УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН СМЕСЕВЫМ ЭМУЛЬСИОННЫМ ВЗРЫВЧАТЫМ ВЕЩЕСТВОМ

Полезная модель относится к безопасным способам механизированного изготовления неводоустойчивых смесевых гранулированных промышленных взрывчатых веществ (ВВ).
Известно устройство для смешения жидковязких составов, содержащее смесительную камеру, узел подачи сыпучего компонента с бункером, имеющим затвор и связанные с ним центральный ограничитель-регулятор и пружину возврата; узел подачи жидкого компонента с системой форсунок в смесительной камере и сообщенных с гидросистемой с помощью гидроцилиндра, шток поршня которого скреплен с затвором, а поршень выполнен с калиброванными отверстиями, сообщенными с системой форсунок - авт. свид. СССР №1744085, С06В 21/00, 1992 г.
Известное устройство обладает следующими недостатками.
При наличии давления в системе подачи нефтепродукта и отсутствии селитры в верхней части бункера, нефтепродукт распыляется и стекает в скважину. Взрывчатое вещество не образуется, а компонент расходуется.
Кроме того, через форсунки нельзя распылять эмульсию, так как ее струя будет падать на фартук почти перпендикулярно, гранулированный материал из кольцевого зазора между затвором и внутренней поверхностью бункера будет подходить к струе практически под прямым углом и тормозиться при смешении. При этом может образоваться пробка, которая закупорит нижнее отверстие конуса фартука.
Прототипом является смесительное устройство для приготовления эмульсионных взрывчатых составов, содержащее корпус с крышкой и перемешивающим органом, патрубки подачи сыпучего и жидкого компонентов - в верхней части загрузочной камеры, и выгрузочный патрубок готового взрывчатого состава, расположенный соосно корпусу, по оси корпуса установлен выгрузочный шнек, выполненный с разрывом витка - патент РФ №2158722, С06В 21/00, 2000 г.
Недостатки прототипа следующие:
- устройство является стационарным и предназначено для работы в заводских условиях, т.е. с его помощью невозможно приготовить взрывчатое вещество на месте его применения;
- следствием горизонтального расположения патрубка ввода сыпучего компонента является необходимость дооборудования его изнутри шнеком или толкателем;
- перемешивающий орган и выгрузочный шнек имеют два независимых привода, что значительно утяжеляет массу устройства. Более того, при поломке одного из приводов, смесь либо не будет перемешиваться, либо забьет внутренний объем корпуса, что, в крайнем случае, может привести к взрыву.
В связи с этим, предложенным устройством решается техническая задача создания безопасного и простого устройства, имеющего относительно небольшой вес, с помощью которого смесевое эмульсионное взрывчатое вещество может быть изготовлено на месте его применения, т.е. непосредственно при зарядке скважин.
Эта задача решена в устройстве для заряжания скважин смесевым эмульсионным взрывчатым веществом, которое содержит двустенную обечайку в виде усеченного конуса, имеющего угол при вершине от 20 до 35 градусов, и трубопровод, одна часть которого размещена внутри обечайки, установлена по ее оси и соединена с внутренней поверхностью обечайки косынками, а другая - подводящая часть трубопровода - расположена снаружи, над верхней частью обечайки, при этом внутренний диаметр части трубопровода, размещенной внутри обечайки, от полутора до четырех раз меньше внутреннего диаметра подводящего трубопровода.
Предлагаются также частные выполнения устройства:
- конец части трубопровода, размещенной внутри обечайки, снабжен форсункой;
- конец части трубопровода, размещенной снаружи, снабжен боковым отводом для установки быстроразъемного соединения;
- выступающая из скважины часть обечайки с основанием усеченного конуса должна иметь высоту не более 300 мм;
- конец трубопровода, обращенный к усеченной вершине, располагается от плоскости, образованной этой вершиной, на расстоянии Н не менее:
где: d - диаметр усеченной вершины конуса, который должен быть равен 9/10-1/2 диаметра скважины, в устье которой устанавливают устройство;
- выступающая из скважины часть обечайки снабжена штуцером.
На чертеже показана конструкция устройства для заряжания скважин.
