CN102997767A - 适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统及装药方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统及装药方法，混拌机的出药口与输药泵的进药端相连，输药泵的出药端通过水环加入装置与输药软管连通；混拌机外壳的拌药腔内设有混拌轴；混拌机外壳的进料口上方设有预混室；输药软管的出药端装有喷药装置，喷药装置的喷头为圆柱体结构，在喷头上沿其轴心线开有主喷药孔。本发明为了保证爆破效果，主要通过三个方面的技术创新来实现：第一、在混拌机外壳的顶部增设了一个预混室；第二、现在的乳化炸药的敏化方式为物理敏化；第三、在输药软管的上端增设一个喷药装置。同时，本发明为了降低输药泵工作压力，取消了现有技术中设在输药软管上用于提高乳化炸药粘稠度的剪切装置。

Description

适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统及装药方法

技术领域

本发明属于地下工程的炸药混拌装药领域，具体地说，尤其涉及一种适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统及装药方法。

背景技术

地下工程(如地下矿山)多采用无底柱分段崩落法开采方式，炮孔呈仰上的扇形布置。传统上主要采用铵油炸药装药器或车进行装药，其装药原理是利用粉状(或粒状)铵油炸药流散性好的特点，它通过压缩空气裹携炸药粉粒，并将其吹入炮孔内。传统的这种装药方式，存在返药率高、空气污染大、装填密度低、爆破效果差等问题。同时，由于铵油炸药的主要组份硝酸铵吸水性强，因此铵油炸药不适合含水炮孔的装药，尤其对于大规模的地下矿山装药爆破情形。并且，如果铵油炸药停留在炮孔内的时间较长，铵油炸药的爆炸性能将受到很大的影响，甚至会出现盲炮现象。

由于装填乳化炸药具有装药密度高、爆破效果好、爆后有毒气体少等优点，逐渐成为地下矿山装药的发展方向。装填乳化炸药的一种方式是先将工厂加工成的乳化炸药药卷运输到爆破现场，再由人工装入炮孔，这样方法主要有两个缺陷：1、乳化炸药运输过程中的安全性低，易发生爆炸等安全事故；2、对于仰上炮孔而言，其炮孔的深度大(最大深度可达30m以上)，不仅劳动强度大，装药难度更大，装药过程中难免会发生“卡孔”或装药不到位的现象，爆破效果难以保证。

另外一种方式是先将组成乳化炸药的原材料或半成品(如水相、油相、敏化剂、乳胶基质、干料等)运输到爆破作业现场，再在现场采用混装炸药车(或移动式炸药制造模块，使用时可用卡车等运输设备将该制造模块运至爆破现场)将构成乳化炸药的原材料或半成品混拌后，然后将其输送入炮孔内。

由于构成乳化炸药的原材料或半成品运输过程中危险系数较低，那么采用上述现场混拌乳化炸药的方法就可以大幅降低炸药运输过程中的危险性，所以国内外纷纷研究各种乳化炸药的现场混拌、装药系统及装药方法。

中国专利“CN 201945262U”中公布了一种井下用乳化炸药装药器，该乳化炸药装药器主要包括乳胶基质储存箱、添加剂储存箱、乳胶基质泵、添加剂泵、测压装置、减阻装置和混合装置。其中，添加剂泵与减阻装置相连接，减阻装置通过输药管连接到混合装置上，乳胶基质与添加剂在该混合装置内进行混合，并在输药泵的作用下喷入炮孔内。需要特别指出的是，上述添加剂的作用有两个，其一它是组成乳化炸药的组份之一，其二它通过减阻装置时可进行减阻，从而方便乳化炸药组分的装药。

并且，上述乳化炸药的敏化方式为化学敏化方式，即乳胶基质内分散的添加剂在炮孔内发生化学反应生成微气泡(即促进爆轰反应的“热点”)，它们通过一段时间的“发酵”后形成乳化炸药。由于在炮孔内形成乳化炸药的过程中炸药密度不断降低，炸药形态不断发生膨胀变化，炸药在重力的作用下可能会缓慢坠落出炮孔。另外，化学敏化的程度也受到环境温度与时间的影响，这将影响乳化炸药爆炸性能的稳定性。

用于仰上炮孔装药的乳化炸药粘稠度通常要求较高，而采取化学敏化方式将敏化剂与乳胶基质混拌成乳化炸药时，乳胶基质的粘度通常不会发生明显变化。为了使乳化炸药的粘稠度足够高，要么需要乳胶基质自身就具有较高的粘度，要么在装药时增加一个用于提高粘度的装置。

美国专利申请“US 006070511A”公布了一种适合地下工程炮孔装药方法，它在输药软管上增加一个能产生剪切力的剪切装置，乳胶体经过剪切装置的剪切后其粘度会增大，再通过导入液体润滑剂减阻输送后，在输药软管的出口端经混合装置混合，最后在输药泵的作用下泵入炮孔内，并在炮孔内通过化学敏化方式形成乳化炸药。

上述方法通过调节粘度的方式有利于炸药可靠地粘附在炮孔内，减少返药现象的发生，但是剪切装置上需要额外增加较大的压力降，这样就增大了输药泵的负载，不利于输药泵的安全工作。

