ПОДЗЕМНЫЙ РАСХОДНЫЙ СКЛАД НЕВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к способам и средствам безопасного хранения невзрывчатых компонентов взрывчатых материалов на подземном складе.
Известен склад-контейнер передвижной для хранения и транспортирования взрывчатых материалов промышленного назначения (патент РФ 125332, опубл. 27.02.2013). Изобретение представляет собой размещаемый на площадке контейнер параллелепипедной формы, имеющий средства для его погрузки подъемными устройствами и имеющий с одного торца распашные двери и перегородкой разделенный на два помещения, одно из которых со стороны распашной двери выполнено в качестве хранилища взрывчатых материалов промышленного назначения, оснащенного вентиляционной решеткой, а второе предназначено для места работника и выполнено с дефлектором, помещение для места работника расположено со стороны другого торца контейнера и оснащено распахиваемой наружу дверь, размещенной в боковой стенке контейнера на участке между перегородкой и другим торцем контейнера, в торце контейнера со стороны помещения для места раздатчика выполнено окно, оснащенное решеткой, а внутри помещений оборудована звуковая и световая сигнализации для срабатывания при открывании дверей, система централизованного электропитания и блок автономного питания на аккумуляторных батареях и система пожаро-охранной сигнализации и пожаротушения, выполненная с функцией выдачи сигналов по радиоканалу через антенну и оснащенная модулями автоматического порошкового пожаротушения.
Недостатком данного устройства является малый объем хранимых взрывчатых веществ и достаточно высокая опасность их перевозки.
Известно использование универсальных средне- и крупнотоннажных контейнеров, применяемых для перевозки взрывчатых материалов, в качестве хранилищ, размещаемых на открытых площадках базисных и расходных складов взрывчатых материалов (Ф.А. Пладис, В.А. Шкурин, Г.Э. Сурмаев «Контейнеры», справочник, Москва, «Машиностроение», 1981 г. или «Единые правила безопасности при взрывных работах» ПБ 13-407-01). Указанные контейнеры имеют форму параллелепипеда. Они состоят из каркаса, образованного угловыми стойками, поперечными и продольными балками крыши и днища; торцевой и боковых стенок, крыши, пола, двери, снабжены угловыми верхними и нижними фитингами; изготовлены из коррозионно-стойкой стали. Контейнеры устанавливаются на складах взрывчатых материалов с соблюдением безопасных расстояний между ними. В районах с температурой окружающей среды свыше плюс 30°C открытые контейнерные площадки должны быть оборудованы навесами, теплоизолирующими покрывалами и т.п. техническими средствами, так как температура в контейнерах с аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами не должна превышать плюс 30°C. Расположение контейнеров с взрывчатыми материалами на открытых площадках должно быть таким, чтобы был обеспечен доступ к каждому контейнеру («Инструкция о порядке транспортирования, хранения и учета взрывчатых веществ в контейнерах, размещаемых на открытых площадках складов ВМ горных предприятий цветной металлургии», 1985 г.).
Недостатком хранилищ контейнерного типа для хранения и расхода взрывчатых материалов является повышенная площадь контейнерной площадки для размещения контейнеров, необходимость организации специальной площадки для их размещения, устройства навесов и обеспечение подъездных путей к каждому контейнеру. Кроме того контейнеры не имеют системы проветривания и поэтому не могут использоваться как помещения для хранения взрывчатых материалов.
