Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА И ЗАРЯЖАНИЯ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН, СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНАЯ МАШИНА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к взрывным работам, и может быть использовано при ведении взрывных работ с применением смесительно-зарядных машин (СЗМ) для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) в процессе заряжания скважин на открытых горных работах.

Известно использование при ведении взрывных работ ЭВВ Украинит-ПП-2Б. Изготовление этого ЭВВ производят на местах применения с помощью транспортных СЗМ путем смешивания в соответствующей пропорции эмульсионной композиции (обратной эмульсии водных растворов неорганических нитратов в углеводородной среде) с газогенерирующей добавкой (ГГД), с помощью которой происходит сенсибилизация эмульсии пузырьками газа (Алексеев А.Ю. и др. «Применение устройства для приема, хранения и отгрузки добавки газогенерирующей ГГД-У», Вестник КТУ, вып.25, 2010 г.).

Недостатком способа является сложность хранения и доставки эмульсии без потери температуры к месту ведения взрывных работ, поскольку процесс газификации эмульсии введением ГГД зависит от температуры и требует поддержания температуры в заданном диапазоне, что ведет к ограничению условий применения, особенно в зимнее время.

Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому результату является способ заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газогенерации, включающий приготовление эмульсионного ВВ путем введения в эмульсионную матрицу сжатого воздуха (см. Патент UA №81011, опублик. 26.11.2007).

Недостатком этого способа является необходимость введения в эмульсию для ее сенсибилизации раствора нитрита натрия, что повышает трудоемкость приготовления ЭВВ, не дает возможности провести качественную сенсибилизацию без дополнительного введения в процесс пенообразующих компонентов, а также увеличивает время сенсибилизации эмульсии в скважине, особенно в зимнее время. Все это значительно снижает производительность при ведении горных работ.

Задачей изобретения является повышение производительности при ведении взрывных работ за счет сокращения времени сенсибилизации при приготовлении эмульсии путем аэрации эмульсии сжатым воздухом без введения газогенерирующих компонентов. Технический результат при применении способа заключается в обеспечении независимости процесса сенсибилизации от температуры эмульсии, а также удешевлении ЭВВ за счет исключения дополнительных газогенерирующих компонентов.

Указанная задача решается тем, что в способе изготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газонасыщения, включающем приготовление эмульсионного взрывчатого вещества путем введения в эмульсионную матрицу сжатого воздуха, сжатый воздух и эмульсионную матрицу вводят в динамический смеситель-аэратор, содержащий, по меньшей мере, две последовательно расположенные смесительные камеры, в которых производят получение эмульсионного взрывчатого вещества путем аэрации эмульсионной матрицы. Для предупреждения произвольного взрывания изготавливаемого ЭВВ, производят повышение давления в смесителе-аэраторе не менее 0,2 МПа, приводящее к увеличению критического диаметра детонации ЭВВ до величины, превышающей размер зазоров внутри смесителя-аэратора в зоне механического воздействия на ЭВВ. При этом аэрацию эмульсионной матрицы производят до величины распределенных воздушных пузырьков с размером 30-150 мкм при атмосферном давлении.

Способ осуществляется следующим образом.

После загрузки машины на стационарном пункте компонентами - эмульсией и технологической жидкостью, в качестве которой используется вода или специальный раствор, машина переезжает на заряжаемый блок.

Изготовление ЭВВ производят на местах применения с помощью транспортных смесительно-зарядных машин (СЗМ), которые осуществляют доставку эмульсии и ее сенсибилизацию пузырьками воздуха в процессе заряжания скважин.

На заряжаемом блоке, двигаясь вдоль ряда скважин, машина останавливается у первой скважины. Оператор ориентирует зарядный рукав над ее устьем, включением барабана опускает его до дна скважины. Одновременным включением насоса для эмульсии и компрессора для подачи сжатого воздуха сжатый воздух и эмульсионную матрицу вводят в динамический смеситель-аэратор, содержащий, по меньшей мере, две последовательно расположенные смесительные камеры. Коаксиальное расположение обеих смесительных камер, позволяет провести аэрацию эмульсионной матрицы с величиной распределенных воздушных пузырьков размером 30-150 мкм, что повышает стабильность детонационных характеристик сенсибилизированного ЭВВ за счет более равномерного распределения воздушных пузырьков в объеме эмульсионной матрицы. В зависимости от требуемых показателей детонационной способности ЭВВ, в процессе сенсибилизации может быть использован смеситель и с большим количеством ступеней. Для снижения чувствительности ЭВВ, находящегося в смесителе-аэраторе, к механическим воздействиям и его детонационной способности производят повышение давления в динамическом смесителе-аэраторе, что повышает безопасность изготовления ЭВВ в процессе заряжания скважин.

Наибольший экономический эффект при использовании ЭВВ сенсибилизированного воздухом, будет получен при ведении взрывных работ на карьерах, находящихся на значительном удалении от места изготовления эмульсии, особенно в холодное время года. Поскольку при аэрировании эмульсионной матрицы воздухом на выходе из СЗМ получается уже готовое ЭВВ, нет необходимости в введении в эмульсию газогенерирующей добавки и дальнейшей ее выдержки до окончания процесса газовыделения, скорость которого значительно снижается при снижении температуры эмульсии.