加拿大专利申请“CA 494193”公布了一种适合地下工程炮孔装药方法，构成乳胶的组份通过输药管进行泵送，泵送过程中通过水环进行减阻。在输药管的末端有一个球阀或弹簧阀结构的剪切装置，乳胶组份经过该剪切装置后粘度变大，便于炸药泵出后粘结在向上炮孔内，但要保证消耗在剪切装置上的压力降需不低于10.5kgf，这样泵送压力仍然比较大，仍然不利于输药泵的安全工作。

另外，在现场混制乳化炸药时，可以通过将乳胶基质与干散料进行混合的方式，改变炸药的粘稠度、密度、感度及爆炸性能，以便满足爆破效果。其中乳胶基质为密度及粘稠度都较大的流体物料，而干散料常常为密度较小的粉状或颗粒状物料。

现有的机械式乳化炸药现场混拌机分为立式与卧式两种结构，其中立式结构不适合两种密度差异较大物料(如上述乳胶基质与轻质干散料)的混合。而采用传统的卧式搅拌机来混合胶基质与轻质干散料，由于乳胶基质属于高粘度流体，搅拌机拌药腔内桨叶运动的掺合影响范围较小，难以实现乳胶基质与粉状干散料的充分混合。

综上所述，适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统主要想解决的技术问题在于：在满足爆破效果的前提下，尽可能地减小输药泵的压力，从而便于输药泵的安全工作，而爆破效果又由乳化炸药的爆炸性能和装药效果共同决定。目前，乳化炸药的敏化分为化学敏化和物理敏化两种，从上面所述的相关内容可以看出，采用化学敏化方式的乳化炸药不太适用于地下工程的仰上炮孔，而采用物理敏化方式的乳化炸药有效克服了化学敏化乳化炸药的缺陷。

最接近的现有技术的缺陷如下：一、无法很好地保证爆破效果，其主要原因如下：(1)、乳化炸药的爆炸性能不太理想，造成这种缺陷的因素主要有：a、现有乳化炸药的敏化方式采用化学敏化，由于化学敏化方式自身缺陷使得采用这种敏化方式的乳化炸药不太适用于地下工程的仰上炮孔；b、现有的混拌机难以将高粘度的乳胶基质与低密度的干散料充分均匀混合；(2)、装药效果不太满意，乳化炸药易返落出仰上炮孔，而装药效果既与乳化炸药的粘度、敏化方式有关，又与炸药喷射出输药软管的速度等因素相关。

二、为了保证炸药的爆炸性能，常常需要在输药软管上增设用于提高乳化炸药粘度的剪切装置，但是这样又会大幅增加输药泵的工作压力，不便于输药泵的安全工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，欲在保证爆破效果的前提下，降低输药泵的工作压力。

本发明的技术方案如下：一种适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，包括混拌机(1)和输药软管(4)，其中混拌机(1)的出药口通过管道与输药泵(2)的进药端相连，该输药泵的出药端通过水环加入装置(3)与所述输药软管(4)的进药端连通；

所述混拌机(1)为卧式结构，并包括混拌机外壳(5)，且混拌机外壳(5)为封闭结构，其内部的拌药腔(5a)由左右侧板、前后侧板和顶底板围成，并在顶板的左部开有进料口，而底板的右部开有所述出药口(5b)，且进料口和该出药口(5b)均与所述拌药腔(5a)相通；所述混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内设有混拌轴(6)，该混拌轴(6)的左右部分别通过轴承支承在对应的左右侧板上，且混拌轴(6)在电机(7)的带动下转动；在所述混拌轴(6)上沿周向均布有2～5个径向叶片组，每个径向叶片组由2～6片径向叶片(8)构成，且同组中的径向叶片(8)沿混拌轴(6)的轴向设置，其特征在于：所述混拌机外壳(5)的进料口上方设有预混室(9)，该预混室的内腔通过其底部的出料口与所述混拌机外壳(5)的进料口连通；在所述预混室(9)的上方竖直设有一个扁平状的干散料出料管(10)，干散料出料管的出料端通过预混室(9)顶部的开口与该预混室的内腔连通；所述预混室(9)的侧面水平设有一个扁平状的乳胶基质出料管(11)，该乳胶基质出料管的出料端通过预混室(9)侧面的开口与该预混室的内腔连通；

所述混拌轴(6)的周围均布有轴向叶片组，该轴向叶片组的位置及数目与所述径向叶片组一一对应，且每个轴向叶片组由1～3片轴向叶片(12)构成，该轴向叶片(12)与对应径向叶片组的所有径向叶片(8)固定连接；

所述输药软管(4)的出药端装有喷药装置，该喷药装置包括喷头(13)和第二套管(15)，其中喷头(13)为圆柱体结构，在喷头(13)上沿其轴心线开有主喷药孔(13a)，该主喷药孔的孔径为8mm～15mm；在所述喷头(13)外套有第一套管(14)，该第一套管(14)的上部露到第二套管(15)的上管口外，第一套管(14)的其余部分伸到所述第二套管(15)的上管口内，且该伸入部分与第二套管(15)螺纹连接，而喷头(13)由第一套管(14)内壁上端的台阶和第二套管(15)内壁上的台阶轴向限位；所述第二套管(15)的下部插入输药软管(4)出药端的内孔中，该插入段与输药软管(4)内孔的孔壁紧配合。

