一、氣壓輸送系統(tǒng)的核心原理與技術定位
礦用風動裝藥器的氣壓輸送系統(tǒng)以壓縮空氣為動力源，通過氣流能量驅動火工品顆粒輸送，實現井下爆破作業(yè)的精準裝藥。其技術核心在于利用氣壓差（正壓或負壓）形成穩(wěn)定流場，配合流量控制元件，將火工品均勻、定量地輸送至炮孔內。與傳統(tǒng)人工裝藥相比，氣壓輸送系統(tǒng)可將裝藥精度誤差控制在 ±2% 以內，顯著提升爆破效率與安全性。
二、氣壓輸送系統(tǒng)的結構組成與工作機制
1. 系統(tǒng)硬件構成
| 組件名稱 | 功能描述 | 技術參數示例 |
|---|---|---|
| 氣壓動力單元 | 提供壓縮空氣（常用壓力 0.4-0.8MPa），多采用井下風管網或移動式空氣壓縮機 | 額定排氣量≥3m3/min，壓力穩(wěn)定度 ±5% |
| 儲藥罐 | 密封式容器，容量通常 50-200kg，內置攪拌裝置防止火工品結塊 | 耐壓≥1.2MPa，防靜電涂層 |
| 輸送管路 | 耐磨損橡膠或金屬軟管，管徑 25-50mm，配置快插接頭便于井下安裝 | 彎曲半徑≥10 倍管徑，防爆等級 Ex d |
| 流量控制閥 | 調節(jié)氣流速度與火工品輸送量，常見類型包括蝶閥、節(jié)流閥或電控比例閥 | 流量調節(jié)范圍 0-15kg/min |
| 噴頭組件 | 末端裝置，通過變徑結構優(yōu)化氣流形態(tài)，確保火工品均勻噴出 | 噴射角度可調，霧化粒度≤ |
- 氣固兩相流形成：壓縮空氣與火工品顆粒在管路中混合，形成兼具流動性與可控性的氣固兩相流，避免火工品堆積堵塞。
- 負壓吸送與正壓推送：
- 負壓系統(tǒng)：通過真空泵產生負壓，適用于低流量、短距離的精細裝藥（如薄煤層爆破）；
-
正壓系統(tǒng)：利用空壓機正壓推送，適合大藥量、長距離輸送（如金屬礦山掘進）。
三、精準裝藥的關鍵技術實現
1. 氣壓穩(wěn)定控制技術
- 閉環(huán)反饋系統(tǒng)：通過壓力傳感器實時監(jiān)測管路氣壓，PLC 控制器自動調節(jié)進氣閥開度，維持壓力波動≤±0.02MPa，避免因氣壓驟變導致的裝藥過量或不足。
- 蓄能器緩沖：在動力單元與儲藥罐之間設置蓄能器，吸收空壓機啟停時的壓力沖擊，確保氣流平穩(wěn)。
2. 流量精準調節(jié)機制
- 雙閥聯(lián)動控制：主閥調節(jié)總氣流量，微調閥修正瞬時波動，配合編碼器實時監(jiān)測火工品輸送量，實現 “粗調 + 精調” 雙重控制。
- 自適應算法：根據火工品粒度（如銨油火工品、乳化火工品）自動匹配氣固比（通常 1:8-1:12），例如乳化火工品黏稠度高時增加氣壓至 0.6MPa，提升輸送流暢性。
3. 防堵塞與均勻性設計
- 脈沖反吹清堵：在管路彎頭處設置脈沖噴嘴，定時噴射高壓空氣（0.8-1MPa），清除管壁黏附的火工品顆粒，堵塞發(fā)生率降低 90% 以上。
- 螺旋攪拌葉片：儲藥罐內采用變螺距葉片，底部葉片密度更高，確保火工品顆粒均勻混入氣流，避免 “搭橋” 現象。
四、典型應用場景與技術優(yōu)勢
1. 應用場景對比
場景類型 裝藥需求特點 氣壓輸送系統(tǒng)解決方案 效果數據 煤礦掘進 炮孔深度 5-15m，需分段裝藥 分段控制噴頭 + 延時供氣程序 裝藥效率提升 40%，爆破均勻性提高 35% 金屬礦開采 大藥量（單孔≥5kg）、深孔 正壓推送系統(tǒng) + 大管徑管路 單臺設備日裝藥能力達 2t 隧道支護 小孔徑（φ32-φ42mm）、密集孔 負壓吸送 + 細管徑噴頭 裝藥誤差≤±1.5%
2. 技術優(yōu)勢分析
- 安全性能：氣動動力無電火花，符合煤礦井下 Ex ib IMB 防爆標準，相比電動裝藥器降低燃爆風險；
- 效率提升：自動化裝藥速度達 8-12kg/min，是人工效率的 3-5 倍，且減少人員接觸火工品時間；
- 適應性強：可輸送顆粒狀、粉狀、膏狀等多種火工品，通過更換噴頭適配不同炮孔直徑（φ25-φ100mm）。
五、技術難點與優(yōu)化方向
1. 現存技術挑戰(zhàn)
- 高黏度火工品輸送：乳化火工品黏度高時易導致管路阻力增大，需將氣壓提升至 0.7MPa 以上，可能引發(fā)噴頭磨損加劇；
- 長距離輸送精度：超過 50m 時，氣固兩相流因重力沉降導致末端藥量偏差，需增加管路坡度（≥3°）或分段補氣。
2. 智能化升級方向
- AI 視覺監(jiān)控：在噴頭處安裝高速攝像頭，通過圖像識別實時監(jiān)測裝藥密度，自動調整流量參數；
- 物聯(lián)網集成：通過 5G 模塊上傳裝藥數據（如壓力、流量、藥量）至礦山管理平臺，實現全流程可追溯。
六、維護與故障處理要點
- 日常維護：每日檢查管路密封性（泄漏檢測壓力 0.5MPa）、清理儲藥罐殘留火工品，每季度更換空氣過濾器濾芯；
- 典型故障處理：
- 裝藥量不足：檢查流量閥開度是否正常，可能因氣壓不足（低于 0.4MPa）或管路漏氣；
- 系統(tǒng)振動異常：多為管路固定不牢或噴頭堵塞，需緊固卡箍并啟動脈沖反吹程序。