Известно хранилище контейнерного типа взрывчатых материалов и аммиачной селитры (патент RU 84424, Е04Н 7/00, опубл. 10.07.2009), состоящее из одного или нескольких контейнеров, состоящих из каркаса, стенок, крыши, пола и двери, и каждый из которых имеет вентиляционные устройства в виде отдушин с дефлектором и жалюзийных решеток, по две распашные двери, открывающиеся наружу - внутреннюю решетчатую из дерева, предварительно обработанного антисептиком, или металла и наружную из листового металла, отдельные контейнеры могут быть выполнены с тамбурами, расположенными между внутренней и наружной дверями, в которых установлены столы для расфасовки взрывчатых материалов; наружные стены, двери и потолок обработаны жидкими керамическими теплоизоляционными покрытиями или покрытиями на основе минеральных волокон и цементных связующих или покрыты теплоизоляционным влагостойким рулонным материалом или плитами с последующей покраской их огнезащитной краской; внутренние нетеплоизолированные металлические поверхности загрунтованы и окрашены огнестойкими красками; при этом контейнеры установлены на единой спланированной площадке встык друг к другу по боковым и/или торцевым стенкам и прочно скреплены между собой с герметизацией стыков по всей длине; полы выполнены из деревянных досок, обработанных антисептиком; а хранение взрывчатых материалов и аммиачной селитры осуществляется в заводской упаковке. Хранилище взрывчатых материалов или аммиачной селитры монтируется на единой спланированной площадке из гравия или щебенки без устройства фундамента. Контейнеры устанавливаются впритык друг к другу по торцевым или по боковым, или по торцевым и боковым стенкам и плотно стягиваются между собой специальными болтами по верхним и нижним фитингам в единую конструкцию, стыки между стенками заделываются водостойкой мастикой (герметиком). При небольшом расходе взрывчатых материалов может быть установлен один контейнер, у которого термоизолированы обе боковые и торцевая стенки, потолок и наружная металлическая дверь. Поверхности обрабатываются жидкими керамическими теплоизоляционными покрытиями, например «Изоллат», «Термалкот», или теплоизоляционным покрытием «Девиспрей» или покрываются теплоизоляционным влагостойким рулонным материалом, например URSA и влагостойкими плитами с последующей окраской огнестойкой краской, например типа «КРОЗ». Такая же термоизоляция может быть применена к наружным стенам, потолку и наружным дверям с внешней стороны контейнера.
Недостаток данного известного решения заключается в том, что контейнеры используются только в качестве готового помещения или базовой конструкции, на основе которой монтируется склад-хранилище, который после соединения всех контейнеров между собой приобретает стационарностью. Такая технология позволяет упростить процесс возведения стационарного склада для промышленных объемов ВВ. Применение одиночного контейнера так же построено на алгоритме построения стационарного помещения по месту производства взрывных работ, но при этом не продуманы все особенности безопасного хранения даже небольших запасов ВВ и ВМ при постоянном присутствии рядом или в контейнере раздатчика (заведующего складом). В примере одиночного контейнера само хранилище ВВ и ВМ выполнено в виде отделенной перегородкой от входной распашной двери части помещения, а зона между входной распашной двери с торца контейнера и перегородкой высвобождена для места раздатчика (заведующего складом). Таким образом, раздатчик (заведующий складом) постоянно находится в тамбуре перед дверью-входом в хранилище ВВ и ВМ, этот же проем входной двери используется в качестве естественно вентиляции хранилища при открывании дверь в перегородке. Такое размещение раздатчика (заведующего складом) сокращает перемещения последнего от входа в контейнер до входа в хранилище, но является небезопасным. Хранение взрывчатых материалов и аммиачной селитры производится на стеллажах в хранилище в заводской упаковке в мешках, а средства инициирования - в заводской упаковке (ящиках), конструкция и размещение которых должны соответствовать требованиям «Единых правил безопасности при взрывных работах». Таким образом, при востребовании ВВ и ВМ выносятся наружу из контейнера через тамбур, в котором раздатчик (заведующий складом) постоянно находится и ведет делопроизводство по учету. От переноски мешков остается пыль, следы ВВ и ВМ, оседающие на стены, пол и потолок, что требует постоянного гигиенического контроля за состоянием помещения-тамбура.
Контейнер в данных конструкциях теряет свою функцию - мобильность и возможность транспортировки с одной рабочей площадки на другую.
Известен подземный склад взрывчатых материалов (авторское свидетельство СССР, №855234, опубл. 15.08.1981, бюл. №30). Подземный склад взрывчатых материалов, включающий камеру с ячейками, имеющими входные отверстия, расположенные вдоль выработки, согласно изобретению ячейки выполнены в виде объемных коробчатых железобетонных блоков, установленных на амортизирующем материале, причем внутренние поверхности верхней и боковых стенок каждого блока выполнены со скосами в сторону выходного отверстия, а камера снабжена волногасящим экраном, выполненным в виде рифленых блоков, установленных рифами внутрь камеры.
Недостатком данного изобретения является большой объем горнопроходческих работ и высокая вероятность возникновения опасных ситуаций при эксплуатации данного сооружения.
Известен контейнер хранения топлива (RU 97097, 27.08.2010), содержащий корпус, по крайней мере с одним технологическим отсеком, резервуары для нефтепродуктов, дыхательные клапаны, смотровые люки, замерные приспособления, отверстия для слива шлама, трубопроводы наполнения, соединенные с насосами и трубопроводы раздачи нефтепродуктов, соединенные с соответствующими топливораздаточными колонками, раму для установки на опорах резервуаров, огнетушители, расположенные на площадке обслуживания, установленной на контейнере хранения топлива, емкости сбора аварийного пролива нефтепродуктов, со сливным патрубком, датчики контроля параметров, модули автоматического пожаротушения и смонтированы пожарные датчики и извещатели.