本发明为了保证爆破效果，主要通过三个方面的技术创新来实现， 具体的技术创新如下：

第一、在传统结构的基础上，在混拌机外壳的顶部增设了一个预 混室(9)，该预混室(9)内腔中的乳胶基质呈条形成条带状射流， 而轻质物料(即干散料)在重力作用下均匀铺落在乳胶基质条带上， 在进一步混拌前形成初步的混合，有利于提高混拌机的混料特性。

另外，为了提高叶片的整体搅拌效果，在对物料掺合起主要作用 的径向叶片组之间增设有轴向叶片组，使物料在混拌机外壳(5)的 整个拌药腔(5a)内翻动，增大径向叶片(8)掺合物料的影响范围， 从而大大提高乳化炸药组分的整体混合程度，最终能够均匀地混拌高 粘稠度的乳化炸药。

第二、现在的乳化炸药的敏化方式为物理敏化，即构成乳化炸药 的组分在混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内混拌成乳化炸药，再由 输药泵(2)和输药软管(4)泵入炮孔内，这样就有效克服了传统化 学敏化方式的缺陷，杜绝了乳化炸药在炮孔内发生膨胀所导致的返料 问题。

第三、在输药软管(4)的上端增设了一个喷药装置，由于喷头 (13)的主喷药孔(13a)孔径比较小，且比输药软管(4)的口径小， 这样就使乳化炸药喷向炮孔的速度有了很大的提高，从而能很好地防 止乳化炸药在到达炮孔(P)的装药面之前在重力作用下落出炮孔， 可以使乳化炸药很好地附着在炮孔内，进而大幅改善装药效果。

同时，本发明为了降低输药泵(2)工作压力，保证输药泵(2) 安全工作所采取的技术革新如下：

取消了现有技术中设在输药软管(4)上用于提高乳化炸药粘稠 度的剪切装置，这样就大幅降低了输药泵(2)的工作压力，从而能 够保证输药泵(2)安全工作。而乳化炸药的粘稠度提高通过采用物 理敏化方式，并加入不同比例的干散料来实现和调节。

在本发明中，所述干散料出料管(10)的进料端通过第一送料管(16)与干散料储存罐(17)的出料端连通，并在第一送料管(16)上串联有第一计量装置(18)，且第一计量装置(18)为输料螺旋或隔膜泵；

所述乳胶基质出料管(11)的进料端通过第二送料管(19)与胶基质储存罐(20)的出料端连通，并在第二送料管(19)上串联有第二计量装置(21)，且第二计量装置(21)为凸轮转子泵。

采用以上结构，本发明通过干散料储存罐(17)向干散料出料管(10)输送干散料，并可通过胶基质储存罐(20)向乳胶基质出料管(11)输送乳胶基质。

作为优选，每个所述径向叶片组由4片径向叶片(8)构成，且每个轴向叶片组由2片轴向叶片(12)构成；所述混拌轴(6)的左端伸到混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)外，该伸出端与所述电机(7)的输出轴相连。

当然，所述径向叶片组中径向叶片的具体数目以及轴向叶片组中轴向叶片的具体数目均可根据实际需要做相应调整，并不局限于本实施例中的数目。

在所述混拌机外壳(5)顶板的中部开有威力调节剂进料(5c)，该威力调节剂进料口与混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)相通；

所述威力调节剂进料口(5c)通过第三送料管(22)与多孔硝酸铵储存罐(23)的出料端连通，并在第三送料管(22)上串联有第三计量装置(24)，且第三计量装置(24)为输料螺旋；

所述第三计量装置(24)与第四送料管(25)的出料端相连，该第四送料管(25)的进料端与柴油储存罐(26)的出料端相接，并在第四送料管(25)上串联有第四计量装置(27)，且第四计量装置(27)为齿轮泵。

在本领域中，多孔粒状硝酸铵与柴油混合后形成多孔粒状铵油炸药，将其作为威力调节剂拌入乳化炸药中，制成重铵油炸药，亦称作乳化铵油炸药。其中，威力调节剂可起到提高炸药密度与炸药相对重量威力的作用，这样就能改善爆破效果。

所述主喷药孔(13a)的孔心线与第一、二套管(14、15)的中心线在同一条直线上，并在喷头(13)上沿轴向开有3～5个辅助喷射孔(13b)，该辅助喷射孔(13b)沿周向均匀分布在所述主喷药孔(13a)的周围，且辅助喷射孔(13b)的孔径3mm～10mm。

采用以上结构，本发明可使输药软管内的乳化炸药分成多股炸药流射向炮孔，这样就能进一步提高乳化炸药射向炮孔的速度，虽然结构简单，但却可进一步改善本发明的装药效果。在实际制造过程中，所述辅助喷射孔(13b)的孔径可根据实际情况在3mm～10mm之间灵活选择，当然也可在3mm～10mm之外进行相应选择。

所述辅助喷射孔(13b)上端到主喷药孔(13a)孔心线的距离大于该辅助喷射孔(13b)下端到主喷药孔(13a)孔心线的距离，且辅助喷射孔(13b)的孔心线与所述主喷药孔(13a)孔心线之间形成的夹角为2°～10°。

采用以上结构，本发明可使辅助喷射孔(13b)喷出的炸药流与主喷药孔(13a)喷出的炸药流之间具有一定的散射角，这样就能保证一定的散射面积，优化喷射药面形态，并使喷出的乳化炸药均匀地附着在炮孔内，从而进一步改善炸药的爆破效果。

