ПОДЗЕМНЫЙ ЗАРЯДНЫЙ МОДУЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПЗМК-200

Полезная модель относится к конструкции подземных зарядных машин, используемых для механизированного заряжания как восходящих, так и нисходящих скважин эмульсионным взрывчатым веществом в подземных горных выработках.
Основной проблемой, возникающей при заряжании скважин эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) в подземных условиях на выработках с железнодорожной откаткой, не приспособленных под движение самоходной подземной техники, является то, что заряжаемые скважины, как правило, удалены от железнодорожных линий на достаточно большое расстояние - до 200 м и более. В связи с этим возникает необходимость в наличии мобильного оборудования, способного изготовить ЭВВ и осуществить его заряжание в скважины, находящиеся на расстоянии до 200 м от места расположения зарядного оборудования.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является подземная зарядная установка для заряжания скважин ЭВВ, изготовленным в процессе заряжания при ведении подземных горных работ [патент РФ №141174 U1, МПК F42D 1/08, опубл. 27.05.2014 г.], включающая размещенный на отдельной раме дозатор, состоящий из систем подачи эмульсии, воды и газогенерирующей добавки с расходными емкостями, дозирующими насосами, всасывающими и напорными трубопроводами, пневмосистем и системы автоматического управления, и размещенный на колесной раме зарядчик, содержащий шланговый барабан с пневмоприводом, зарядным шлангом, смесителем эмульсии и газогенерирующей добавки, и системой кольцевой подачи воды в зарядный шланг.
Известная установка обладает рядом недостатков:
1. Эмульсия (ЭМ) к дозатору подвозится в передвижных транспортных емкостях, подключаемых к всасывающему трубопроводу насоса эмульсии. При зарядке в шахтных условиях с железнодорожной откаткой дозатор и передвижные емкости с эмульсией не могут располагаться вплотную друг к другу, они выстроены на одной железнодорожной линии друг за другом. При такой компоновке протяженность всасывающего трубопровода насоса эмульсии получается достаточно большой (минимум 2 м). В подземных условиях используется эмульсия, имеющая температуру окружающей среды, которая обладает достаточно высокой вязкостью, поэтому работа дозировочного насоса эмульсии дозатора, запитанного непосредственно от рядом стоящих вагонов или передвижных емкостей с эмульсией эмульсии практически невозможна. Для возможности нормальной работы дозировочного насоса эмульсии необходима максимально короткая всасывающая линия длиной не более 1 м и диаметром не менее 75 мм.
2. Дозатор и зарядчик функционально связаны посредством двух шлангов: шланга эмульсии и шланга ГГД. Подача ГГД по отдельному шлангу нерациональна, поскольку требует лишних трудозатрат на его прокладку, место при транспортировке, дополнительное время на заполнение и промывку шланга ГГД. Кроме того, при промывке 200 м шланга ГГД, даже с учетом его небольшого внутреннего диметра (8-10 мм) расходуется дополнительно не менее 10 л ГГД.
3. Смеситель эмульсии с ГГД установлен на раме зарядчика. Такая система не позволяет заряжать восходящие и вертикальные скважины без специализированных дорогостоящих запорных устройств.
4. Насосы дозатора приводят в действие с помощью пневмосистемы, запитанной от шахтной сети сжатого воздуха. Для получения ЭВВ с требуемыми характеристиками необходима точная дозировка компонентов ЭВВ, поскольку от этого зависит плотность и взрывные характеристики получаемого ЭВВ. Дозировка компонентов ЭВВ осуществляется насосами, производительность которых напрямую зависит от их частоты вращения. Использование пневмодвигателей для привода насосов дозатора не позволяет достичь точных дозировок компонентов, вследствие того, что воздух является сжимаемой средой и колебания давления в шахтной сети, которые часто имеют место в шахтных условиях, будут влиять на скорость вращения пневмодвигателей и нарушать режим работы дозировочного оборудования. Кроме того, как показывает практика, в шахтной сети сжатого воздуха часто присутствует конденсат и твердые включения, которые выводят из строя пневмодвигатели и засоряют вводные фильтры, что может приводить к аварийной остановке оборудования в момент заряжания.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании мобильного оборудования, которое можно транспортировать по шахтным выработкам, в частности по выработкам с железнодорожной откаткой, позволяющим осуществлять приготовление эмульсионного ВВ с заданными характеристиками и производить заряжание скважин эмульсионным ВВ, расположенных под любым углом, вплоть до вертикальных, и находящихся на расстоянии до 200 м от места расположения оборудования по дозировке компонентов ЭВВ.
