Машина для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин изготовленным эмульсионным взрывчатым веществом

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к машинам для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин, и может быть применено при ведении взрывных работ на открытых горнодобывающих предприятиях. Машина содержит транспортную базу, емкости для растворов окислителя, масляной фазы с эмульгатором, водяного орошения и газогенерирующей добавки. В ней имеются миксер для приготовления эмульсии, смеситель эмульсии с газогенерирующей добавкой, насосы-дозаторы для подачи растворов окислителя, масляной фазы и эмульсии с нагнетательными магистралями, контрольно-измерительными приборами и гидрораспределительными и управляющими элементами. Емкость готовой эмульсии оборудована датчиками количества эмульсии, а в нагнетательных магистралях насосов-дозаторов установлены расходомеры подачи раствора окислителя и масляной фазы, на выходе связанные через первый управляемый запорный элемент с миксером приготовления эмульсии, и через второй управляемый запорный элемент - каждый соответственно со своей емкостью. Изобретение позволяет повысить производительность взрывных работ за счет совмещения операций эмульгирования, изготовления эмульсионных ВВ и заряжания. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к взрывным работам, и может быть применено при ведении взрывных работ на открытых работах горнодобывающих предприятий.

Известна установка для изготовления эмульсии, которая решает задачу приготовления эмульсии эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ), включая подготовку раствора окислителя, подготовку смеси жидкого горючего и эмульгатора, приготовление эмульсии ЭВВ смешиванием раствора окислителя со смесью жидкого горючего и эмульгатора, наработку эмульсии в накопительную емкость и выдачу эмульсии из накопительной емкости в емкость смесительно-зарядной машины (СЗМ) (см. патент РФ №2099316, 1997).

Однако эта установка предназначена только для производства эмульсии и может использоваться на стационарных пунктах изготовления компонентов взрывчатых веществ (ВВ). Для заряжания скважин необходимо применение СЗМ, с помощью которых и осуществляют заряжание взрывных скважин на карьере.

Известна зарядная машина для транспортирования компонентов ВВ, изготовления ВВ и заряжания скважин сыпучими ВВ (см. патент РФ №2304756, М.кл. F42D 1/08, опублик., 20.08.2007). Эта машина не может быть применена для заряжания скважин ЭВВ, которые обладают определенными технологическими преимуществами по сравнению с другими ВВ, а именно высокой физической стабильностью, водоустойчивостью, возможностью в широких пределах изменять рецептуру и характеристики и др. Эмульсия приобретает свойства ВВ только после ее сенсибилизации, например после ввода газогенерирующей добавки в процессе заряжания скважин с использованием СЗМ. Поэтому конструкция существующих зарядных машин для изготовления ВВ и заряжания скважин сыпучими ВВ не позволяет применить их для изготовления ЭВВ и заряжания скважин.

Известные зарядные машины, предназначенные для заряжания скважин ЭВВ, (см., например, патент РФ №2232976) не приспособлены для изготовления эмульсии.

Задачей изобретения является создание универсальной машины, которая позволяет последовательно совместить изготовление эмульсии, изготовление ЭВВ и производить заряжание скважин изготовленным промышленным ЭВВ при одновременном повышении взрывобезопасности за счет исключения необходимости хранения и перевозки больших количеств взрывоопасной готовой эмульсии и изготовления ЭВВ непосредственно на месте применения.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении производительности ведения взрывных работ на карьерах при открытой разработке полезных ископаемых за счет совмещения операций эмульгирования, изготовления ЭВВ и заряжания.