所述第二套管(15)的内壁上沿周向开有1～5个沥水槽(15a)，该沥水槽(15a)靠近所述喷头(13)，且沥水槽(15a)的深度为1mm～3mm，宽度为5mm～15mm；

每个所述沥水槽(15a)的槽底沿周向开有5～20个沥水孔(15b)，且沥水孔(15b)的孔径为mm～5mm。

为了减小乳化炸药在输药软管中的输送阻力，本发明通过水环加入装置(3)加入环状的润滑水剂，该环状的润滑水剂包在输药软管内管壁与输药软管内的乳化炸药之间，并裹挟着乳化炸药在输药软管内朝输药软管的出药端移动。为了保证乳化炸药的爆炸性能，在乳化炸药喷向炮孔时又必须要过上述滤掉润滑水剂。采用以上结构，本发明就能通过沥水槽(15a)将输药软管与乳化炸药之间的润滑水剂滤去，且滤掉的润滑水剂通过沥水孔(15b)渗到第二套管(15)外，从而可靠地保证爆炸性能。

作为优选，所述沥水槽(15a)的深度为1mm～3mm，宽度为5mm～15mm，采用上述设计参数适中，可以很好地实现沥水。当然，也可根据需要选用上述参数范围以外的数值或数值范围，并不局限于本实施例中所述的设计参数。在本实施中，所述沥水孔(15b)的数目适中，既能防止因沥水孔(15b)数目过少而影响沥水效果，又可避免毫无益处地设置过多的沥水孔(15b)。另外，沥水孔(15b)的孔径可根据实际情况在1mm～5mm之间灵活选择，当然也可在1mm～5mm之外进行相应选择。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种基于适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统的装药方法，欲在保证爆破效果的前提下，降低输药泵的工作压力。

一种基于适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统的装药方法，其特征在于：所述混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内混拌成的乳化炸药在径向叶片(8)推动下，被推出混拌机外壳(5)的出药口(5b)，被推出的乳化炸药在所述输药泵(2)的泵送压力下，先通过水环加入装置(3)，并通过水环加入装置(3)在加入输药软管(4)的内管壁与乳化炸药之间引入润滑水剂；乳化炸药在输药泵(2)的泵送压力及润滑水剂的裹挟下，沿着输药软管(4)的内管壁移动，最终移动到输药软管(4)上部的出药端，乳化炸药外面的润滑水剂被所述第二套管(15)的沥水槽(15a)和沥水孔(15b)过滤掉，而乳化炸药最后从喷头(13)的主喷药孔(13a)和辅助喷射孔(13b)喷射出，并喷向炮孔(P)；

所述输药软管(4)的管径为25mm～40mm，乳化炸药在该输药软管(4)内的流速为0.7m/s～3.5m/s，且乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时速度为2.5m/s～15m/s。

在本装药方法中，主要从保证装药效果方面来保证爆破性能。从理论上来讲，乳化炸药在输药软管(4)内的流速越快，乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时的速度越快，那么乳化炸药越容易牢靠地附着在炮孔内，不易出现返粉的现象，这样就能改善装药效果，从而从装药方面来保证爆破效果。但是，乳化炸药在输药软管(4)内的流速越快，乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时的速度越快，所述输药泵(2)的工作压力也越大，也就越不利于输药泵(2)安全工作。

因此，为了在保证爆破效果的前提下，降低输药泵的工作压力，这时就需要对乳化炸药在输药软管(4)内的流速，乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时的速度，以及输药软管(4)的管径尺寸等参数进行折中考虑。

在本装药方法中，所述输药软管(4)的管径为25mm～40mm，乳化炸药在该输药软管(4)内的流速为0.7m/s～3.5m/s，且乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时速度为2.5m/s～15m/s。上述三个参数大小比较适中，能很好地在保证爆破性能的前提下，减小输药泵(2)的工作压力，从而便于输药泵(2)安全工作。

有益效果：本发明为了保证爆破效果，主要通过三个方面的技术创新来实现，具体的技术创新如下：

第一、在传统结构的基础上，在混拌机外壳的顶部增设了一个预混室(9)，该预混室(9)内腔中的乳胶基质呈条形成条带状射流，而轻质物料(即干散料)在重力作用下均匀铺落在乳胶基质条带上，在进一步混拌前形成初步的混合，有利于提高混拌机的混料特性。

另外，为了提高叶片的整体搅拌效果，在对物料掺合起主要作用的径向叶片组之间增设有轴向叶片组，使物料在混拌机外壳(5)的整个拌药腔(5a)内翻动，增大径向叶片(8)掺合物料的影响范围，从而大大提高乳化炸药组分的整体混合程度，最终能够均匀地混拌高粘稠度的乳化炸药。

第二、现在的乳化炸药的敏化方式为物理敏化，即构成乳化炸药的组分在混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内混拌成乳化炸药，再由输药泵(2)和输药软管(4)泵入炮孔内，这样就有效克服了传统化学敏化方式的缺陷。

第三、在输药软管(4)的上端增设了一个喷药装置，由于喷头(13)的主喷药孔(13a)孔径比较小，且比输药软管(4)的口径小，这样就使乳化炸药喷向炮孔的速度有了很大的提高，从而能很好地防止乳化炸药在到达炮孔(P)的装药面之前在重力作用下落出炮孔，可以使乳化炸药很好地附着在炮孔内，进而大幅改善装药效果。