Недостатками данного контейнера хранения является то, что он металлоемкий и имеет большой вес, так как технологические отсеки выполнены закрытыми.
Известен контейнер хранения топлива (RU 93055, 20.04.2010), содержащий корпус, выполненный в виде геометрического тела, образованного верхним и нижним основаниями, выпуклыми боковыми и плоскими торцевыми стенками, по меньшей мере один технологический отсек, резервуары для нефтепродуктов, дыхательные клапаны, смотровые люки, замерные приспособления, отверстия для слива шлама, трубопроводы наполнения, соединенные с насосами, и трубопроводы выдачи нефтепродуктов, раздельную или сплошную раму, огнетушители, расположенные на трубах дыхательных клапанов, площадку обслуживания, установленную на корпусе, емкости сбора аварийного пролива нефтепродуктов, со сливным патрубком, датчики контроля параметров, модули автоматического пожаротушения, пожарные датчики и извещатели.
К недостаткам данной конструкции, кроме вышеуказанных, следует отнести то, что использоваться она может по большей мере только в холодных северных условиях, так как в жарких условиях из-за значительного нагрева корпуса происходит его деформация и разрушение сварных швов. Это ведет к проливу топлива и загрязнению окружающей среды.
Известны емкостные аппараты (http://www.vto-promtech.ru/tanks). Предназначены для хранения воды, водонефтяной эмульсии, сточных и промышленных вод, различных нефтепродуктов и др. Толщина стенок емкостей не менее 6 мм. По требованию заказчика емкости могут оснащаться дополнительными подземными сооружениями. Срок эксплуатации оборудования составляет не менее 20 лет. Оборудование соответствует существующим санитарным и экологическим нормам. Возможные варианты исполнения: для наземной установки; для подземной установки; на опорах (ложементах) и без них; с плоскими и коническими днищами; в северном исполнении; из нержавеющей стали и полимерных материалов; с наружным и внутренним антикоррозионным покрытием; с технологическим колодцем и без него; с патрубком уровнемера и др. Емкостные аппараты могут поставляться в комплекте с: подогревателями с использованием теплофикационной воды, пара и электричества; дренажным насосным оборудованием погружного либо полупогружного типа, отечественного или импортного производства; уровнемером; датчиком, сигнализатором уровня и др.; датчиком раздела фаз; запорно-регулирующей арматурой; теплоизоляцией и др.
Недостатками данных устройств является отсутствие несущей рамы и большие габариты.
Известен контейнер хранения топлива (патент РФ №142682, 27.06.2014), состоящий из корпуса, выполненного в форме геометрического тела, образованного верхним и нижним основаниями, выпуклыми боковыми и плоскими торцевыми стенками. Контейнер содержит один или два технологических отсека выполненных в виде навеса, по форме являющихся выступающими фрагментами корпуса и резервуар для нефтепродуктов, а также дыхательный клапан, смотровой люк, замерное приспособление, отверстие для слива шлама, трубопровод наполнения, соединенный с насосом и трубопровод выдачи нефтепродуктов, раздельную или сплошную раму, огнетушитель, расположенный на трубе дыхательного клапана, площадку обслуживания, установленную на корпусе, емкость сбора аварийного пролива нефтепродуктов, со сливным патрубком, датчики контроля параметров, модуль автоматического пожаротушения, пожарные датчики и извещатель. Фрагмент корпуса, являющийся навесом, состоит из части: плоского верхнего основания, боковых и торцевой сторон корпуса, последняя из которых представлена двумя косынками, соединяющими боковые стороны с верхним основанием. Контейнер имеет площадку обслуживания с ограждением и съемной лестницей. Под или над трубопроводом наполнения и насосом установлена емкостях для сбора аварийного пролива нефтепродуктов.
Недостатком данного изобретения является его компоновка, не позволяющая спускать устройство по горным выработкам, большие габариты, вызывающие необходимость повышенного объема горнопроходческих работ, а также отсутствие теплоизоляции.