Поставленная задача решается за счет того, что машина для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин изготовленным промышленным эмульсионным взрывчатым веществом содержит транспортную базу, емкости для растворов окислителя, масляной фазы с эмульгатором, готовой эмульсии, водяного орошения и газогенерирующей добавки. Также в машине имеется миксер для приготовления эмульсии, смеситель эмульсии с газогенерирующей добавкой, насосы-дозаторы для подачи растворов окислителя, масляной фазы и эмульсии с нагнетательными магистралями, контрольно-измерительными приборами и гидрораспределительными и управляющими элементами. Емкость готовой эмульсии оборудована датчиками количества эмульсии, а в нагнетательных магистралях насосов-дозаторов установлены расходомеры подачи раствора окислителя и масляной фазы, на выходе соединенные через первый управляемый запорный элемент с миксером приготовления эмульсии, и через второй управляемый запорный элемент - каждый соответственно со своей емкостью, при этом датчики количества эмульсии включены в единую систему управления насосами-дозаторами и запорными элементами.

Кроме того, задача решена тем, что емкости растворов окислителя, масляной фазы, газогенерирующей добавки и водяного орошения оборудованы жидкостными или электрическими обогревателями для подогрева и поддержания температуры растворов.

А также тем, что нагнетательная линия насоса дозатора емкости для раствора окислителя выполнена с возможностью ее переключения на аварийный слив раствора окислителя.

Также задача решается тем, что машина имеет два рабочих места для операторов с панелями управления, при этом рабочее место управления процессом изготовления эмульсии расположено в отсеке управления в задней части машины, а рабочее место управления процессом изготовления взрывчатого вещества, заряжания его в скважину или перекачки готовой эмульсии в другую смесительно-зарядную машину расположено в кабине водителя.

А также тем, что датчики количества эмульсии выполнены в виде тензодатчиков.

Кроме того тем, что датчики количества эмульсии могут быть выполнены в виде датчиков контроля уровня.

А также тем, что после смесителя на входе в зарядный шланг установлена кольцевая муфта для подачи между стенкой зарядного шланга и центрально подаваемым по зарядному шлангу в скважину ЭВВ смазывающего кольцевого потока раствора водяного орошения.

Также возможно выполнение машины с дополнительными распределителями потока и патрубками для раздельной подачи готовой эмульсии, газогенерирующей добавки и раствора водяного орошения в соответствующие емкости другой смесительно-зарядной машины.

В указанную совокупность включены признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид машины для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин изготовленным промышленным эмульсионным взрывчатым веществом, а на фиг.2 приведена принципиальная схема управляющих элементов и гидравлических связей между основными рабочими элементами машины.

Машина для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин изготовленным промышленным эмульсионным взрывчатым веществом (фиг.1) содержит раму 1, на которой установлена цистерна 2 из нержавеющей стали с теплоизоляцией, разделенная на три отсека, образующих емкость 3 (фиг.2) раствора окислителя, емкость 4 для масляной фазы и емкость для раствора водяного орошения (не показана), используемого в качестве смазки зарядного шланга при заряжании. На раме 1 между кабиной водителя 5 и цистерной 2 расположены бак 6 для газогенерирующей добавки (ГГД) и барабан 7 для хранения зарядного шланга, совмещенный с гидробаком. В задней части машины расположен отсек 8, в котором размещены: емкость для готовой эмульсии, миксер для приготовления эмульсии, насос для дозирования раствора окислителя, насос эмульсии, насос ГГД, насос раствора водяного орошения, насос для подачи воды в уплотнения миксера и насоса окислителя, бак технической воды, пульт управления и трубопроводы. Для подогрева и поддержания температуры растворов емкости 3,4,6 растворов окислителя, масляной фазы и газогенерирующей добавки, а также емкость для раствора водяного орошения оборудованы жидкостными или электрическими обогревателями.

При включении машины в работу по производству ЭВВ сначала устанавливается режим циркуляции компонентов, необходимый для прогрева подающих трубопроводов в целях предотвращения кристаллизации раствора окислителя и снижения температуры компонентов при перекачивании по холодным (непрогретым) трубопроводам. Также на режим циркуляции переходят при кратковременном прекращении производства эмульсии, например при переезде с одного заряжаемого блока на другой.