同时，本发明为了降低输药泵(2)工作压力，保证输药泵(2)安全工作所采取的技术革新如下：

取消了现有技术中设在输药软管(4)上用于提高乳化炸药粘稠度的剪切装置，这样就大幅降低了输药泵(2)的工作压力，从而能够保证输药泵(2)安全工作。而乳化炸药的粘稠度提高通过采用物理敏化方式，并加入不同比例的干散料来实现和调节。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中混拌机1剖开后的示意图；

图3为图1中A部分的局部放大图；

图4为本发明喷药装置的结构示意图；

图5为图4中喷头13的外形图；

图6为图4中第一套管14和第二套管15的外形图。

在以上的附图中，各标号的部件名称如下：

1-混拌机、2-输药泵、3-水环加入装置、4-输药软管、5-混拌机外壳、

6-混拌轴、7-电机、8-径向叶片、9-预混室、10-干散料出料管、

11-乳胶基质出料管、12-轴向叶片、13-喷头、14-第一套管、15-第二套管、

16-第一送料管、17-干散料储存罐、18-第一计量装置、19-第二送料管、20-胶基质储存罐、

21-第二计量装置、22-第三送料管、23-多孔硝酸铵储存罐、24-第三计量装置、25-第四送料管、

26-柴油储存罐、27-第四计量装置、28-连接件、29-连接座、30-连接管道、

31-水环储存罐、32-齿轮泵和33-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至6所示，本发明主要由混拌机1、输药泵2、水环加入装置3、输药软管4、预混室9、干散料出料管10、乳胶基质出料管11和喷药装置等构成。

所述混拌机1为卧式结构，并包括混拌机外壳5，且混拌机外壳5为封闭结构，其内部的拌药腔5a由左右侧板、前后侧板和顶底板围成，并在顶板的左部开有进料口(图中未标记)，而底板的右部开有出药口5b，且进料口和该出药口5b均与所述拌药腔5a相通。

所述混拌机外壳5的拌药腔5a内设有混拌轴6，该混拌轴6的左右部分别通过轴承(图中未标记)支承在对应的左右侧板上，且混拌轴6在电机7的带动下转动。在本实施例中，所述混拌轴6的左端伸到混拌机外壳5的拌药腔5a外，该伸出端与所述电机7的输出轴相连，而电机7通过连接件28安装在连接座29上，该连接座29与所述混拌机外壳5的左侧板外表面固定连接。当然，我们也可根据需要，将电机更换成液压马达，且它们的作用是相同的，均为混拌轴6的转动提供动力。

如图2所示，在所述混拌轴6上沿周向均布有2～5个径向叶片组，每个径向叶片组由2～6片径向叶片8构成，且同组中的径向叶片8沿混拌轴6的轴向设置。在本实施例中，每个所述径向叶片组优选由4片径向叶片8构成，且径向叶片8的具体设置方式与现有技术完全相同，在此不做赘述。

作为本发明改进的技术手段之一，所述混拌轴6的周围均布有轴向叶片组，该轴向叶片组的位置及数目与所述径向叶片组一一对应。每个所述轴向叶片组由1～3片轴向叶片12构成，该轴向叶片12与对应径向叶片组的所有径向叶片8固定连接。在本实施例中，每个所述轴向叶片组由2片轴向叶片12构成。

如图1、2所示，所述混拌机外壳5的进料口上方设有预混室9，该预混室9为方形结构，并具有内腔，它的内腔通过该预混室9底部的出料口与所述混拌机外壳5的进料口连通。

在所述预混室9的上方竖直设有一个扁平状的干散料出料管10，干散料出料管10的出料端通过预混室9顶部的开口与该预混室9的内腔连通。所述干散料出料管10的进料端通过第一送料管16与干散料储存罐17的出料端连通，并在第一送料管16上串联有第一计量装置18，且第一计量装置18优选为输料螺旋或隔膜泵。

所述预混室9的侧面水平设有一个扁平状的乳胶基质出料管11，该乳胶基质出料管11的出料端通过预混室9侧面的开口与该预混室9的内腔连通。所述乳胶基质出料管11的进料端通过第二送料管19与胶基质储存罐20的出料端连通，并在第二送料管19上串联有第二计量装置21，且第二计量装置21优选为凸轮转子泵。

如图1、2、3所示，作为优选，在所述混拌机外壳5顶板的中部开有威力调节剂进料口5c，该威力调节剂进料口5c与混拌机外壳5的拌药腔5a相通。所述威力调节剂进料口5c通过第三送料管22与多孔硝酸铵储存罐23的出料端连通，并在第三送料管22上串联有第三计量装置24，且第三计量装置24优选为现有常用的输料螺旋。

所述第三计量装置24与第四送料管25的出料端相连，该第四送料管25的进料端与柴油储存罐26的出料端相接。在所述第四送料管25上串联有第四计量装置27，且第四计量装置27为齿轮泵。

如图1、2所示，上述混拌机1的出药口(即混拌机外壳5上的出药口5b)

