СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНАЯ МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Российский патент 2002 года по МПК F42D1/08 C06B21/00 

Изобретение относится к производству и заряжанию скважин промышленными взрывчатыми веществами (ПВВ) и может найти применение на открытых взрывных работах при добыче полезных ископаемых.

Для добычи полезных ископаемых ежегодно изготавливается и расходуется сотни тысяч тонн промышленных ВВ. Крупные горнодобывающие предприятия расходуют до 50 тыс. тонн ПВВ в год. Это возможно только при внедрении комплексной механизации взрывных работ, связанной прежде всего с изготовлением и заряжанием скважин ПВВ.

На открытых горных работах применяют в основном зарядные и смесительно-зарядные машины на базе автомобилей МАЗ, КРаЗ и др. Они состоят из бункера для аммиачной селитры или ВВ заводского изготовления, шнека-транспортера, маслонасоса для подачи дизельного топлива (пат. СССР 164005, 471448, 185814, 393453, 426039, Г.П. Демидюк, А.Н. Бугайский "Средства механизации и технология взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ". М.: Недра, 1975). Машины этой конструкции позволяют заряжать скважины простейшим промышленным ВВ на основе аммиачной селитры и дизельного топлива (игданитом) или ВВ заводского изготовления. Двухбункерные машины позволяют изготавливать и заряжать скважины трехкомпонентным ВВ, но они довольно сложны в эксплуатации.

Известна смесительно-зарядная машина (далее машина) (ТУ 24 08 1454-87), состоящая из транспортной базы, бункера с выгрузочными окнами, продольного (одного или двух) и выдвижного шнеков, раздаточной коробки, гидросистемы, электрооборудования и системы подачи жидкого горючего. Жидкое горючее можно подавать в продольный или выдвижной (поперечный) шнеки. Машина используется для изготовления двухкомпонентного ВВ - игданита и заряжания им скважин. С использованием данной машины можно заряжать скважины ПВВ заводского изготовления. Недостатком машины является невозможность изготовления многокомпонентных взрывчатых веществ. В практике разработки месторождений полезных ископаемых нередки случаи, когда на отдельных участках взрываемого блока (уступа) наблюдаются породы с резко отличными физико-механическими свойствами. В каждом отдельном случае следует применять ВВ различной мощности. Для изготовления таких ВВ необходимо иметь разные машины.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности ведения взрывных работ за счет унификации конструкции смесительно-зарядной машины, позволяющей в одной машине изготавливать ПВВ, содержащие в своем составе до пяти сыпучих компонентов, при обеспечении безопасности изготовления и применения их.

Техническая задача была решена модернизацией смесительно-зарядной машины, состоящей из транспортной базы, бункера с выгрузочными окнами, продольного и выдвижного шнеков, раздаточной коробки, гидросистемы, электрооборудования и системы подачи жидкого горючего, заключающейся в том, что в бункере машины устанавливают одну или несколько поперечных перегородок, разделяющих бункер на независимые отсеки таким образом, что внутри каждого из них находятся одно или несколько выгрузочных окон.

Поперечные перегородки могут быть выполнены стационарными путем сварки или съемными путем крепления их к стенкам бункера болтами. Каждый из отсеков имеет свои загрузочные люки и выгрузочные окна. Выгрузочные окна оснащаются дополнительно задвижками, которыми можно изменять площади проходного сечения выгрузочных окон, а следовательно, и массы подаваемых на смешение компонентов.

Площади проходного сечения выгрузочных окон выбираются пропорционально объему дозируемых компонентов по формуле:

где Sок - площадь выгрузочных окон отсека, см²; Sзадв - площадь регулирующих задвижек, перекрывающих выгрузочные окна отсека, см²; X_i - содержание i-го компонента, маc.%; S_Σ - общая площадь выгрузочных окон всех отсеков, см².