Поставленная техническая задача решается тем, что в подземном зарядном модульном комплексе, включающем размещенный на отдельной раме дозирующий модуль, состоящий из систем подачи эмульсии, воды и газогенерирующей добавки с дозирующими насосами, всасывающими и напорными трубопроводами, системы автоматического управления, и переносной зарядчик, соединенный с дозирующим модулем шлангом подачи эмульсии, содержащий шланговый барабан с пневмоприводом, зарядный шланг, смеситель эмульсии и газогенерирующей добавки, согласно полезной модели, дозирующий модуль оборудован расходным баком эмульсии, соединенным с передвижной транспортной емкостью посредством подкачивающего насоса и гибкого шланга, на напорном трубопроводе подачи эмульсии установлено смазывающее устройство с тангенциально расположенным штуцером, соединенное с напорным трубопроводом подачи воды и с напорным трубопроводом подачи газогенерирующей добавки, смеситель эмульсии и газогенерирующей добавки установлен на конце зарядного шланга и выполнен в виде форсунки, включающей цилиндрический вкладыш, на поверхности которого расположены винтовые канавки, коническую вставку с вершиной, направленной навстречу потоку эмульсии, и камеру смешения, при этом дозирующие насосы эмульсии, воды и газогенерирующей добавки оборудованы гидромоторами, соединенными с маслонасосом через гидрораспределитель, управляемый системой автоматического управления, и маслонасос соединен с электродвигателем, подключенным к внутришахтной сети электроснабжения, или дозирующие насосы эмульсии, воды и газогенерирующей добавки оборудованы электродвигателями.
Благодаря оснащению дозирующего модуля расходным баком эмульсии, соединенным с передвижной транспортной емкостью посредством подкачивающего насоса и гибкого шланга, образована максимально короткая всасывающая линия, позволяющая использовать эмульсию с необходимой для работы установки вязкостью.
На напорном трубопроводе подачи эмульсии установлено смазывающее устройство с тангенциально расположенным штуцером, соединенное с напорным трубопроводом подачи воды и с напорным трубопроводом подачи газогенерирующей добавки, для возможности одновременной подачи ГГД и воды в смазывающее устройство дозирующего модуля. Одновременная подача ГГД и воды в смазывающее устройство дозирующего модуля позволяет отказаться от шланга ГГД и дает возможность, при необходимости, скорректировать количество смазывающей жидкости только за счет изменения расхода воды, подаваемой на вход смазывающего устройства, не изменяя при этом соотношение эмульсии к ГГД, которое четко регламентируется в зависимости от требуемых конечных характеристик ЭВВ. Тангенциально расположенный штуцер ввода смазывающей жидкости на смазывающем устройстве позволяет формировать равномерный кольцевой слой из газогенерирующей добавки и воды, для снижения внутреннего сопротивления центрально формируемого потока эмульсии при ее движении по шлангу. При этом не происходит смешение эмульсии со смазывающей жидкостью, содержащей ГГД.
Использование смесителя эмульсии и газогенерирующей добавки, установленного в конце зарядного шланга и выполненного в виде форсунки, включающей цилиндрический вкладыш, на поверхности которого расположены винтовые канавки, коническую вставку с вершиной, направленной навстречу потоку эмульсии, и камеру смешения, обеспечивает качественное смешение ЭМ с ГГД и образование на выходе из сопла форсунки устойчивого факела ЭВВ, позволяющего произвести зарядку скважин под любым углом от 0 до 360°.
Дозирующие насосы эмульсии, воды и газогенерирующей добавки оборудованы гидромоторами, соединенными с маслонасосом через гидрораспределитель, управляемый системой автоматического управления, и маслонасос соединен с электродвигателем, подключенным к внутришахтной сети электроснабжения, или дозирующие насосы эмульсии, воды и газогенерирующей добавки оборудованы электродвигателями. Использование для привода насосов дозатора гидромоторов или электродвигателей позволяет обеспечить стабильные заданные обороты насосов и, как следствие, точную дозировку компонентов ЭВВ и воды. Точная дозировка компонентов ЭВВ и воды позволяет получать ЭВВ с требуемыми характеристиками.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена технологическая схема заявляемого подземного зарядного модульного комплекса ПЗМК-200; на фиг. 2 - разрез смазывающего устройства (вид А-А на фиг 1); на фиг. 3 - смеситель, поперечный разрез.
Подземный зарядный модульный комплекс ПЗМК-200 включает:
I - дозирующий модуль;
II - переносной зарядчик;
III - подкачивающий насос эмульсии 23 с гибким шлангом 24.
Дозирующий модуль I размещен на отдельной раме и включает в себя:
- систему подачи ЭМ, состоящую из расходного бака эмульсии 1 с дозирующим насосом 2, фильтра эмульсии 3, соединенного напорным трубопроводом 4 со смазывающим устройством 5;
- систему подачи воды, состоящую из расходного бака воды 7, всасывающего трубопровода 8, дозирующего насоса воды 9, фильтра 10 соединенного напорным трубопроводом 11 со смазывающим устройством 5, через тангенциально расположенный штуцер 6;
- систему подачи ГГД, состоящую из расходного бака ГГД 12, всасывающего трубопровода 13, дозирующего насоса ГГД 14, фильтра ГГД 15, соединенного напорным трубопроводом 16 со смазывающим устройством 5, через тангенциально расположенный штуцер 6.
