用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统及方法与流程

本发明涉及装药爆破施工，具体涉及一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统及方法。

背景技术：

1、在隧道掘进作业的装药爆破施工技术领域，掌子面常布置有几十甚至多达几百个炮孔，炮孔直径多为40-50mm，炮孔深度一般为3m左右。过去多采用包装炸药进行装药爆破，但使用包装炸药时装药效率低，炸药成本高，更为重要的是现场需大量人员同时进行装药，不利于现场安全管理。

2、近年来，一些隧道爆破作业使用联动双作用柱塞泵将现场混装乳化炸药泵入炮孔进行装药爆破，但隧道装药爆破的特点是多孔和小装药量，每个炮孔的装药量仅约3kg左右，每个炮孔装药时间仅为几秒钟。双作用柱塞泵需来回几个行程才可完成一个炮孔的装药，双作用柱塞泵在换向时，管道内物料几乎不流动，泵送过程中的脉动会引起物料配比波动，影响炸药性能。而使用螺杆泵在小流量输送时，泵送脉动较大，难以精确控制物料配比，导致炸药质量不稳定。并且装药系统对各泵送物料流量进行pid(比例-积分-微分)调节需要一定时间，但是每个炮孔装药时间太短，无法通过精确控制各物料的流量而精确控制炸药组分配比。这些均会对装入炮孔内的炸药质量产生较大影响，甚至引发质量事故。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统及方法，用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统用于实施用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送方法，其能够实现在隧道掘进工程中现场混装炸药在小装药量情况下准确按照工艺配比要求泵送各物料，以保证炸药性能及稳定性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，包括：半成品输送系统、第一添加剂输送系统、第二添加剂输送系统和静态混合器；所述半成品输送系统包括半成品单柱塞泵、分别设置在半成品单柱塞泵活塞杆和进料口上的半成品伺服电缸和半成品料仓，所述第一添加剂输送系统包括第一添加剂单柱塞泵、分别设置在第一添加剂单柱塞泵活塞杆和进料口上的第一添加剂伺服电缸和第一添加剂料仓，所述第二添加剂输送系统包括第二添加剂单柱塞泵、分别设置在第二添加剂单柱塞泵活塞杆和进料口上的第二添加剂伺服电缸和第二添加剂料仓，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的出料口分别与静态混合器连通，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的容积大于一个炮孔最大装药量所需各物料体积。

4、通过采用上述技术方案，在隧道掘进爆破时，若现场要进行混装炸药小药量装药，只需将炸药半成品添加至半成品料仓中，并将第一添加剂添加至第一添加剂料仓中，并将第二添加剂添加至第二添加剂料仓中，然后炸药半成品下料至半成品单柱塞泵中，第一添加剂下料至第一添加剂单柱塞泵中，第二添加剂下料至第二添加剂单柱塞泵中。之后半成品伺服电缸将炸药半成品推料至静态混合器中，第一添加剂伺服电缸将第一添加剂推料至静态混合器中，第二添加剂伺服电缸将第二添加剂推料至静态混合器中。最后，静态混合器将炸药半成品、第一添加剂、第二添加剂进行混合，即可将混合好的炸药装填于炮孔内。在上述过程中，通过对各伺服电缸的推杆的运动速度和行程进行控制，各单柱塞泵推动一次即可按工艺配比及爆破设计装药量的要求完成一个炮孔的装药动作。因此能够实现在隧道掘进工程中现场混装炸药在小装药量情况下准确按照工艺配比要求泵送各物料，从而保证炸药性能及稳定性。

5、可选地，用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，还包括：混合接头和装药管，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的出料口分别与混合接头的进料口连通，所述混合接头的出料口与静态混合器连通，所述装药管安装在混合接头的出料口，所述静态混合器安装于装药管内。

6、通过采用上述技术方案，混合接头能够便于各单柱塞泵与静态混合器的连接，通过设计装药管的长度，则能够使得静态混合器与炮孔深度相适应，并有助于静态混合器伸入炮孔底部。

7、可选地，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的出料口分别连通有半成品输送管、第一添加剂输送管、第二添加剂输送管，所述半成品输送管、第一添加剂输送管和第二添加剂输送管分别与混合接头连通。

8、通过采用上述技术方案，增加对应的输送管能够便于静态混合器伸入炮孔底部。

9、可选地，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的进料口和出料口均安装有单向阀，所述单向阀位于对应的单柱塞泵内。

10、通过采用上述技术方案，单向阀能够避免物料逆向流动。

11、可选地，所述半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵的出料口均安装有压力变送器、流量计和温度变送器。