Принцип действия машины основан на механическом способе разгрузки бункера через нижние выгрузочные окна в продольный (один или два) шнек, выполненный конструктивно с недопиткой для предотвращения запрессовки винта, в котором осуществляется предварительное смешение, затем предварительно смешанный состав подается этим же шнеком в выдвижной (поперечный) шнек для окончательного смешения и последующего самотечного способа укладки готового ВВ в скважину с формированием скважинного заряда. При наличии в составе ВВ жидкого нефтепродукта последний подается в продольный или выдвижной (поперечный) шнек маслонасосом из бака жидкого горючего, установленного на шасси автомобиля смесительно-зарядной машины. Пуск заявляемой машины в работу, управление процессом смешения компонентов ВВ в продольном и выдвижном шнеках, подача готового ВВ в скважину задается режимом работы двигателя автомобиля.

Назначение, конструкция, принцип работы остальных узлов машины (например, раздаточной коробки, гидросистемы, электрооборудования и других) для машины-прототипа и заявляемой машины аналогичны.

Отличительной особенностью заявляемой машины является то, что производительность изготовления ВВ и подачи его в скважину регулируется как изменением числа оборотов шнеков, предусмотренного для машины-прототипа, так и изменением масс подаваемых компонентов из бункера через разгрузочные окна отсеков за счет изменения проходного сечения окон заявляемыми регулирующими задвижками при одних и тех же скоростях вращения шнека. Достоинством заявляемой машины является ее универсальность - она может быть использована как транспортно-зарядная машина, смесительно-зарядная машина для изготовления игданита и заряжания им скважины, для чего предназначена машина-прототип, так и для изготовления трех- и более компонентных взрывчатых веществ, позволяющих формировать как однородный, так и комбинированный по мощности скважинные заряды. В заявляемой машине не требуется установки дозаторов для дозированной подачи компонентов в продольный шнек, выполняющего роль смесителя ВВ в предлагаемой машине. Роль дозаторов выполняют выгрузочные окна, оснащенные задвижками. Это упрощает и удешевляет процесс изготовления ВВ.

На чертеже изображен бункер машины с поперечными перегородками, разгрузочными окнами, задвижками и продольным шнеком в разрезе.

Машина работает следующим образом.

В зависимости от числа компонентов и их содержания в составе ПВВ в бункере 2 машины устанавливается определенное число поперечных перегородок и рассчитывается площадь проходного сечения выгрузочных окон 1 для дозирования каждого компонента.

Регулирование проходного сечения выгрузочных окон производится задвижками 4. В отсеки бункера загружаются компоненты изготавливаемого ПВВ. Дозирование (расход) компонентов осуществляется при включении вращения продольного (одного или двух) шнека 5. Винт, вращаясь, своими витками увлекает поступающие из отсеков бункера компоненты, смешивает их и подает в выдвижной шнек, где производится окончательное смешение. Ввод жидкого горючего осуществляется в продольный или выдвижной шнек маслонасосом из бака жидкого горючего, установленного на шасси автомобиля. Пуск машины в работу, процесс смешения компонентов, привод вращения шнеков осуществляется от двигателя машины.

Изготовленные машиной взрывчатые вещества не имели отклонений от заданного рецептурного состава. Качество смешения соответствовало предъявляемым требованиям по однородности распределения компонентов.

Изменение по массовым долям компонентов достигается за счет дискретного изменения площадей проходного сечения выгрузочных окон, оснащенных задвижками.

На заряжаемом блоке заявляемая машина с загруженными отсеками бункера устанавливается так, чтобы без ее переезда можно было зарядить несколько скважин. С использованием машины изготавливается одно ПВВ и заряжается донная часть скважин, затем изменением положения задвижек выгрузочных окон отсеков (одного или всех) из этих же компонентов изготавливается другое ПВВ, которым заряжается приустьевая часть скважин, при этом формируется комбинированный скважинный заряд переменной мощности по высоте колонки заряда. Кроме того, одновременно часть скважин может быть заряжена на всю колонку заряда как одним, так и другим изготавливаемым ПВВ.

Таким образом, в процессе заряжания можно формировать однородные скважинные заряды переменной мощности или комбинированные заряды за счет изменения соотношения компонентов ВВ при использовании одной и той же машины только за счет изменения положения задвижки выгрузочных окон отсеков.

