[科普中国]-装药车

概述

采掘爆破是矿山生产的一个重要环节。多年以来，我国的矿山一直采用人工钻凿炮眼、人工装填炸药的方法开凿巷道和开采矿石，危险性高，人工配制的炸药性能不稳定、储存不便、运输危险、费用高、效率低，且炸药装填的好坏也影响到凿岩效果。

为了提高采掘爆破的生产水平，实现矿山装药作业的机械化，改善传统的装药装填工艺，装药车的研制便显得非常重要。装药车是集炸药原料运输、炸药混制、炸药填装三项功能于一体的矿用爆破专用设备。省去了炸药厂、成品装药库的投资，减少原料和成品的运输环节，装药车可以装载炸药原料或半成品，进入爆破现场，进行现场配制炸药，同时填充炮孑L，提高了工作效率和安全性，实现了采掘爆破的机械化。

国外自19世纪60年代起就开始研制装药车的工作，到19世纪80年代初，美国、瑞典、加拿大、英国等国的露天矿用装药车已经形成系列，其主要形式有螺旋风动式、顶置螺旋式和旁置螺旋式的全螺旋输送铵油炸药装药车，其中顶置螺旋式的主要特点是结构紧凑、全液压驱动、操作简单、作业范围广，一次定位可装填炮孔数量多，最受各国的欢迎。目前我国也已经成功研制出适用于干孔或少水孔的铵油炸药混装车，以及适用于水孔的浆状炸药混装车和乳化炸药混装车等，并在冶金、煤炭，隧道工程等部门广泛使用，效果良好，显著提高了矿山爆破质量和生产效率，减少了工人劳动强度，降低了爆破成本。2

工作原理根据所装填炸药的不同可以将装药车分为三类：一类是配制乳化炸药的BCJ系列装药车；第二类是配制铵油炸药的BC系列装药车；第三类是既可配制乳化炸药，也可配制铵油炸药的BCZH型。下面主要介绍具有代表性的BC系列中的BC-7型粒状铵油炸药装药车和BCJ系列中小直径散装乳化炸药装药车的工作原理，并简要介绍BCZH系列。

BC系列铵油炸药装药车BC系列粒状铵油炸药装药车主要由适合矿山作业的汽车底盘和工作装置两部分组成。工作装置主要由储药箱体、螺旋输送系统、液压驱动系统、燃油配给系统、自动计量系统及附件组成。BC系列不同型号的装药车组成细节上略有不同。其中储药箱体由盛放炸药原料的药箱和柴油箱组成，螺旋系统分别是三套由液压马达驱动的螺旋子系统组成，主螺旋贯穿于药箱底，起输送炸药原料的作用；垂直螺旋立于药箱后部；顶螺旋则卧于药箱上部。由于炸药原料的特殊性，必须是耐腐蚀的材料制作药箱和螺旋机构，可采用高强度的不锈钢。

BC系列装药车完全采用液压控制，利用螺旋机构和自动计量器控制原料分量，原料在车上直接混合成炸药填充到已经凿好的炮孔中，效率高，安全性好，炸药质量稳定。常见的BC系列装药车的外形结构如右图所示。

工作时，分别装在干料箱3和油料箱2中的炸药原料多孔粒状硝酸铵和轻柴油由底部螺旋机构8送到垂直螺旋机构6，并在其中不断混合、搅拌，同时向上输送，进入顶部螺旋机构4并继续混合搅拌，制成成品炸药，然后输送到装药软管1准备进行炸药的填充工作。

对准炮孔孔口后，装在装药软管1中的炸药，在自重的影响下，填充进凿好的炮孔中，并由计量传感器控制所填充炸药的剂量。一般情况下，一次停车可以装3～4个炮孔，装完后移动到下一个孔位，直到装药完毕。

下面举例详细说明该类型装药车的工作原理。

①BC-7粒状铵油炸药混制装药车

BC-7粒状铵油炸药混制装药车的底盘采用的是“东方红一665FⅡ”型军用越野载重车底盘，爬坡性能好，功率大，完全满足装药车在矿山地区工作的要求。工作装置同样是由储药箱体、螺旋输送机构、液压控制系统、燃油配给系统、氯酚添加装置及附件组成，该装药车外和内部结构平面布局如右图所示。

