浅谈民爆现场混装工艺技术的智能化生产及安全管理

徐 毓

（葛洲坝易普力广西威奇化工有限责任公司，安徽潜山 246300）

1 现场混装爆破的内涵

最早的现场混装爆破主要是通过人工搅拌混合、混凝土搅拌机混制等方法实现的，近几年来，运用混合车辆现场进行混合和装药的应用得到了广泛的推广。混装车的利用，实现了装药机械化，爆破的原材料要在车上的每个料仓中进行分装，只有在到达爆炸现场之后，才能进行混合和装药，从而提高了操作的安全性。将剩余的混合爆炸物原料送回料仓，不会造成浪费。采用原位混合药包，可有效提升孔径装药效率，实现药包和孔径的耦合，可使孔径网络参数增大，显著提升爆破效果。研究表明，通过增加装药包密度和耦合系数，可使钻孔尺寸增大20%～30%，并可使钻孔体积减小25%～30%，从而大幅度减少爆破费用[1]。使用现场混合爆破车和地面站设备后，硝酸铵可以直接在地面站进行储存，不需要建造大型的爆破仓库，这样就降低了运输、储存过程中发生爆破的风险，降低了生产成本。只有在药包进入炮孔后，才能形成最终成品，而最终的成品也没有雷管的感度，因此，安全性能和爆炸风险都得到了极大的提高。采用自动装药法可降低操作人员的劳动强度，同时可减少爆破材料与操作人员的接触，在某种程度上可减少人员伤亡事故的发生。

2 现场混装爆破智能化生产

2.1 智能化硬件保障

（1）开发配有进料塔斗式提拉系统的多孔颗粒型硝酸铵脱包、卷包设备，使该工艺达到自动化作业的目的。利用机器人机械臂与换刀座、空袋打包机形成自动化系统。在叉车就位之后，可以利用红外检测和视觉检测来确认吨包是否就位。机器人的工作过程是用刀具划开塑料袋并放下原料，根据图像的特征进行判定。将刀具转换成夹具，取出包装袋，放到打包机上进行打包工序，实现了拆袋卷袋过程的无人作业[2]。

（2）驾驶员可以远距离、自动化、精确地加入多孔颗粒型硝酸铵。混装车行驶到上料塔的加料口下面，然后根据地面的指示标志把车辆停好。经过系统的电子识别，对车辆型号进行确定，就可以进行现场触摸，在车进入位置之后用伸缩臂对驾驶室进行引导。驾驶员可以在屏幕上进行操作，将出料口由两轴电动滑轨引导到混装车的加料口，并对加料量的启动和停止进行控制。还可以利用称量系统设置加药量，在司机确认已达到所需要的加药量时，就可以远程停止加料。采用车辆的电子识别技术，在混装车进入上料塔的工作区域之后对其进行识别，将加药量、加药种类与数据库相匹配，进行分类统计、管理和调度。

（3）在硝酸铵水溶液制备过程中，可远程、定量和自动添加助剂。本发明的3 个不锈钢水溶搅拌器用于3 种原材料的混合搅拌，并在调配过程中将溶液的水配比导入到控制体系中；在对硝酸铵水溶液进行制备的时候，要根据配方的要求，利用地面站软件控制系统向3 个制备罐中准确定量地加入所需的微量元素，从而获得符合标准要求的硝酸铵水溶液。

（4）集成硝酸铵水剂的输送控制系统、过程热水控制系统和胶乳生产控制系统。对乳胶基质配制控制系统进行改造和更新，并对操作系统和相关的辅助装备进行更新，从而达到制乳生产全过程的自动化、智能化和无人化的目的。

（5）选择能够代替目前手工测量的方法，实时测量水相中析晶点、pH 值、基体黏性等。其中，水相为一种混合溶剂，通过浓度校准方法，可实现析晶点的实时测定，并将其与主机数据库中的数据进行比较；采用pH 计直接在线测量溶液pH 值，将pH 值输入控制系统中进行辨识处理；在混装爆破车上，可以精确、自动加入乳胶基质；基质存储使用的是储罐，它与上料塔向混装车中加入粒状硝酸铵的过程是一样的。在此基础上，自动装车系统可以对每台车在当日加入的乳胶基质进行实时统计，并将其上传到系统中，从而达到自动计量乳胶基质消耗量的目的。

2.2 智能化软件保障

2.2.1 开发安全管理模块

对现场混装爆炸物系统乳化工房、现场混装爆炸物车等重要环节的危险源展开监视，特别是对温度、压力及其他危险源的信息展开在线、实时的收集，利用信息平台将这些信息反馈给智能管理系统服务器，并利用系统构建的安全模型，对风险等级进行自动的分析。开发机动车辆防撞系统，实现对各机动车辆的实时识别，并在机动车辆靠近路口时进行单独报警，保障机动车辆在路口的安全[3]。构建出现场混装爆炸物系统重要环节的危险源识别标准信息库，与系统中的信息进行比较和分析，使用手持终端和无线网络，可以实时地联系管理人员，从而达到全程监控的目的。同时，还可以针对不同的状况，给出报警、紧急停机等提示，让操作人员和管理人员能够做出正确的判断和决策。