Основной технический результат изобретения - повышение эффективности ведения взрывных работ - достигается за счет отличительных признаков конструкции машины:
- машина за счет заявляемых поперечных перегородок и задвижек, регулирующих проходное сечение выгрузочных окон, обеспечивает изготовление ПВВ, содержащего до пяти сыпучих компонентов, при этом не требуется установки на машину дозаторов, роль которых в заявляемой машине выполняют выгрузочные окна с задвижками, что снижает стоимость изготовления ПВВ;
- машина позволяет формировать однородные и комбинированные скважинные заряды переменной мощности непосредственно в процессе заряжания взрываемого блока, что снижает трудоемкость и время заряжания скважин, обеспечивает возможность ведения буровзрывных работ по породам любой крепости с использованием одной машины;
- машина безопасна и проста в эксплуатации;
- предлагаемая машина позволяет за счет поперечных перегородок, образующих независимые отсеки, транспортировать на заряжаемый блок несколько ВВ заводского изготовления, а за счет поочередного опорожнения отсеков через выгрузочные окна с задвижками, регулирующими площадь проходного сечения, формировать однородные и комбинированные скважинные заряды переменного состава, что расширяет область ее использования.

С использованием машины изготовлены ПВВ, содержащие:
- аммиачную селитру (пористую и плотную), гранулотол и дизельное топливо в различных соотношениях;
- аммиачную селитру (пористую и плотную), органическое горючее, дизельное топливо в различных соотношениях;
- аммиачную селитру (пористую и плотную), граммонит, гранулотол, дизельное топливо в различных соотношениях;
- аммиачную селитру, гранулотол, органическое или металлическое горючее.

Предлагаемая машина была проверена при ведении буровзрывных работ на карьерах при отбойке горных пород различной крепости для заряжания скважин различного диаметра и глубины с получением положительных результатов по дроблению горной породы, проработки подошвы уступа. В процессе изготовления ПВВ и заряжания ими скважин аномальной работы машины и зарядов не зафиксировано.

Изобретение относится к производству и заряжанию скважин промышленными взрывчатыми веществами и может найти применение на открытых взрывных работах при добыче полезных ископаемых. Смесительно-зарядная машина для изготовления и заряжания скважин промышленными взрывчатыми веществами включает транспортную базу, бункер с выгрузочными окнами, продольный и выдвижной шнеки, раздаточную коробку, гидросистему, электрооборудование и систему подачи жидкого горючего. В бункере смесительно-зарядной машины, оснащенной шнековой системой подачи компонентов, устанавливаются одна или несколько поперечных перегородок, разделяющих бункер машины на независимые отсеки таким образом, что внутри каждого из них находится одно или несколько выгрузочных окон, снабженных регулирующими площадь проходного сечения окон задвижками, соотношение площадей проходных сечений окон выбираются пропорционально объемам дозируемых сыпучих компонентов по формуле

где Sок - площадь выгрузочного окна, см²; Sзадв - площадь регулирующей задвижки, перекрывающей выгрузочное окно, см²; S_Σ - общая площадь выгрузочных окон всех отсеков, см², Xi - содержание компонента во взрывчатом веществе, мас. %. Предлагаемая конструкция бункера смесительно-зарядной машины обеспечивает изготовление и заряжание скважин промышленными взрывчатыми веществами, содержащими до 5 сыпучих компонентов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Смесительно-зарядная машина для изготовления и заряжания скважин промышленными взрывчатыми веществами, состоящая из транспортной базы, бункера с выгрузочными окнами, продольного и выдвижного шнеков, раздаточной коробки, гидросистемы, электрооборудования и системы подачи жидкого горючего, отличающаяся тем, что в бункере машины установлены одна или несколько поперечных перегородок, разделяющих его на независимые отсеки таким образом, что внутри каждого из них находится одно или несколько выгрузочных окон, снабженных регулирующими площадь проходного сечения окон задвижками, площади проходных сечений окон выбираются пропорционального объемам дозируемых сыпучих компонентов по формуле где Sок - площадь выгрузочных окон отсека, см²; Sзадв - площадь регулирующих задвижек, перекрывающих выгрузочные окна отсека, см²; Х_i - содержание i-го компонента, маc. %; S_Σ - общая площадь выгрузочных окон всех отсеков, см². 2. Смесительно-зарядная машина по п. 1, отличающаяся тем, что поперечные перегородки являются съемными.