下面分别介绍各组成部分的构造和功能。

（1）储药箱体由四部分组成：硝酸铵箱、柴油箱、铝粉箱和液压油箱。其中硝酸铵箱是储药箱体的主要组成部分，存储粒状硝酸铵，粒状硝酸铵也是制造炸药的主要原料。硝酸铵箱体的结构如右图所示。

从右图中可以看出，硝酸铵药箱被隔板均匀地分成了三部分，且底部相通。增加隔板的作用主要是为了增加箱壁的抗压强度与增加分压板的刚度。而设置分压挡板是为了便于原料均匀地进入底部螺旋机构的两侧，以免引起原料搅拌不均匀，增加螺旋机构的负担，且增加分压挡板，可使出口变小，减少了由于大块原料卡在螺旋机构中引起故障。同时，由图中可以看出，两块分压挡板呈90°交叉，且与两侧箱壁均成90°，如此设计的目的是便于原料靠自重更完全地进入底部螺旋机构，减少了原料残留。 ‘ ·

铝粉箱的内部构造与硝酸铵箱的构造差不多，只是体积稍小；柴油箱和液压油箱则由于没有什么特殊要求而采用普通的箱体设计形式。

（2）螺旋输送机构由顶螺旋机构、垂直螺旋机构和底螺旋机构组成。其主要作用是输送炸药原料，同时进行搅拌，使原料混合均匀，更好地发挥炸药的性能。其结构如右图所示。

从图中可以看出，底螺旋、顶螺旋起水平传输的作用，垂直螺旋起垂直传输作用。且底螺旋和铝粉螺旋机构相通，垂直螺旋底部和车体相连，顶部与顶螺旋相通，并可以带动顶螺旋一起摆动。螺旋机构工作时，硝酸铵通过底螺旋传送到垂直螺旋，铝粉经铝粉螺旋机构同样传送到垂直螺旋，硝酸铵与铝粉在垂直螺旋机构中混合搅拌，并输送到顶螺旋，在顶螺旋机构中进一步搅拌均匀，然后流入与顶螺旋另一端相连的输药软管，准备填充炸药。为了使原料输送走向一致，一般底螺旋和顶螺旋采用右旋旋向，而垂直螺旋则采用左旋旋向。

（3）装药车装药系统全部采用液压控制，BC-7粒状铵油炸药混制装药车装药系统液压回路如右图所示。

从图中可以看出，该液压系统由一个油箱统一供油。加装过滤器提高液压油的纯度。由三个单向定量液压泵分别给三个主要液压回路提供压力油。三套螺旋机构采用联动方式同时工作，由自动计量控制器集中操纵。

液压泵1提供压力油进入进油回路，经过三个手动三位四通换向阀分别控制垂直螺旋和顶螺旋的运动马达、举升油缸以及摆动马达的工作。液压泵2提供压力油，利用一个手动三通四位换向阀控制底螺旋的运动马达；液压泵3则单独为铝粉添加螺旋机构的运动马达提供压力油。图中的三个溢流阀均起到安全阀的作用，以保证系统在安全范围内工作。

（4）柴油配给系统。柴油配给系统如右图所示。柴油由柴油箱流出，经球阀4与滤油器5进入单向定量柴油泵，由柴油泵将柴油继续推进。柴油流经节流调速阀11，节流阀的作用是根据硝酸铵的份量，调节柴油的配给比例。球阀12与压力表13主要是起检测柴油压力的作用，流量计14则是检测柴油流量，以便根据实际情况调整柴油的流速。最后，柴油经喷嘴，以喷雾的形式喷人垂直螺旋机构的中部位置，与运输中的硝酸铵和铝粉混合。