12、通过采用上述技术方案，压力变送器、流量计和温度变送器能够对输送压力、输送流量以及工作温度进行监测。

13、可选地，所述第一添加剂输送管、第二添加剂输送管靠近混合接头的一端安装分别有第一添加剂雾化喷头和第二添加剂雾化喷头。

14、通过采用上述技术方案，第一添加剂雾化喷头和第二添加剂雾化喷头能够分别提升与炸药半成品初步混合时的均匀度。

15、第二方面，本发明提供一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送方法，应用于如第一方面所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，包括以下步骤：

16、s1：在岩体上钻孔得到炮孔。

17、s2：将静态混合器插入炮孔底部。

18、s3：根据单个炮孔的装药量和物料配比，分别设定半成品伺服电缸、第一添加剂伺服电缸、第二添加剂伺服电缸的运动速度和行程。

19、s4：启动装药程序并一边装药一边拔管，各单柱塞泵根据装药程序设定的运动速度和行程将各物料按配比一次泵送至炮孔内完成装药。

20、可选地，所述步骤s4包括以下步骤：

21、半成品伺服电缸、第一添加剂伺服电缸、第二伺服电缸分别推动半成品单柱塞泵、第一添加剂单柱塞泵、第二添加剂单柱塞泵，将炸药半成品、第一添加剂、第二添加剂分别泵送至静态混合器，静态混合器将炸药半成品、第一添加剂、第二添加剂静态混合后装填于炮孔内。

22、综上所述，本发明至少包括以下有益技术效果：

23、本发明可解决现场混装炸药小药量装药场景下因泵送脉动引发的物料配比不准确的问题，尤其解决了隧道爆破作业水平孔爆破时小药量装药的问题。实现对每个炮孔装药量及装药组分配比的精确控制，有益于改善爆破质量。

技术特征：

1.一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，包括：半成品输送系统、第一添加剂输送系统、第二添加剂输送系统和静态混合器(3)；所述半成品输送系统包括半成品单柱塞泵(5)、分别设置在半成品单柱塞泵(5)活塞杆和进料口上的半成品伺服电缸(4)和半成品料仓(6)，所述第一添加剂输送系统包括第一添加剂单柱塞泵(8)、分别设置在第一添加剂单柱塞泵(8)活塞杆和进料口上的第一添加剂伺服电缸(7)和第一添加剂料仓(9)，所述第二添加剂输送系统包括第二添加剂单柱塞泵(11)、分别设置在第二添加剂单柱塞泵(11)活塞杆和进料口上的第二添加剂伺服电缸(10)和第二添加剂料仓(12)，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的出料口分别与静态混合器(3)连通，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的容积大于一个炮孔最大装药量所需各物料体积。

2.如权利要求1所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，还包括：混合接头(1)和装药管(2)，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的出料口分别与混合接头(1)的进料口连通，所述混合接头(1)的出料口与静态混合器(3)连通，所述装药管(2)安装在混合接头(1)的出料口，所述静态混合器(3)安装于装药管(2)内。

3.如权利要求2所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的出料口分别连通有半成品输送管(13)、第一添加剂输送管(14)、第二添加剂输送管(15)，所述半成品输送管(13)、第一添加剂输送管(14)和第二添加剂输送管(15)分别与混合接头(1)连通。

4.如权利要求2所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的进料口和出料口均安装有单向阀，所述单向阀位于对应的单柱塞泵内。

5.如权利要求2所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，所述半成品单柱塞泵(5)、第一添加剂单柱塞泵(8)、第二添加剂单柱塞泵(11)的出料口均安装有压力变送(17)器、流量计(18)和温度变送器(19)。

6.如权利要求3所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，所述第一添加剂输送管(14)、第二添加剂输送管(15)靠近混合接头(1)的一端安装分别有第一添加剂雾化喷头(20)和第二添加剂雾化喷头(21)。

7.一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送方法，应用于如权利要求1-6任意一项所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送方法，其特征在于，所述步骤s4包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及装药爆破施工技术领域，具体涉及一种用于隧道掘进爆破的现场混装炸药小药量泵送系统及方法。其中，泵送系统包括半成品输送系统、第一添加剂输送系统、第二添加剂输送系统和静态混合器；泵送方法包括步骤S1：在岩体上钻孔得到炮孔；S2：将静态混合器插入炮孔底部；S3：根据单个炮孔的装药量和物料配比，分别设定半成品伺服电缸、第一添加剂伺服电缸、第二添加剂伺服电缸的运动速度和行程；S4：启动装药程序并一边装药一边拔管，各单柱塞泵根据装药程序设定的运动速度和行程将各物料按配比一次泵送至炮孔内完成装药。本发明能够实现在隧道掘进工程中现场混装炸药在小装药量情况下准确按照工艺配比要求泵送各物料，以保证炸药性能及稳定性。

技术研发人员：陈曦,李宏兵,陈文基,黎勇
受保护的技术使用者：中国葛洲坝集团易普力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10