。挤压成型是将聚乙烯颗粒或粉状塑料 加热熔融至粘流状态， 借助螺旋推力挤压， 通 过机头 加热得到本成品 ，然后经入孔放 入合模机内的模具中进行二次吹塑成型．其 生产流程如下 原料一挤出机一半成品一台模机一成品 空压机J 该工艺特点是可挤压各种形式的塑料 制 品， 生产效率较高 ， 成本低 ， 可自动化 ， 连 续化 。 塑料药卷难 以采用螺旋装药器装药，主 要是装药过程中漏药现象严重，直接影响了 装药密度和生产效率 。 经几次探索性试验， 采 用振动装药可行 ， 不但生产效率高、投入 小， 而且能够满足装药密度要求 ，其主要设备是 振动 台和装药箱。试验设计的装药箱 高 3 0 0 ram，内有一层隔板，隔板上设有 2 0 0个 3 3 mm 的圆孔，装药前 ， 把塑料卷装入 隔板 的圆孔中，一次 2 0 0 个药卷，然后将散装铵 松蜡炸药均匀倒入装药箱内， 边振动边装药， 每箱药卷装散装药 3 0 3 1 k g ， 需 5 rai n ， 装药 密度达 0 ． 9 4 ～0 ． 9 7 g ／ e ra’ ，每台振动台装药 效率可达 3 3 0 k g ／ h ， 完全可以满足生产要求。 装药结束后， 用抹布擦去封口处药粉， 抹 上聚乙烯胶和塑料薄膜压实密封 口即可。封 口也可以将塑料薄膜 厚度 0 ． 2 mm和塑料 药筒进行热合，试验热台设备比较简单，是 经过改装的 电烙铁 ，将 电烙铁的内部加热电 阻进行密封处理 ， 防止明火直接暴露。另外， 再用铜管加工一 圆形散热管套在 电烙铁上 ， 电烙铁 的工作电压用调压器控制 ，工作电压 控制在 l 2 0 ～1 4 0 V 之 间，加热温度 控制 在 1 5 0 ℃以下，密封效果很好 。 这种热合方式是否安全合理，尤其是在 塑料药卷装满炸药后进行热合 ，安全上能否 有保障，对此由甘肃银光化学工业公司科研 所对铵松蜡炸药的爆发点进行测定 ，结果为 铵橙蜡炸药的分解点为最低 1 9 2 ℃，爆发点 为 2 8 5 ℃ ， 远远高于热台温度 ， 因此 ， 我们认 为热台形式是可行的。 5 塑卷铵松蜡炸药的性能指标 5 ． 1 塑卷铵松蜡炸药的氧平衡计算 深都铜矿 白产 1 铵松蜡炸药的配 比见 表 2 。 表 2 l 铵松蜡炸药配比 铵橙蜡炸药的氧平衡值是1 ． 6 9 。按 氧 平 衡 等 效 原 则计 算 ，塑 卷 的 重量 应 为 4 ． 8 g ．但这个重量的产品合格率很低 ．并且 塑卷很软 ， 不能自立 ， 因而装药困难很大。 经 过大量的试验发现． 塑卷的重量控制在 6 ． 5 g 左右时，产品合格率高且硬度能满足装药要 求 因此 ，塑卷重量最后确定为 6 ． 5 g ，塑卷 铵松蜡炸药的氧平衡值为一l 4 ． 7 。 5 2 爆 透 采用导爆索测定法测试塑卷铵松蜡炸药 的爆速 ，共测试三次 ，见表 3 。 表 3 塑卷铵松蜡炸药的爆速m／ s 5 3 殉爆距离 按 WJ 3 0 0 6 5。 硝铵炸药测定方法 的规 定进行测定 ，结果殉爆距离平均达到 1 0 c m， 最 高达到 1 4 c m，指标优 于 2 岩石炸 药 5 c m 。 5 ． 4 爆破性能 试验在深部铜矿炸药车间进行 ，分别对 1 4 一 有色矿山1 9 9 8 ． 3 维普资讯 1 0卷、 1 2 卷、 l 4卷的传爆性能进行了三次测 定 ，点火后均一次性通过。 5 ． 5 有害气体测定 由西安近代化学研究所采用模拟现场条 件的爆压弹测试法对塑卷铵松蜡炸药爆炸后 的有害气体进行了测定分析，结果见表 4 。 