油标2用以检测柴油箱内柴油水平线的位置，以适时地添加柴油，保证柴油的配给；溢流阀7起安全阀的作用，保证系统的安全。

BC系列粒状铵油炸药装药车只适用于混制铵油炸药，由于铵油炸药不是防水炸药，因此对于有水的炮孔不易用该型号的装药车进行装药工作。但是总的来说，该系列装药车在矿山爆破中发挥了极大的优势。利用装药车进行炸药的装填工作降低了不安全因素，由于减少了人工制药和成品药存储的环节而降低了爆破成本，减轻了工人劳动强度，实现了矿山爆破中装药的机械化和自动化，改善了劳动环境，提高了我国矿山采掘装备的整体水平。

②BC-12粒状铵油炸药混制装药车

该型号的装药车与BC-7粒状铵油炸药混制装药车结构相差不多，只是性能优于BC-7粒状铵油炸药混制装药车。工作装置采用全螺旋输送、全液压操纵、自动计量，可独立完成炸药的运输、混制、装填工作。其外形图如右图所示。

储药箱体、液压系统、螺旋传动系统等和BC-7型相同，只是BC-12型装药车装药速度更快、误差更小、一次定位装药范围更大。在此不再详述。

BCJ系列中小直径散装乳化炸药装药车BCJ系列中小直径散装乳化炸药装药车适用于水孔的工作环境，因此适用于潮湿多雨的开矿地区。工作过程主要是将炸药原料，如氧化剂水溶液、乳化剂油溶液等，或半成品储存在装药箱，驶入作业现场，在车上完成炸药的乳化、掺和的泵送等生产工艺，采用先进的连续输送和敏化技术，填充炮孔，最终在炮孔内将乳胶基质敏化成炸药。该设备效率高，安全性能好，实现了采掘爆破的机械化，广泛适用于国民经济建设各部门的基础原材料开采和基建开挖工程爆破作业，如铁路与公路修筑、露天与地下矿山开采、水利电力与军事工程等。

BCJ系列乳化炸药混合装药车由汽车底盘、动力系统、制药系统、输药系统、乳胶基质连续敏化与装填系统、液压控制系统和自动计量系统组成。其中，制药系统由水相、油相、发泡剂储存箱以及它们相应的泵送系统、乳化器和混合器等组成；输药系统主要由泵送系统、卷管绞车、气动球阀、输药软管等组成；计量系统由电气系统，温度、液位、电流、压力检测系统和光电计量系统组成。

根据不同中小直径炮孔的类型，BCJ系列主要开发了五种型号BCJ-1～BCJ-5。

下面重点介绍BCJ-1中小直径散装乳化炸药装药车的结构和工作过程。

①工作原理

该装药车的工作原理如右图所示。由于装药车装载的是乳化炸药的半成品，即乳化基质，所以不具有危险性，由工作原理图可以看出，装填炸药时，乳胶基质由乳胶泵从乳胶基质储罐送人乳胶输送泵，通过输药软管送人炮孔，同时润滑剂由润滑剂泵按比例泵送到炮孔中，乳胶基质和润滑剂在炮孔中混合，3～5min后配成乳化炸药。测压件可以监控原料剂量，并根据情况做出原料份量的调整。

但是，在泵送过程中，由于乳胶基质在常温下有很高的黏度，因此长距离、低阻力输送高黏度的乳胶基质是关键。这就要求乳胶基质在常温下泵送性能、快速连续敏化性能、散装运输与存储稳定性能好。改善乳化基质的配方可以有效地改善乳化基质的黏度问题。

同时，改善乳胶基质的泵送技术也是很好的解决办法。静态连续输送与敏化技术应运而生。

在乳化基质和润滑剂送入炮孔前，先经过一个连续敏化器，使乳胶基质和敏化剂在敏化器内连续混合，然后送人炮孔，在炮孔内最终敏化成为成品炸药。此种方法可以实现高黏度乳胶基质长距离、低阻力的管道输送技术。

如右图所示为炮孔装填过程示意图。首先将起爆药和雷管置于孔口，用输药软管将起爆药顶入炮孔底，启动水、油相储罐出口的球形阀，以及乳化器、混合器和水、油相输送泵，使水油相溶液进入乳化器，形成油包水乳胶体，以减少乳胶基质在输送管道中的阻力。送乳胶基质到敏化器，并混入敏化剂，由输药管送入炮孔，取走输药软管，炸药填充完毕。

