УНИВЕРСАЛЬНАЯ СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к производству промышленных взрывчатых веществ (ВВ) для заряжания сухих и обводненных скважин неводоустойчивыми ВВ и может найти применение на взрывных работах при добыче полезных ископаемых на земной поверхности.
Аммиачно-селитренные ВВ получили широкое распространение в мировом и отечественном взрывном деле благодаря их безопасности, низкой стоимости и простоте изготовления, но они обладают существенными недостатками:
- физической нестабильностью из-за недостаточной удерживающей способности гранул аммиачной селитр жидкого горючего;
- низкой объемной концентрацией энергии при насыпной плотности, недостаточной для эффективного разрушения горных пород, особенно у подошвы уступа;
- использования только в сухих скважинах из-за высокой растворимости аммиачной селитры в скважинных водах.
ВВ на основе гранулированной аммиачной селитры и жидкого горючего в основном изготавливаются непосредственно на местах ведения взрывных работ в процессе заряжания скважин самоходными смесительно-зарядными машинами на шасси автомобилей различной грузоподъемности. Смесительно-зарядные машины включают установленные на самоходном шасси бункеры сухих и жидких компонентов ВВ, шнековый смеситель с приводом, насосы и трубопроводы. Известна смесительно-зарядная машина, которая дополнительно снабжена парогенератором, работающим от выхлопных газов двигателя автомобиля, связанным трубопроводом со шнековым смесителем, что позволяет повысить плотность заряжания (1). Недостатком указанной машины является отсутствие устройства для осушения обводненных скважин с последующей подачей в них аммиачно-селитренных взрывчатых веществ.
Известна машина, которая снабжена приводным реверсивным барабаном с размещенным на нем шлангом и пеногенерирующей насадкой на его конце, емкостями для воды и пенообразующего вещества с гидросистемой их подачи. Шланг снабжен гибким коаксиально расположенным в нем рукавом, соединенным с емкостью для пенообразующего вещества, причем шланг подключен к выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания (2), что позволяет производить осушение обводненных скважин.
Недостатком машины является невозможность изготовления и заряжания скважин ВВ из-за отсутствия бункеров сухих и жидких компонентов ВВ и шнекового смесителя.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является смесительно-зарядная машина, на шасси автомобиля которой установлены бункеры компонентов ВВ, устройство для подачи ВВ в скважину, бак с водой, трубопроводы, выпускной коллектор отработанных газов двигателя, каталитический нейтрализатор, устройство для получения парогазовой смеси (3), принятый авторами в качестве прототипа. Недостатком машины-прототипа является отсутствие устройства для осушения обводненных скважин.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности ведения взрывных работ за счет расширения области использования неводоустойчивых аммиачно-селитренных ВВ, возможности использования существующих смесительно-зарядных машин для заряжания сухих и обводненных скважин сыпучими селитросодержащими ВВ.
Техническая задача была решена за счет разработки универсальной машины, состоящей из установленных на шасси автомобиля бункеров компонентов ВВ, устройства для подачи ВВ в заряжаемую скважину, бака с водой, трубопроводов, выпускного коллектора отработанных газов двигателя, устройства для получения парогазовой смеси, каталитического нейтрализатора, на шасси которой дополнительно установлен бак с водным раствором пенообразователя, барабан с гибким шлангом с пеногенерирующей насадкой на одном из его концов, ресивер, переключатель потока парогазовой смеси в режим осушения и заряжания скважин, при этом заряжание ВВ осуществляется в герметичный полимерный рукав, устанавливаемый предварительно в скважину перед осушением или после ее осушения.
На фиг.1 изображена принципиальная схема работы универсальной смесительно-зарядной машины в режиме:
а) осушения скважин;
б) заряжания скважин.
Универсальная смесительно-зарядная машина состоит из самоходного шасси, на котором установлены бункера сухих и жидких компонентов ВВ, бак с водой и трубопроводом ее подачи, каталитический нейтрализатор, камера получения парогазовой смеси, продольный шнековый смеситель ВВ, бак с водным раствором пенообразователя, например сульфанола, и трубопроводом его подачи, барабан с гибким шлангом с пеногенерирующей насадкой на его конце, ресивер. Машина
оборудована пультом управления, на который выведены сигнализаторы уровня воды, датчика температуры, установленного на выходе из газовода.
В качестве устройства для получения парогазовой смеси может использоваться эжектор или многосекционная смесительная камера, в которой отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания машины смешиваются с мелко распыленной водой с образованием равновесной парогазовой смеси требуемой температуры и влагосодержания, определяемыми расходом подаваемой воды.
Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания 1 машины через выпускной коллектор 2 подаются на переключатель отработавших газов 3, откуда газовый поток может быть направлен по двум каналам: через штатную систему - через глушитель с искрогасителем 4 в атмосферу при транспортном режиме, или в специальную систему - нейтрализатор-генератор парогазовой смеси (НГПГС) при работе в режиме осушения и заряжания скважин. Управление механизмом переключения осуществляется из кабины автомобиля с пульта управления.
Работа смесительно-зарядной машины в режиме осушения скважины.