При включении машины в режиме циркуляции компонентов краны K1, K2, К4, К7 открыты, а краны К3, К5, К6, К8 закрыты.

Раствор окислителя из емкости 3 через донный кран K1 насосом H1 через расходомер 10, открытый кран К4 возвращается обратно в емкость 3. Система автоматического управления (САУТП), получая сигнал с расходомера 10, управляет оборотами насоса H1 и устанавливает номинальный расход раствора окислителя, необходимый для дальнейшего производства эмульсии с заданной оператором производительностью.

Масляная фаза из емкости 4 через донный кран К2 насосом Н2 через расходомер 11, открытый кран К7 поступает обратно в резервуар 4. САУТП, получая сигнал с расходомера 11, управляет оборотами насоса Н2 и устанавливает номинальный расход масляной фазы, необходимый для дальнейшего производства эмульсии с заданной оператором производительностью.

При этом насосы могут не иметь строгой зависимости между расходом и частотой вращения при различном давлении на выходе, т.к. САУТП при изменении потока через расходомер подаст управляющий сигнал на привод насоса и изменит частоту вращения насоса так, чтобы расход оставался на заданном уровне.

Датчики давления 12 и 13 необходимы для контроля за работой насосов и предотвращения аварийных ситуаций (предохранение от высокого давления).

Перед началом работы машины режим циркуляции длится непродолжительное время (2-5 мин) для прогрева трубопроводов и контроля оператором правильности функционирования машины. При включении оператором режима производства эмульсии машина автоматически включает миксер 9 и перекрывает необходимые краны.

При реализации режима производства ЭВВ и заряжания скважин САУТП последовательно выполняет следующие операции:

- включает привод миксера 9 и устанавливает необходимые обороты в зависимости от заданных расходов компонентов и требуемой вязкости эмульсии;

- открывает кран К6 и закрывает кран К7, подавая управляющий сигнал на их приводы, масляная фаза поступает в миксер 9;

- выдерживает определенное время, необходимое для заполнения миксера 9;

- открывает кран К5 и закрывает кран К4, при этом раствор окислителя поступает в миксер;

- отслеживает давление на выходе из миксера по датчику 14 и по данным с датчика определяет, что производство эмульсии началось (эмульсия «завязалась»);

- воздействуя на привод крана К8, устанавливает безопасное противодавление на выходе из миксера (для предотвращения подсоса воздуха);

- подает сигнал о готовности к заряжанию скважин;

- контролирует уровень эмульсии в емкости 15.

Водитель-оператор, управляя приводом барабана 7, опускает зарядный шланг в скважину и включает заряжание скважин, при этом САУТП выполняет следующее:

- открывает кран К3, включает насосы Н3 и Н4;

- контролирует работу насоса эмульсии Н4 по датчику давления 16;

- управляя приводом барабана 7, поднимает шланг из скважины так, чтобы конец шланга был заглублен в заполняющее скважину ЭВВ (зная диаметр скважины и расход эмульсии, рассчитывает скорость подъема);

- если уровень эмульсии в емкости 15 станет слишком низким (т.е. появится возможность подсоса воздуха насосом Н4), обороты насоса Н4 уменьшаются.

ГГД из емкости 6 через донный кран К3 насосом Н3 подается во всасывающую полость (патрубок) насоса Н4. Эмульсия из емкости 15 насосом Н4 вместе с ГГД подается в статический смеситель 17 и далее по зарядному шлангу в скважину. Расход эмульсии определяется по оборотам дозирующего насоса Н4. Расход ГГД определяется по оборотам дозирующего насоса НЗ или с помощью расходомера. Машина может иметь резервуар с раствором водяного орошения, насос с системой трубопроводов и специальное сопло (водяное кольцо) для подачи раствора водяного орошения в зарядный шланг с целью уменьшения трения ЭВВ о стенки шланга и, как следствие, снижения давления перекачивания ЭВВ (снижения воздействия на ЭВВ).