Известен подземный расходный склад взрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых, принятый за прототип (авторское свидетельство СССР, №1399463, опубл. 30.05.1988, бюл. №20). Подземный расходный склад взрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых, включающий хранилище взрывчатых материалов, приемную и раздаточную камеры, сообщенные с шахтным стволом и горизонтными выработками, согласно изобретению с целью ускорения подачи взрывчатых материалов и повышения безопасности за счет обособления потока доставки взрывчатых материалов от остальных технологических потоков, склад снабжен дополнительной вертикальной или наклонной выработкой высотой не менее интервала отработки с соединенными с ней горизонтальными подходными выработками, расположенными на горизонте хранилища взрывчатых материалов и горизонтах отработки, при этом дополнительная выработка расположена в интервале отработки, соединена с приемной и раздаточной камерами, сообщена с поверхностью рудника и оборудована средствами доставки нерастаренного и растаренного взрывчатого материала, а горизонтальные подходные выработки соединены с горизонтными выработками.
Недостатком данного изобретения является большой объем горнопроходческих работ и высокая вероятность возникновения опасных ситуаций при эксплуатации данного сооружения.
Техническим результатом изобретения является снижение объема горнопроходческих работ и исключение вероятности возникновения опасных ситуаций при эксплуатации данного сооружения.
Технический результат достигается тем, что в подземном расходном складе невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых, включающем хранилище материалов в виде резервуара согласно изобретению резервуар для хранения и выдачи эмульсионной матрицы выполнен в виде теплоизолированной емкости со смотровым люком, загрузочным, вентиляционным и сливным патрубком, закрепленной с помощью ложементов на внешней несущей раме с укосинами, причем емкость снабжена вибрационными и ультразвуковыми датчиками уровня, датчиком температуры, а также трапом и перилами в верхней части.
Подземный расходный склад невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан резервуар для хранения и выдачи эмульсионной матрицы, где:
1 - емкость резервуара для хранения и выдачи эмульсионной матрицы;
2 - рама резервуара для хранения и выдачи эмульсионной матрицы;
3 - ложементы;
4 - смотровой люк;
5 - загрузочный патрубок, например DN 80;
6 - сливной патрубок, например, DN 80;
7 - вентиляционный патрубок, например DN 50;
8 - патрубок с вибрационным датчиком предельного уровня, например, FTL51;
9 - патрубок с ультразвуковым датчиком уровня, например, FMU 40;
10 - датчик температуры;
11 - трапы;
12 - перила.
Эмульсионные взрывчатые вещества уже давно широко используются во всем мире, в том числе в Российской Федерации, Узбекистане, Казахстане, Киргизии. Использование эмульсионных взрывчатых веществ позволяет радикально улучшить безопасность транспортировки и заряжания взрывчатого вещества, так как перевозятся и заряжаются невзрывчатые компоненты и конечный «взрывной продукт» образуется только в заряженных скважинах. В настоящее время интенсивно развиваются технологии использования эмульсионных взрывчатых веществ в подземном пространстве. Подземный расходный склад невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых предназначен для временного хранения компонентов эмульсионных взрывчатых веществ.
Подземный расходный склад невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых содержит перечисленные ниже основные элементы. В хранилище устанавливают емкость 1 резервуара для хранения и выдачи эмульсионной матрицы. Резервуар с емкостью 1 предназначен для хранения и выдачи эмульсионной матрицы, представляющей собой обратную эмульсию водного раствора аммиачной селитры в минеральном масле. Эмульсионная матрица относится к классу 5, подкласс 5.1 (окислитель). Серийный номер ООН - 3375. Резервуар может эксплуатироваться при температурах окружающего воздуха от минус 20°C до плюс 50°C в любых климатических условиях. Заполнение емкости 1 эмульсионной матрицей может производиться, например, пневматическим диафрагменным насосом типа Вильден через загрузочный патрубок 5. Также при размещении емкости 1 на уровне ниже уровня слива жидкости из доставщика возможна разгрузка изливом под действием сил тяжести. Допускается загрузка емкости 1 через смотровой люк 4. Разгрузка емкости 1 резервуара производится через сливной патрубок 6. Разгрузка может осуществляться изливом под действием сил тяжести (при расположении пункта заправки смесительно-зарядных машин ниже уровня хранилища) или пневматическим диафрагменным насосом, например, типа Вильден (например, при заправке непосредственно в хранилище). Для исключения повышения или понижения давления внутри емкости танк-контейнер оборудуется