Бак 5 заполняется водой, а бак 6 - водным раствором пенообразователя. Машину подводят к заполненной водой скважине 7. Гибкий шланг 8 с пеногенерирующей насадкой 9 через привод барабана 10 подают до дна скважины. Устанавливают переключатель 3 газового потока в положение, при котором выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания 1 по трубопроводу через каталитический нейтрализатор 11, вводятся в камеру 12, где смешиваются с мелко распыленной водой, поступающей из бака 5. Образовавшаяся парогазовая смесь поступает в ресивер 13, откуда направляется по трубопроводу 18, соединенному с трубопроводом 19 подачи пенообразующего реагента и гибким шлангом 8 в пеногенерирующую насадку 9. Регулировкой подачи воды через кран 14 устанавливают оптимальную температуру выхлопных газов (40-60°С) на выходе из камеры 12, контролируемую датчиком температуры 25. Подачу раствора пенообразователя в трубопровод 18 регулируют краном 17. При смешивании водного раствора пенообразователя с парогазовой смесью происходит его нагрев. Образующаяся смесь по трубопроводу 8 подается в пеногенерирующую насадку 9. Выходящая из пеногенегирующей насадки нагретая смесь при контакте ее с водой на дне скважины создает пеногазовую подушку. Пеногазовая подушка под действием нагнетаемого ресивером газа движется вверх по скважине и выталкивает из нее воду. За счет пенообразования происходит ускоренный вынос воды и бурового шлама из скважины, что приводит к ее осушению. После осушения обводненной скважины закрывают кран 17 подачи пенообразователя,
включают привод барабана 10 и гибкий шланг 8 с пеногенерирующей насадкой 9 извлекают из скважины 7.
2
Двигатель внутреннего сгорания во время осушения скважины работает в режиме генератора газа. Допустимое противодавление выхлопных газов двигателя может составлять 1,5-2,0 кг/см, что достаточно для вытеснения столба воды высотой 15-20 м.
Работа смесительно-зарядной машины в режиме заряжания скважины.
Парогазовая смесь из ресивера 13 через переключатель 15 направляется при открытом кране 20 по трубопроводу 21 и подается на выход питателя 22 шнекового смесителя ВВ 23, откуда взрывчатая смесь 24 поступает в скважину 7, в которой предварительно на всю глубину скважины установлен герметичный полимерный рукав 26 из полиэтилена, полиамида или полипропилена. Полимерный рукав может устанавливаться до или непосредственно после осушения скважины. Нижний торец 27 полимерного рукава герметично заделывается известным способом, а верхний - подсоединяется к зарядной воронке 28, устанавливаемой в устье скважины Под действием повышенной температуры парогазовой смеси и скоростью напора потока происходит влажная термообработка ВВ (влажная термообработка аммиачной селитры ВВ) и формирование заряда ВВ повышенной плотности в полимерном рукаве. Контроль параметров и переключение потоков парогазовой смеси осуществляется оператором из кабины автомобиля. Для этого система оснащена пультом управления и контроля, совмещенным с пультом управления машины.
Ресивер служит для сглаживания колебаний давления, вызываемым пульсирующей подачей и прерывистым расходом парогазовой смеси, используемой при осушении и заряжании скважин в чередующемся режиме.
Названное оборудование для осушения скважин и влажной термообработки АС взрывчатого состава может быть установлено на существующих смесительно-зарядных и зарядных машинах.
Основные преимущества заявляемой машины по сравнению с машиной-прототипом - заряжание обводненных скважин неводоустойчивыми селитросодержащими ВВ с формированием зарядов из них с повышенной плотностью заряжания и энергоемкостью за счет:
- установки ресивера, бака с водным раствором пенообразователя, барабана с гибким шлангом с пеногенерирующей насадкой на одном из его концов позволяет использовать заявляемую машину для осушения обводненных скважин;
- заряжания осушенных скважин неводоустойчивыми селитросодержащими ВВ повышенной плотности в герметичные полимерные рукава.
Основной технический результат - повышение эффективности ведения взрывных работ - физическая стабильность скважинного заряда по компонентному составу, повышение плотности заряжания, использование неводоустойчивых сыпучих аммиачно-селитренных ВВ для заряжания сухих и обводненных скважин, применение существующих смесительно-зарядных машин - достигнут за счет:
- предварительного осушения скважин при использовании тепловой энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания машины с последующей подачей в скважину селитросодержащего ВВ, находящегося в бункере машины, с термообработкой его в процессе заряжания парогазовой смесью, получаемой с использованием тепловой энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания этой же машины;
- использования парогазовой смеси для осушения скважин и термообработки ВВ. Предлагаемая машина может считаться универсальной, так как позволяет вести осушение скважин и их заряжание неводоустойчивыми ВВ как сухих, так и обводненных скважин при использовании одной и той же машины.
Технология осушения скважин в сочетании с влажной термообработкой аммиачной селитры отработавшими газами двигателя автомобиля одной и той же машины открывает перспективы применения смесительно-зарядных и зарядных машин по осушению и заряжанию скважин аммиачноселитренными взрывчатыми смесями с формированием заряда стабильного состава по высоте колонки большей плотности независимо от уровня обводненности горных пород.
Источники информации
1 Авторское свидетельство СССР №471448.
2 Авторское свидетельство СССР №1032111.
3 Патент РФ №2211438.