Устройство содержит двустенную обечайку 1 в виде усеченного конуса, по оси которой расположен трубопровод 2, косынками 3 соединенный с внутренней поверхностью обечайки. Конус имеет угол при вершине от 20 до 35 градусов, что определяется углом естественного откоса при ссыпании гранулита. Конец 4 трубопровода 2, обращенный к усеченной вершине 5, располагается от плоскости, образованной этой усеченной вершиной, на расстоянии Н не менее:
1
2
где: d - диаметр усеченной вершины конуса, который должен быть равен 9/10 - / диаметра скважины, в устье которой устанавливают устройство.
Для придания большой скорости исходящему из трубопровода 2 потоку, внутренний диаметр части трубопровода 2, размещенной внутри обечайки, от полутора до четырех раз меньше внутреннего диаметра подводящего трубопровода, расположенного снаружи. Например, в случае уменьшения сечения в два раза, скорость потока на выходе увеличивается в четыре раза от скорости потока внутри зарядного шланга: при скорости потока внутри зарядного шланга 1-2 м/с, устанавливаемой из соображений минимального гидравлического сопротивления зарядного шланга, ожидаемая скорость потока на выходе из трубопровода 2 через отверстие в два раза меньшего диаметра составит 4-8 м/с.
Выступающая из скважины часть обечайки с основанием усеченного конуса должна иметь высоту не более 300 мм, что ограничивается габаритами разгрузочного направляющего лотка смесительно-зарядной машины (СЗМ) для приготовления гранулита. Конец трубопровода, обращенный к усеченной вершине, может оборудоваться распылительным устройством 6 (форсунка, распылительная головка). Другой конец трубопровода 2 - подводящий - оборудуется боковым отводом 7, на конце которого может устанавливаться быстроразъемное соединение 8 (БРС), например - типа «Camlocks» для подсоединения зарядного шланга 9 СЗМ.
Устройство работает следующим образом.
Зарядное устройство вершиной усеченного конуса устанавливается в устье заряжаемой скважины. К боковому отводу 7 трубопровода 2, через БРС 8, подключается зарядный шланг 9. СЗМ для приготовления гранулита и другая СЗМ - для приготовления эмульсии - одновременно включаются в работу по установленному на каждой из них заданию на дозирование в скважину определенного количества ВВ.
Гранулит по разгрузочному направляющему лотку подается внутрь конической обечайки 1 и проваливается через ее открытую вершину в скважину. Эмульсия (или эмульсионное ВВ) по зарядному рукаву из СЗМ поступает в трубопровод 2 зарядного устройства, из суженного конца 4 которого, с увеличенной скоростью, подается в скважину в осевом направлении. Кроме того, поток эмульсии и поток гранулированного материала встречаются под острым углом, в результате чего поток эмульсии увлекает за собой гранулированный материал, возникает так называемый эффект «эжекции» и образования «пробки», т.е. закупорки подаваемыми веществами в месте усеченной вершины 5, не происходит.
В процессе падения гранулита и эмульсии на дно заряжаемой скважины, осуществляется их интенсивное перемешивание между собой. За счет того, что диаметр вершины усеченного конуса меньше диаметра скважины, и между падающей и перемешивающейся в процессе падения смесью и стенкой скважины всегда существует некоторый свободный зазор, эмульсия не касается стенки скважины и не налипает на нее.
За счет интенсивного перемешивания в процессе падения (глубина заряжаемых скважин, как правило, превышает 15 м), происходит образование однородной смеси, при этом образуются смеси с высокой объемной концентрацией энергии, известные как «тяжелые AN-FO», в которых свободное пространство между гранулами аммиачной селитры полностью заполнено эмульсией, а сами гранулы могут соприкасаться друг с другом.
В процессе заполнения скважины взрывчатым веществом (ВВ), находящийся в скважине воздух вытесняется ВВ и отводится через зазор 10 между стенками конической обечайки 1 в окружающее пространство. При необходимости, возможно организовать газоотвод (аспирацию) через штуцер 11, направив вытесняемые газы в систему очистки от пыли, паров нефтепродуктов, газов, выделяющихся из горных пород, например, сероводорода.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства достигаются следующие преимущества:
- не требуются дополнительные приспособления для установки устройства, т.к. оно устанавливается на устье скважины, опираясь на ее стенки;
- устройство - переносное, его вес не превышает 10 кг;
- аспирация и очистка выходящих из скважины в процессе заряжания газов улучшит экологию и санитарные показатели воздуха рабочей зоны;
- так как две СЗМ работают одновременно, производительность процесса увеличивается, вследствие чего зарядка одной скважины происходит за короткое время.