通过管道(图中未标记)与输药泵2的进药端相连，该输药泵2的出药端通过水环加入装置3与所述输药软管4连通，从而将混拌机1内混拌好的乳化炸药输送到输药软管4内。

在本实施例中，所述水环加入装置3的结构为现有的常用结构，并优选中国专利ZL201020253795.4中公布的结构。并且，上述水环加入装置3经过连接管道30与水环储存罐31相连，并在连接管道30上串联有齿轮泵32和单向阀33，且单向阀33位于齿轮泵32和所述水环加入装置3之间，从而由水环储存罐31对水环加入装置3提供起润滑作用的润滑水剂，以便降低乳化炸药在所述输药软管4内长距离输送时的阻力，并有效降低输药泵2的工作压力。

如图1、4、5及6所示，在所述输药软管4上部的出药端装有喷药装置，该喷药装置由喷头13、第一套管14和第二套管15构成。其中，所述喷头13为圆柱体结构，在喷头13上沿其轴心线开有主喷药孔13a，该主喷药孔13a的孔径为8mm～15mm。并且，在所述喷头13上沿轴向开有3～5个辅助喷射孔13b，该辅助喷射孔13b沿周向均匀分布在所述主喷药孔13a的周围，且辅助喷射孔13b的孔径3mm～10mm。另外，所述辅助喷射孔13b上端到主喷药孔13a孔心线的距离大于该辅助喷射孔13b下端到主喷药孔13a孔心线的距离，且辅助喷射孔13b的孔心线与所述主喷药孔13a孔心线之间形成的夹角为2°～10°。

在所述喷头13外套有第一套管14，该第一套管14的上部露到第二套管15的上管口外，第一套管14的其余部分伸到所述第二套管15的上管口内，且该伸入部分与第二套管15螺纹连接。所述喷头13的主喷药孔13a孔心线与第一、二套管14、15的中心线在同一条直线上，而喷头13由第一套管14内壁上端的台阶和第二套管15内壁上的台阶轴向限位。所述第二套管15的下部插入输药软管4出药端的内孔中，该插入段与输药软管4内孔的孔壁紧配合，从而将喷药装置牢靠地安装在输药软管4的上端。

从图1、4、5及6可进一步看出，所述第二套管15的内壁上沿周向开有1～5个沥水槽15a，该沥水槽15a靠近所述喷头13，且沥水槽15a的深度为1mm～3mm，宽度为5mm～15mm。每个所述沥水槽15a的槽底沿周向开有5～20个沥水孔15b，且沥水孔15b的孔径为1mm～5mm。

一种基于适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统的装药方法，其特征在于：所述混拌机外壳5的拌药腔5a内混拌成的乳化炸药在径向叶片8推动下，被推出混拌机外壳5的出药口5b，被推出的乳化炸药在所述输药泵2的泵送压力下，先通过水环加入装置3，并通过水环加入装置3在加入输药软管4的内管壁与乳化炸药之间引入润滑水剂；乳化炸药在输药泵2的泵送压力及润滑水剂的裹挟下，沿着输药软管4的内管壁移动，最终移动到输药软管4上部的出药端，乳化炸药外面的润滑水剂被所述第二套管15的沥水槽15a和沥水孔15b过滤掉，而乳化炸药最后从喷头13的主喷药孔13a和辅助喷射孔13b喷射出，并喷向炮孔P。

所述输药软管4的管径为25mm～40mm，乳化炸药在该输药软管4内的流速为0.7m/s～3.5m/s，且乳化炸药喷射出所述喷头13的主喷药孔13a时速度为2.5m/s～15m/s，且输药软管4的输药量为60kg/min～100kg/min。

另外，所述润滑水剂由水与表面活性剂组成，而表面活性剂由十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠中的一种或一种以上的组分组成。上述润滑水剂不仅有利于防止化学敏化带来的炸药性能的不稳定，也有利于降低炸药与润滑剂之间的界面张力，降低输药压力。

需要说明的是：乳胶基质的动力粘度为15000cP～35000cP，其含水量为15％～20％，其它占炸药的重量比为60％～98％。轻质的干散料作为敏化干料，且它的材质为玻璃微珠或树脂微珠，其堆积密度为0.05g/cm³～0.60g/cm³，其它占炸药的重量比为2％～10％。

所述爆炸威力调节剂由多孔粒状硝酸铵和柴油组成，其中多孔粒状硝酸铵与柴油的重量比为(93.0％～96.0％)∶(4％～7％)，且最佳的质量比为94.5％∶5.5％。另外，爆炸威力调节剂占炸药的重量比为0％～30％。

在本装药方法中，主要从保证装药效果的方面来保证爆破性能。从理论上来讲，乳化炸药在输药软管4内的流速越快，乳化炸药喷射出所述喷头13的主喷药孔13a时的速度越快，那么乳化炸药越容易牢靠地附着在炮孔内，不易出现返粉的现象，这样就能改善装药效果，从而从装药方面来保证爆破效果。但是，乳化炸药在输药软管4内的流速越快，乳化炸药喷射出所述喷头13的主喷药孔13a时的速度越快，所述输药泵2的工作压力也越大，也就越不利于输药泵2安全工作。

因此，需要对乳化炸药在输药软管4内的流速，乳化炸药喷射出所述喷头13的主喷药孔13a时的速度，以及输药软管4的管径尺寸等参数进行折中考虑，以便在保证爆破效果的前提下，降低输药泵的工作压力。