2.2.2 研制现场爆破智能管理系统模块

与爆破厂当前进行的业务密切相关，获得调度及数字化功能参数，对爆破设计、业务实施的流程进行梳理，并以实际需求为依据，利用调度及数字化矿山平台的既有功能，在提升沟通与执行效率、方便生产组织、提升经济效益等方面，对方案进行最优设计，利用计算机或手持终端就可以进行生产调度和确认。根据爆炸方案对不同类型的爆破和原材料进行生产调度，并对装车和装药进行智能化管理。对爆炸任务书进行读取，根据任务书的设计要求将不同种类的爆炸物根据配方进行分类，分别分配到对应的生产部门进行生产。与此同时，根据爆炸物的总量和种类，将它们分配到不同的车进行装药，并将它们输送到不同的工作现场，还可以利用卫星定位对每辆工作车的工作地点以及运动状态进行验证。将雷管材料的进出库信息录入数据库，完成对混合装甲车爆炸物的自动测孔、找孔、装药，并进行了有关资料的收发和记载。与系统数据库相结合，分析每一批次的爆炸鸟瞰图像，从这一批次的原材料参数、装药量、网孔设计、设备工况等方面，实现对爆炸效果与生产操作的复盘，并进行生产追踪，从而实现对生产爆破的最优控制。

3 现场混装爆破安全管理

3.1 使用先进现场混装设备

当前，混装车设备出现了三代并存的情况，在这种情况下，它们的生产工艺各不相同，设备多样化，生产工艺多样化，导致在安全管理方面很难形成统一的标准。第一代乳化爆破现场混合装车设备的结构比较复杂，操作比较麻烦，装药误差比较大，而且还增加了乳化器的爆炸风险，给现场设备的维护和管理带来了很大的困难，因此应该将其淘汰掉。在此基础上，逐步推广“地面制乳+低温装药”的第三代乳化爆破现场混装设备，为实现远距离运输打下基础。

3.2 加强安全联锁控制技术

自控系统的稳定性对地面站和混装机组的安全运行起到了很大的作用，除了要对自控系统进行定期检查之外，还要在技术上加以保障。根据国家标准的要求，应该采用自控系统故障自诊断技术，有效地防止混装车在长期的使用过程中，因为仪器、仪表等传感器连接线缆松动、断开或损坏而导致的安全联锁保护失灵，对各种传感器的状态进行实时监控，一旦温度、压力、流量传感器信号出现异常，所有设备将不能启动，以此保证混装车作业过程中的安全[4]。

3.3 加强生产设备管理

现场混配乳化爆破的安全管理主要是生产设备方面的管理，尤其是关键设备，如乳化器和乳胶基输送泵。输送泵作为乳化爆破的关键设备，其结构的合理性、控制方法的完善性是保证安全生产的重要条件。然而，因为当前国内混配乳化爆破的生产正处在一个高速发展时期，加上其安全管理意识落后，现场从业人员的素质比较低，导致现场生产设备的管理还很难达到行业安全规范的要求。所以，对于现场混装乳化爆破生产设备，应该按照使用地点的危险等级对其分门别类地建立档案，在对重要设备进行定期更换之后，对其进行定性分析，从而找到影响设备安全性的部件，保证安全生产。建立一套周期性的安全互锁校验体系，不仅可以确保自控系统的稳定性，而且可以确保地面站和混装车的安全生产。

3.4 完善监管核查制度

与固定的包装线相比，现场混装爆破的生产更具挑战性，生产地大多位于边远地区，且点多面广，因此，在安全监督方面有一定的困难。现场混装爆破地面站是为了支持大型矿山的开发而建立的，导致地面站一般都位于距离所属企业较远的矿山，企业的安全制度以及许多安全管理规定没有得到严格的执行和落实，与固定包装生产线相比，现场安全管理缺少集中监督。为此，要加强对关键工序和关键设备的监控，把地面站场与固定包装线的安全管理重视起来。按照相关规定与要求，对企业进行一年不少于一次的全面检查和评估，并根据检查结果提出相应的改进措施[5]。对于重要的设备及工艺，要制定特殊的安全检查清单，并要按月或季度将分项检查的结果落实到上级领导层面。建立健全原料检测体系，由于原料与标准的不同，导致产品的品质有很大的差别，从而给产品的安全性造成很大的威胁。目前，我国大部分地区的现场混装爆破地面站都配有物理化学分析室，但由于受到设备和人员水平的限制，仅能对某些项目进行简单的测定，如含水率、比重等。企业可以考虑将原料的成批检查交由企业的质量控制部门或外部组织进行，通过后才能转到地面站。

3.5 加大人员培训力度

从根本上说，安全管理就是人的管理。企业员工的安全知识与技术的掌握，直接影响到企业的经营与管理。因此，根据现场混装乳化爆炸物的特性开展4 个方面的工作：开展现场混装乳化爆破的安全技术培训；对混装乳化爆破的生产设备维修人员进行培训；对危险源进行识别和风险评估；根据现场应急处置方案进行演练。

4 结语

目前，国内爆破工业正在迅速发展，在此过程中，需要强化对现场混装乳化爆破的安全管理，运用智能技术降低人工作业难度，对乳化爆破现场混装车设备进行升级，依据法规要求对现场混装生产设备进行重点管理，并对生产过程进行标准化的安全监督核实，重视工作人员的安全意识和技术培训，从而保证现场混装爆破的安全性。