вентиляционным патрубком 7. Обслуживание емкости 1 резервуара осуществляется через смотровой люк 4. Процессы загрузки и разгрузки емкости 1 контролируются с помощью датчиков, устанавливаемых с помощью фланцевых соединений на патрубки 8 и 9. В качестве датчика уровня может быть использован, например, ультразвуковой датчик уровня Prosonic М FMU40, устанавливаемый на патрубок 9. Сигналы от датчика выводятся на блок управления (условно не показан), например, с дисплеем FNX40, устанавливаемый рядом с емкостью 1. Принцип действия датчика уровня заключается в следующем - датчик уровня излучает ультразвуковые импульсы по направлению к поверхности продукта. Импульсы отражаются от поверхности и принимаются датчиком. На основании полученных замеров временных интервалов блок управления рассчитывает величину уровня продукта в емкости 1. Результаты отображаются на дисплее. Блок управления позволяет отображать на дисплее уровень эмульсионной матрицы либо в линейных единицах, либо в единицах массы. Перед началом эксплуатации емкости 1 необходимо провести калибровку датчика уровня. Порядок калибровки описан в руководстве по эксплуатации датчика. При достижении уровня эмульсионной матрицы заранее заданного значения, блок управления выдает сигнал на пневмораспределитель, который перекрывает подачу сжатого воздуха к насосу, например, Вильден, и заполнение емкости 1 эмульсионной матрицей прекращается. При загрузке через смотровой люк 4 заполнение емкости 1 необходимо контролировать также визуально. На патрубке 8 устанавливают вибрационный датчик предельного уровня, например, Liquiphant М FTL51. Датчик предельного уровня позволяет избежать переполнение емкости 1 эмульсионной матрицей. Принцип работы датчика заключается в следующем - вилочный контакт датчика совершает колебания на собственной частоте, при перекрытии эмульсионной матрицей контактов происходит изменение частоты колебаний. Изменение частоты колебаний датчик преобразовывает в предупредительный свето-звуковой сигнал. Перед началом эксплуатации емкости 1 необходимо осуществить настройку датчика уровня. Порядок настройки описан в руководстве по эксплуатации датчика. Для обслуживания датчиков (уровня и предельного уровня) и емкости 1 в верхней части резервуара предусмотрены трапы 11. Трапы ограждены перилами 12. Для ограждения открытого проема могут быть предусмотрены цепочки. Подъем на трапы осуществляется по лестнице, устанавливаемой вдоль узкой стороны емкости 1.
Подземный расходный склад невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых работает следующим образом. Компоненты эмульсионных взрывчатых веществ доставляют с поверхности при помощи самоходного оборудования по наклонной выработке, сообщенной с поверхностью. Далее разгружают данные компоненты в хранилище. Емкость 1 имеет теплоизоляцию, позволяющую хранить закачиваемую в нее эмульсионную матрицу с поддержанием регламентированной температуры. По внешнему периметру емкость 1 жестко закреплена с помощью ложементов 3 на раме 2. Рама 2 усилена укосинами. Данное решение позволяет избежать деформирования емкости при ее спуске по наклонной выработке 15 для установки в хранилище 13. В верхней части емкости 1 имеется загрузочный патрубок 5, например DN 80 для заливки в емкость эмульсионной матрицы с помощью насоса. На торце в нижней части емкости 1 установлен сливной патрубок 6, например, DN 80 для слива эмульсионной матрицы. В верхней части емкости 1 установлены: вентиляционный патрубок 7, например DN 50; патрубок 8 с вибрационным датчиком предельного уровня, например, FTL51; патрубок 9 с ультразвуковым датчиком уровня, например, FMU 40. Размещение указанных патрубков в верхней части позволяет получать достоверную информацию об объеме хранимого внутри вещества, а также исключить образование разрежения при откачке продукта. На торце емкости 1 предусмотрен датчик температуры 10, с помощью которого контролируют температуру продукта на этапе хранения эмульсионной матрицы. На раме 2 жестко закрепляют трапы 11 и перила 12, с помощью которых обслуживают емкость 1. Емкость 1 загружают эмульсионной матрицей из емкости доставочной машины с помощью насоса через патрубок 6 или путем излива под действием сил тяжести через смотровой люк 4 (если емкость 1 установлена, ниже уровня слива емкости доставочной машины). Разгрузку и заправку подземных смесительно-зарядных машин производят либо с помощью насосов, либо изливом под действием сил тяжести при открытии сливного патрубка 6 (при нахождении пунктов заправки на горизонтных выработках 16). Подземные смесительно-зарядные машины попадают в хранилище по наклонной выработке с горизонтных выработок.
Применение подземного расходного склада невзрывчатых материалов для подземной добычи полезных ископаемых обеспечивает следующие преимущества:
- снижение объемов горнопроходческих работ.