现提供如下几个采用上述装药方法的实施例：

实施例1：某地下矿山炮孔的直径为42mm，炮孔为水平孔，炮孔深度2m，采用的原料乳胶基质的动力粘度为25000cP，乳胶基质的含水量为18％，乳胶基质占炸药的比例为98％，轻质散料采用玻璃微珠材料，轻质散料占炸药的比例为2％，将1g十二烷基硫酸钠和1g十二烷基笨磺酸钠溶解在水中配制成1kg润滑剂中，润滑剂与炸药的重量比为0.02：1，输药软管内径0.75″，输药软管长度为15m。所配制的炸药相对重量威力(相对于ANFO)0.81，炸药相对体积威力(相对于ANFO)1.04，炸药的粘度为300000cP～500000cP(随温度等条件变化而异)，输药泵压力约0.4MPa，装填密度为1.1g/cm³，装药效率为20kg/min，成功爆破。

实施例2：某地下矿山炮孔直径为42mm，炮孔为水平孔，炮孔深度2m，采用的原料乳胶基质的动力粘度为25000cP，乳胶基质的含水量为18％，乳胶基质占炸药的比例为98％，轻质散料采用玻璃微珠材料，轻质散料占炸药的比例为2％，直接采用水做润滑剂，润滑剂与炸药的重量比为0.02：1，输药软管内径0.75″，输药软管长度为15m。所配制的炸药相对重量威力(相对于ANFO)0.81，炸药相对体积威力(相对于ANFO)1.04，炸药的粘度为300000cP～500000cP(随温度等条件变化而异)，输药泵压力约为1.3MPa，装填密度为1.1g/cm³，装药效率为20kg/min，成功爆破。

实施例3：某地下矿山垂直仰上炮孔直径为76mm，仰上炮孔的最大深度为22m，采用的原料乳胶基质的动力粘度为25000cP，乳胶基质的含水量为18％，乳胶基质占炸药的比例为98％，轻质散料采用树脂微珠材料，轻质散料占炸药的比例为2％，将1g十二烷基硫酸钠和1g十二烷基笨磺酸钠溶解在水中配制成1kg润滑剂中，润滑剂与炸药的重量比为0.02：1，输药软管内径1.5″，输药软管长度为50m。所配制的炸药相对重量威力(相对于ANFO)0.81，炸药相对体积威力(相对于ANFO)1.04，炸药的粘度为600000cP～800000cP(随温度等条件变化而异)，装填密度为1.1g/cm³，装药效率为40kg/min，输药泵压力小于1.5MPa，装药过程中未发生炮孔返药的现象，成功爆破。

实施例4：某地下矿山垂直仰上炮孔直径为76mm，仰上炮孔的最大深度为31m，采用的原料乳胶基质的动力粘度为28000cP，乳胶基质的含水量为16％，乳胶基质占炸药的比例为83％，轻质散料采用玻璃微珠材料，轻质散料占炸药的比例为2％，所配制粒状散料为多孔粒状铵油炸药，粒状散料占炸药的比例为15％，将3g十二烷基硫酸钠溶解在水中配制成1kg润滑剂中，润滑剂与炸药的重量比为0.03：1，输药软管内径1.5″，输药软管长度为50m。所配制的炸药相对重量威力(相对于ANFO)0.85，炸药相对体积威力(相对于ANFO)1.20，炸药的粘度为800000cP～11000000cP(随温度等条件变化而异)，装填密度为1.25g/cm³，装药效率为40kg/min，输药泵压力小于1.8MPa，装药过程中未发生炮孔返药的现象，成功爆破。

实施例5：某地下矿山垂直仰上炮孔直径为100mm，仰上炮孔的最大深度为25m，采用的原料乳胶基质的动力粘度为28000cP，乳胶基质的含水量为16％，乳胶基质占炸药的比例为97％，轻质散料采用树脂微珠材料，敏化干料占炸药的比例为3％，将1g十二烷基硫酸钠和1g十二烷基笨磺酸钠溶解在水中配制成1kg润滑剂中，润滑剂与炸药的重量比为0.04：1，输药软管内径1.5″，输药软管长度为50m。所配制的炸药相对重量威力(相对于ANFO)0.81，炸药相对体积威力(相对于ANFO)1.05，炸药的粘度为1000000cP～1200000cP(随温度等条件变化而异)，装填密度为1.07g/cm³，装药效率为60kg/min，输药泵压力小于2.0MPa，装药过程中未发生炮孔返药的现象，成功爆破。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，包括混拌机(1)和输药软管(4)，其中混拌机(1)的出药口通过管道与输药泵(2)的进药端相连，该输药泵的出药端通过水环加入装置(3)与所述输药软管(4)的进药端连通；

所述混拌机(1)为卧式结构，并包括混拌机外壳(5)，且混拌机外壳(5)为封闭结构，其内部的拌药腔(5a)由左右侧板、前后侧板和顶底板围成，并在顶板的左部开有进料口，而底板的右部开有所述出药口(5b)，且进料口和该出药口(5b)均与所述拌药腔(5a)相通；所述混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内设有混拌轴(6)，该混拌轴(6)的左右部分别通过轴承支承在对应的左右侧板上，且混拌轴(6)在电机(7)的带动下转动；在所述混拌轴(6)上沿周向均布有2～5个径向叶片组，每个径向叶片组由2～6片径向叶片(8)构成，且同组中的径向叶片(8)沿混拌轴(6)的轴向设置，其特征在于：所述混拌机外壳(5)的进料口上方设有预混室(9)，该预混室的内腔通过其底部的出料口与所述混拌机外壳(5)的进料口连通；在所述预混室(9)的上方竖直设有一个扁平状的干散料出料管(10)，干散料出料管的出料端通过预混室(9)顶部的开口与该预混室的内腔连通；所述预混室(9)的侧面水平设有一个扁平状的乳胶基质出料管(11)，该乳胶基质出料管的出料端通过预混室(9)侧面的开口与该预混室的内腔连通；