Для реализации предлагаемого способа может быть использована смесительно-зарядная машина, включающая транспортную базу, на которой смонтирован бункер для эмульсии и емкость для технологической жидкости, транспортную магистраль, насосы для подачи эмульсии и технологической жидкости, смеситель компонентов эмульсионного взрывчатого вещества, магистраль подачи готового ЭВВ, шланговый барабан с зарядным рукавом и дозаторы компонентов. Поскольку сенсибилизация ЭВВ производится аэрированием, СЗМ снабжена компрессором для сжатия воздуха. Смеситель компонентов ЭВВ выполнен в виде коаксиального, по меньшей мере, двухступенчатого смесителя-аэратора динамического типа, каждая из ступеней которого содержит ротор с аксиальными лопатками и статор с аксиальными направляющими щелями. Для повышения давления ЭВВ в смесителе-аэраторе, на магистрали подачи готового ЭВВ, смонтировано приспособление, повышающее давление. В качестве такого приспособления может быть применен управляемый дроссель или даже простейшее приспособление в виде шланга уменьшенного проходного сечения.

Для повышения показателей детонационной способности ЭВВ, динамический смеситель-аэратор может иметь дополнительную ступень, размещенную соосно со ступенями основного смесителя-аэратора.

Кроме того, для лучшей аэрации различных видов эмульсии, каждая из ступеней смесителя-аэратора может быть установлена с возможностью независимого регулируемого вращения от других ступеней, что позволит значительно увеличить диапазон изменения детонационной способности ЭВВ.

Изобретение поясняется двумя чертежами, где на фиг.1 схематически представлена система СЗМ управления аэрированием эмульсии ВВ, а на фиг.2 - схема смесителя-аэратора, имеющего дополнительную ступень, размещенную соосно со ступенями основного.

При приготовлении ЭВВ, в котором газификация эмульсии производится сжатым воздухом, система управления аэрированием в СЗМ содержит следующие элементы.

Смеситель-аэратор 1, в который из бункера 2 подается готовая эмульсия. Одновременно в смеситель-аэратор 1 из компрессора 3 через регулятор расхода 4 подают сжатый воздух. В зависимости от требуемых параметров ЭВВ количество подаваемых в смеситель-аэратор компонентов, а также параметры процесса аэрации, такие как частота вращения, давление, производительность, контролируются и управляются посредством системы автоматического управления 5.

Готовое ЭВВ проходит из смесителя-аэратора 1 через приспособление 6, предназначенное для повышения давления, и поступает через зарядный шланг 7 в скважину. Для уменьшения сопротивления в зарядном шланге при заряжании скважины, одновременно с ЭВВ подают техническую жидкость из специальной емкости 8, расположенной на СЗМ. В качестве технической жидкости может быть использована вода или специальные растворы.

Смеситель-аэратор, используемый для приготовления ЭВВ в самоходной зарядной машине, показан на фиг.2. Сама машина может быть в обычном исполнении, но доработанная в соответствии с настоящим изобретением.

Штатная комплектация машины включает транспортную базу, на которой смонтирован бункер для эмульсии и емкость для технологической жидкости, транспортную магистраль, насосы для подачи эмульсии и технологической жидкости, смеситель компонентов эмульсионного взрывчатого вещества, магистраль подачи готового ЭВВ, шланговый барабан с зарядным рукавом и дозаторы компонентов. Для использования машины при изготовлении и заряжании скважин ЭВВ, сенсибилизированного пузырьками воздуха, машина снабжается компрессором 3 и устройством регулируемой подачи сжатого воздуха в смеситель-аэратор 1. В случае необходимости, компрессор может быть заменен другим источником сжатого воздуха, например, специальной емкостью.

Смеситель-аэратор (фиг.2) выполнен в виде коаксиального, по меньшей мере, двухступенчатого смесителя динамического типа. Первая и вторая ступени имеют общий ротор 9, на котором закреплены аксиальные перфорированные лопатки 10 первой ступени и аксиальные лопатки 11 второй ступени. Поток эмульсии и воздуха в первую и вторую ступени смесителя-аэратора подается через аксиальные направляющие щели 12 и 13 соответственно.

Поступление эмульсии и воздуха в динамический смеситель-аэратор в конструкции, представленной на фиг.2, производится через дополнительную ступень смесителя-аэратора, размещенную соосно со ступенями основного смесителя и выполненную в виде аксиальных щелей 14 в стенке полого вала 15, на котором закреплен ротор 9. Эмульсия и сжатый воздух подаются в камеру 16 предварительного смешения по радиальным каналам 17 и 18 соответственно.

В случае возникновения необходимости регулирования детонационных свойств ЭВВ режимные параметры смесителя-аэратора могут быть изменены путем регулирования скоростей вращения его ступеней, а также возможностью независимого вращения каждой из ступеней. Для этого может быть использован, например, планетарный или дифференциальный редуктор, или независимый привод.