表 4 有害气体的测定分析结果1 ／ k g 由表中可见，塑料外壳对爆炸产物中的 有害气体总含量没有引起大的变化， 仅 C O 含量增大 ， NO 含量减小， 有害气体总量小 于国家煤矿 保安规程规 定的安全指标 CO 不能超过 l O 0 1 ／ k g ， 认为采用塑料药卷装药 可以用于低沼气矿井的采矿掘进爆 破工程 ， 井建议将铵松蜡炸药中的氧化剂含量略微增 大 5 ． 6 抗水、防潮性能 将密封好的塑卷铵松蜡炸药放入水中， 浸泡一周，取出后保持原样，试验各项指标 无变化。 在井下火药库 湿度 6 5 存放半 年， 除个剐药卷困密封不好而有明显变色外， 9 8 以上的药卷保持原样。因此，塑卷包装 铵松蜡炸药完全达到了抗水、 防潮的效果， 这 一 点是纸卷炸药无法达到的。 6 塑卷铵松蜡炸药井下 掘进试验情况 试验选定在深部铜矿三中段上沿凝灰岩 和 1 5 4 6水平结构较致密的浸染矿中进行 ， 巷 道没计断面为 3 m3 ． 1 m，断面布孔 3 4 个 ， 掏槽孔 5 个， 辅助掏槽孔 6 个 ， 辅助孔 l O 个， 周边孔 1 3 个 ，其中装药孔为 3 O个 ，平均孔 探 1 ． 8 ～1 ． 9 m，采用直线掏槽方式，装药与 起爆方式与矿 山原用 2 岩石 炸药装药起爆 方式一样。 试验共在岩石中使 甩塑卷炸药 3 5 t ，爆 破次数 1 1 2 2次 ， 掘 进总长度 1 7 6 8 m， 炮孔利 用率达 8 6 ， 平均掘进进尺 1 ． 5 8 m， 平均炸 药单耗 2 ． 4 8 k g ／ m ， 与 2 岩石炸药相比， 掘 进进尺减少了 1 ． 2 5 ，巷道成形率增加了 6 4 ，炸 药 单 耗增 加 了 2 ． 4 ，超 控 减 少 6 8 ． 3 ， 减少超控量近 1 9 4 5 m。 ， 试验在浸染 矿 中使 用 塑卷 炸药 3 5 t ，掘进 采准 巷道 近 1 8 0 9 m，平 均 进 尺 1 ． 6 9 m，炮 孔 利 用 率 8 9 ． 5 ， 与同种情况下的 2 岩石炸药相 比几 乎相等， 光爆率增加了3 5 ～5 0 ， 超控量 减少了 6 4 ． 4 ， 共减少超控量 1 3 9 3 m 。 。 使用单位认为 塑卷铵松蜡炸药在威力、 起爆感度 ，爆轰稳定性等方面能够满足矿 山 各种矿岩的掘进爆破，特别适合有水条件下 的爆破。 7 塑卷炸药的成本 塑卷的加工成本仅 0 ． 9元／ 个 ，包装 1 t 铵松蜡炸药需塑卷 6 6 0 0 6 6 7 0个 ， 每吨炸药 包装费不超过 7 0 0 元 ，而铵松蜡炸药的价格 为 2 6 0 0 2 8 0 0 元 ／ t ， 包装 后为 3 5 0 0元／ t ，目 前 2 岩石炸药的价格为 4 8 0 0 ～5 0 0 0元／ t ， 因而采用塑卷 铵松蜡 炸药 每吨可 减少 1 5 0 0 元 ，效益显著 。 8 结 论 从包装入手来改善铵松蜡炸药的性能， 扩大其使用范围的研究是新思维的突破，它 有效地解决了高性能品种炸药推广受到的限 制，而老品种低性能炸药又满足不了使用要 求的基本矛盾 ，从而为炸药的研究开辟 了新 的途径。对铵松蜡炸药实行塑卷包装，成功 地解决了纸卷炸药无法 防潮防水的难题．形 成了一种低成本抗水炸药，填补了国内一项 空白。塑卷铵松蜡炸药 与 2 岩石炸药性能 基本相近，而它的成本 只有 2 岩石 炸药的 7 O ，因而具有很高的推广价值 。 塑眷包装惶橙螬炸药用于井下掘盎的宴脯乔璺● 雌编 7 3 0 9 0 一1 5 维普资讯