所述混拌轴(6)的周围均布有轴向叶片组，该轴向叶片组的位置及数目与所述径向叶片组一一对应，且每个轴向叶片组由1～3片轴向叶片(12)构成，该轴向叶片(12)与对应径向叶片组的所有径向叶片(8)固定连接；

所述输药软管(4)的出药端装有喷药装置，该喷药装置包括喷头(13)和第二套管(15)，其中喷头(13)为圆柱体结构，在喷头(13)上沿其轴心线开有主喷药孔(13a)，该主喷药孔的孔径为8mm～15mm；在所述喷头(13)外套有第一套管(14)，该第一套管(14)的上部露到第二套管(15)的上管口外，第一套管(14)的其余部分伸到所述第二套管(15)的上管口内，且该伸入部分与第二套管(15)螺纹连接，而喷头(13)由第一套管(14)内壁上端的台阶和第二套管(15)内壁上的台阶轴向限位；所述第二套管(15)的下部插入输药软管(4)出药端的内孔中，该插入段与输药软管(4)内孔的孔壁紧配合。

2.根据权利要求1所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：所述干散料出料管(10)的进料端通过第一送料管(16)与干散料储存罐(17)的出料端连通，并在第一送料管(16)上串联有第一计量装置(18)，且第一计量装置(18)为输料螺旋或隔膜泵；

所述乳胶基质出料管(11)的进料端通过第二送料管(19)与胶基质储存罐(20)的出料端连通，并在第二送料管(19)上串联有第二计量装置(21)，且第二计量装置(21)为凸轮转子泵。

3.据权利要求1或2所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：每个所述径向叶片组由4片径向叶片(8)构成，且每个轴向叶片组由2片轴向叶片(12)构成；所述混拌轴(6)的左端伸到混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)外，该伸出端与所述电机(7)的输出轴相连。

4.根据权利要求4所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：在所述混拌机外壳(5)顶板的中部开有威力调节剂进料口(5c)，该威力调节剂进料口与混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)相通；

所述威力调节剂进料口(5c)通过第三送料管(22)与多孔硝酸铵储存罐(23)的出料端连通，并在第三送料管(22)上串联有第三计量装置(24)，且第三计量装置(24)为输料螺旋；

所述第三计量装置(24)与第四送料管(25)的出料端相连，该第四送料管(25)的进料端与柴油储存罐(26)的出料端相接，并在第四送料管(25)上串联有第四计量装置(27)，且第四计量装置(27)为齿轮泵。

5.根据权利要求1所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：所述主喷药孔(13a)的孔心线与第一、二套管(14、15)的中心线在同一条直线上，并在喷头(13)上沿轴向开有3～5个辅助喷射孔(13b)，该辅助喷射孔(13b)沿周向均匀分布在所述主喷药孔(13a)的周围，且辅助喷射孔(13b)的孔径3mm～10mm。

6.根据权利要求5所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：所述辅助喷射孔(13b)上端到主喷药孔(13a)孔心线的距离大于该辅助喷射孔(13b)下端到主喷药孔(13a)孔心线的距离，且辅助喷射孔(13b)的孔心线与所述主喷药孔(13a)孔心线之间形成的夹角为2°～10°。

7.根据权利要求5或6所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统，其特征在于：所述第二套管(15)的内壁上沿周向开有1～5个沥水槽(15a)，该沥水槽(15a)靠近所述喷头(13)，且沥水槽(15a)的深度为1mm～3mm，宽度为5mm～15mm；

每个所述沥水槽(15a)的槽底沿周向开有5～20个沥水孔(15b)，且沥水孔(15b)的孔径为1mm～5mm。

8.一种基于权利要求7所述适用于地下工程的乳化炸药现场混拌装药系统的装药方法，其特征在于：所述混拌机外壳(5)的拌药腔(5a)内混拌成的乳化炸药在径向叶片(8)推动下，被推出混拌机外壳(5)的出药口(5b)，被推出的乳化炸药在所述输药泵(2)的泵送压力下，先通过水环加入装置(3)，并通过水环加入装置(3)在加入输药软管(4)的内管壁与乳化炸药之间引入润滑水剂；乳化炸药在输药泵(2)的泵送压力及润滑水剂的裹挟下，沿着输药软管(4)的内管壁移动，最终移动到输药软管(4)上部的出药端，乳化炸药外面的润滑水剂被所述第二套管(15)的沥水槽(15a)和沥水孔(15b)过滤掉，而乳化炸药最后从喷头(13)的主喷药孔(13a)和辅助喷射孔(13b)喷射出，并喷向炮孔(P)；

所述输药软管(4)的管径为25mm～40mm，乳化炸药在该输药软管(4)内的流速为0.7m/s～3.5m/s，且乳化炸药喷射出所述喷头(13)的主喷药孔(13a)时速度为2.5m/s～15m/s。

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