После прекращения отсчета заданного количества ЭВВ в скважину насосы Н4 и НЗ останавливаются, зарядный шланг быстро поднимается из скважины и машина переезжает к следующей скважине. При этом производство эмульсии не прекращается за счет емкости готовой эмульсии 15. Поскольку время на переезд составляет обычно не более 2 мин, емкость имеет объем 700 л, что позволяет разместить ее на транспортном средстве. Если по каким-то причинам уровень эмульсии в емкости станет очень большим (критическим), САУТП переключит подачу раствора окислителя и масляной фазы на циркуляцию и подаст соответствующий сигнал. Также возможно снижение производительности миксера 9 путем снижения подачи компонентов.

Датчики уровня 18, 19, 20 позволяют иметь информацию о количестве компонентов в машине. Датчики температуры позволяют предотвратить аварийные ситуации (при перегреве эмульсии). В процессе работы машины САУТП постоянно опрашивает датчики оборотов, расхода, давления, веса, положения кранов и производит управляющие воздействия на приводы соответствующих механизмов, постоянно поддерживая определенное соотношение компонентов: РО и МФ, эмульсии и ГГД.

Шасси машины имеет специальный отбор мощности (или отдельный двигатель) для привода гидронасоса, который работает независимо от режима движения машины (т.е. стоит машина, едет или трогается с места).

Непрерывный процесс производства эмульсии уменьшает вероятность возникновения опасных ситуаций, повышает качество заряжаемого ЭВВ, уменьшает отходы компонентов.

1. Машина для изготовления эмульсии, эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин изготовленным промышленным эмульсионным взрывчатым веществом, содержащая транспортную базу, емкости для растворов окислителя, масляной фазы с эмульгатором, готовой эмульсии и газогенерирующей добавки, миксер для приготовления эмульсии, смеситель эмульсии с газогенерирующей добавкой, насосы-дозаторы для подачи растворов окислителя, масляной фазы и эмульсии с нагнетательными магистралями, контрольно-измерительными приборами и гидрораспределительными и управляющими элементами, причем емкость готовой эмульсии оборудована датчиками количества эмульсии, а в нагнетательных магистралях насосов-дозаторов установлены расходомеры подачи раствора окислителя и масляной фазы, на выходе связанные через первый управляемый запорный элемент с миксером приготовления эмульсии, и через второй управляемый запорный элемент - каждый соответственно со своей емкостью, при этом датчики количества эмульсии включены в единую систему управления насосами-дозаторами и запорными элементами.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что емкости растворов окислителя, масляной фазы, газогенерирующей добавки и водяного орошения оборудованы жидкостными или электрическими обогревателями для подогрева и поддержания температуры растворов.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что нагнетательная линия насоса дозатора емкости для раствора окислителя выполнена с возможностью ее переключения на аварийный слив раствора окислителя.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она имеет два рабочих места для операторов с панелями управления, при этом рабочее место управления процессом изготовления эмульсии расположено в отсеке управления в задней части машины, а рабочее место управления процессом изготовления взрывчатого вещества, заряжания его в скважину или перекачки готовой эмульсии в другую смесительно-зарядную машину расположено в кабине водителя.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что датчики количества эмульсии выполнены в виде тензодатчиков.

6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что датчики количества эмульсии выполнены в виде датчиков контроля уровня.

7. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она имеет емкость для раствора водяного орошения, сообщенную через управляемый клапан, насос и обратный клапан с кольцевой муфтой, установленной после смесителя на входе в зарядный шланг для подачи между стенкой зарядного шланга и центрально подаваемым по зарядному шлангу в скважину ЭВВ смазывающего кольцевого потока раствора водяного орошения.

8. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные распределители потока и патрубки для подачи готовой эмульсии, газогенерирующей добавки и раствора водяного орошения в другую смесительно-зарядную машину.