Переносной зарядчик (II) включает в себя шланговый барабан 18 с пневмоприводом 19, зарядный шланг 20 и смеситель эмульсии с газогенерирующей добавкой 21. Смеситель эмульсии с ГГД 21 установлен в конце зарядного шланга 20 и выполнен в виде форсунки с цилиндрическим вкладышем 25, конической вставкой 26 и камерой смешения 27.
Дозирующий модуль I и переносной зарядчик II соединены между собой шлангом подачи эмульсии 17.
Заявляемый подземный зарядный модульный комплекс ПЗМК-200 работает следующим образом.
Дозирующий модуль I устанавливают рядом с передвижными емкостями с эмульсией 22. Подкачивающий насос эмульсии 23 устанавливают непосредственно под сливным штуцером одной из передвижных емкостей с эмульсией 22 и соединяют гибким шлангом 24 с расходным баком эмульсии 1 дозирующего модуля I. Дозирующий модуль I подключают к системе электроснабжения и к внутришахтной линии подачи воды. В расходную емкость ГГД 12 из переносных емкостей загружают требуемое количество ГГД.
Переносной зарядчик II устанавливают в непосредственной близости от заряжаемых скважин, подсоединяют к внутришахтной сети подачи сжатого воздуха и соединяют с дозирующий модулем I с помощью шланга подачи эмульсии 17. Зарядный шланг 20 со смесителем 21 подают в заряжаемую скважину до забоя.
С помощью подкачивающего насоса эмульсии 23 по гибкому шлангу 24 ЭМ подают в расходный бак 1 до его заполнения.
ЭМ из расходного бака 1, через фильтр 3 и напорный трубопровод 4, подают дозирующим насосом 2 в смазывающее устройство 5. Для смазки эмульсии в смазывающее устройство 5 через тангенциально расположенный на смазочном устройстве 5 штуцер 6 одновременно подают воду и ГГД, в результате чего образуется концентрическая устойчивая пленка разбавленной ГГД, уменьшающая потери давления при прохождении эмульсии через шланг.
Подачу воды осуществляют из расходного бака воды 7, по всасывающему трубопроводу 8, дозирующим насосом воды 9, через фильтр 10 и напорный трубопровод 11 в штуцер 6 смазывающего устройства 5.
Подачу ГГД осуществляют из расходного бака ГГД 12, по всасывающему трубопроводу 13, дозирующим насосом ГГД 14, через фильтр ГГД 15 и напорный трубопровод 16 в штуцер 6 смазывающего устройства 5.
Эмульсия, выходящая из смазочного устройства 5, окруженная равномерной пленкой смеси воды и ГГД, проходит шланг 17 и, через шланговый барабан 18, поступает в зарядный шланг 20, пройдя который поступает в смеситель 21 эмульсии с ГГД.
В камере смешения 27 смесителя эмульсии с ГГД 21 (фиг. 3) происходит интенсивное смешение ЭМ с ГГД и значительное увеличение вязкости эмульсии за счет высокого сдвигового усилия создаваемого на выходе из форсунки. Вершина конуса конической вставки 26, направленная навстречу потоку эмульсии, позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление смесителя 21, а винтовые канавки, выполненные на цилиндрической поверхности вкладыша 25, позволяют качественно смешать эмульсию с ГГД и образовать на выходе из сопла смесителя 21 устойчивый факел высоковязкого ЭВВ. Полученное в скважине ЭВВ высокой вязкости не растекается по трещинам, и позволяет осуществлять зарядку как нисходящих, так и восходящих под любым углом наклона скважин.
Сразу после начала процесса приготовления и подачи ЭВВ в скважину включают плавное извлечение зарядного шланга 20 из скважины для формирования колонки заряда. Зарядный шланг 20 извлекают путем вращения шлангового барабана 18, регулировка скорости вращения которого осуществляется путем изменения расхода воздуха на пневмопривод 19. Конструкция пневмосистемы переносного зарядчика II предусматривает возможность переключение направления вращения шлангового барабана 18.
Подземный зарядный модульный комплекс оборудован стационарным и дистанционным пультом управления. Дистанционный пульт управления позволяет осуществлять запуск и остановку процесса зарядки оператором, находящимся возле заряжаемых скважин. Связь между оператором, находящимся возле дозирующего модуля, и оператором, находящимся возле переносного зарядчика, осуществляется по громкой связи.
Таким образом, заявляемый подземный зарядный модульный комплекс ПЗМК-200 позволяет получить качественное ЭВВ с заданными показателями, равномерно распределить ЭВВ по всему сечению скважины, произвести зарядку скважин под любым углом от 0 до 360°, с возможностью доставки компонентов ЭВВ на расстояние не менее 200 м от места расположения дозировочного оборудования до заряжаемых скважин.