②液压系统工作原理

液压油经吸油滤油器7和单向阀进入进油回路。流经二位四通电磁换向阀4，换向阀4的作用是控制油路的通断，从而控制液压马达的启动与停止。经流控阀3进入液压马达1，驱动马达运转，带动乳胶基质和乳化剂的螺旋输送机构运动，流控阀3的作用是通过调节流量改变马达的转速，从而调节乳胶泵和润滑剂泵的输送量，以适应装药车在不同爆破工地的装药量要求。溢流阀起安全阀的作用，保证系统在安全压力下工作。温度表和测压表分别测试系统的温度和压力。

综上所述，BCJ系列中小直径散装乳化炸药装药车具有如下特点。

（1）使用半成品的散装乳胶基质，消除了以往成品炸药储存、运输的安全隐患。

（2）利用润滑剂包裹在乳胶基质外面，与输送管之间形成了隔离薄膜，使高黏度乳胶基质输送阻力显著降低，实现了高黏度、长距离输送。

（3）静态连续输送与敏化技术。乳胶基质在敏化器内与敏化剂混合，进一步解决了高黏度乳胶基质输送问题，且提高了炸药生产、使用的安全性。

（4）炮孔内敏化成药技术，乳胶基质填充到炮孔内后3～5min，才会敏化成成品炸药，大大提高了配制炸药的安全性。

（5）装药过程由微机控制，自动化程度高，操作简便，装药计量准确，装药效率高。

BCZH-25型重铵油炸药装药车该型号的装药车主要由汽车底盘、物料箱、液压系统、电控制系统、机械系统组成，其中：

物料箱包括乳化液箱、砂酸铵箱、柴油箱和微量元素箱等；

液压系统包括液压泵、液压管、马达、液压阀和调控系统；

机械系统包括取力器、变速箱、输送螺旋、混拌器；

电控系统包括微型可编程控制器、显示屏、电磁阀、调速电机及测控系统。

汽车底盘主要技术参数为：额定载重量40t，汽车总重量96.5t，发动机最大功率405kW。

其主要技术特点是：一次性装载重量大，装载炸药种类多，适用于露天矿山对炸药不同配方的需求；具有编程控制生产系统，有利于检查输出物料的准确性；输药管插在跑孔底部，边输药边抽取输药管，有利于炸药装填的密实均匀。

该装药车装运的重铵油炸药是乳化炸药和铵油炸药的混合体。

硝酸铵与燃油混合后由输料螺旋机构送入混合器，同时将乳酸基质和微量元素也送入混合器混合，混合均匀后由MONO泵将混合好的原料送人输药软管。准备填充炮孔。

该型号装药车采用液压电器控制系统，液压控制原理如右图所示。从图中可以看出，该液压系统根据所配炸药的配方，手工调整并锁定流控阀4的额定值，从而控制马达1的转速，进而调整螺旋运动系统，以控制原料的输送量。电磁阀3用来控制系统的启动和停止。2

装药车静电防护装药车静电防护（electrostatic protection ofcharge car）：露天矿装药车在炸药运输、混制和装药过程中，因摩擦产生静电，其静电绝大部分积聚在输药软管前端表面上，可能引爆电雷管及使人员遭受电击。其静电防护措施主要在于及时泄放静电、防止静电蓄积，如采用半导体输药软管、用金属链条把车体接地等。3

露天用装药车露天用装药车是将在固定制药混制工厂混制好的炸药装到装药车的料仓中，即整个装药系统由固定的混药、上料设备及装药车组成。装药车装好炸药后，开往爆破作业现场，根据设计的计量要求将料仓中的炸药逐一装入炮孔。这种装药车只担负运输和装填炸药的任务。根据所装填的炸药不同可分为粒状铵油装药车及乳化炸药装药车。4

主要技术特征常见装药车的主要技术特征如右图所示。