Опыт эксплуатации в карьерах Урала смесительно-зарядных машин типа «Универсал» ТС-4
В.С. Котяшов, С.Е. Синцов, С.Л. Мальберг, ООО «АВТ-Уралсервис» (Качканар); В.Г. Шеменев, В.А. Синицын, П.В. Меньшиков, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Рассказывается о создании эмульсионных ВВ и средствах механи зации зарядки скважин в России. Подробно рассмотрены конструкция СЗМ типа «Универсал» и её параметры. Даны сравнительные характеристики СЗМ различных отечественных и зарубежных производителей.
Одним из достижений последних десятилетий в области разработки промышленных ВВ для открытых горных работ стало создание эмульсионных ВВ на основе обратных эмульсий высококонцентрированных растворов окислителей (аммиачной, натриевой или кальциевой селитр) и нефтепродуктов (мазута, индустриального масла, дизельного топлива) в присутствии эмульгатора. Эмульсионные ВВ – эффективные заменители штатных промышленных ВВ благодаря доступности сырья (аммиачной селитры и нефтепродуктов), безопасности и экологической чистоте их изготовления и применения, высокой водоустойчивости и эффективности взрывания, меньшей себестоимости.
В середине 1980-х годов перед головными институтами в области промышленных ВВ – ГосНИИ «Кристалл» и Красноармейским НИИ механизации была поставлена задача – в кратчайшие сроки создать в России рецептуры эмульсионных ВВ, технологию и оборудование для их изготовления, а также наладить производство смесительно-зарядных машин (СЗМ) для заряжания обводненных скважин по технологии «под столб воды». В конечном итоге усилиями специалистов этих организаций были разработаны конструкции и модельный ряд специальных машин. Одна из моделей – СЗМ типа «Универсал» ТС-4, изготовленная фирмой International Explosives Equipment (Австралия) и доставщик эмульсии ДК-25Пл.
СЗМ типа «Универсал» предназначены для раздельной транспортировки к местам производства взрывных работ невзрывчатых компонентов (эмульсии, аммиачной селитры, дизельного топлива и газогенерирующей добавки, загружаемых на заводе изготовления эмульсии или на стационарном пункте), изготовления из них в месте производства взрывов (карьеры, стройплощадки) промышленных взрывчатых веществ (ВВ) и механизированного заряжания ими сухих и обводненных скважин диаметром не менее 90 мм при температуре окружающей среды от –40°С до +40°С.
Машины оснащены тремя основными резервуарами: бункером для аммиачной селитры, резервуаром для эмульсии, топливным резервуаром, а также резервуарами для гидравлической жидкости и технологической воды.
Бункер для аммиачной селитры – однокамерный, из нержавеющей стали марки 304 (толщина стенки 3 мм), имеет проектную вместимость 4500 кг. Сверху бункер оборудован раздвижным алюминиевым люком, обеспечивающим равномерную загрузку аммиачной селитры по всему объему и безопасный доступ персонала для обслуживания и очистки, съемной сеткой 10M10 мм из нержавеющей стали, трапом с рифленой поверхностью и поручнями безопасности. В нижней части бункера расположен шнек для дозированной подачи аммиачной селитры.
Резервуар эмульсии имеет проектную вместимость 10885 кг и также изготовлен из нержавеющей стали (толщина стенки 4 мм). Резервуар оборудован люком с вентиляционным отверстием и оснащен перегородкой, а его наружная часть имеет высокую прочность. Кроме того, наружная часть резервуара покрыта изоляционным материалом толщиной 50 мм. Также предусмотрена защита от опрокидывания резервуара. Заполнение эмульсией выполняется с помощью наружного насоса. Труба для внутреннего наполнения обеспечивает поступление продукта на верхнюю часть уже имеющегося продукта.
Вместимость топливного резервуара, изготовленного из листовой низкоуглеродистой стали толщиной 4 мм – 380 л. Резервуар внутри разделён перегородками, также имеет вентиляционное отверстие на случай опрокидывания машины ТС4, крышку вентиляционного отверстия, зафиксированную болтами, и наливной пункт с эксцентриковым затвором. В его конструкции также предусмотрена защита от повреждения при опрокидывании машины. Разгрузка производится через донные соединения, оснащенные клапанами. Топливный резервуар оснащен трубкой уровня, на обоих концах которой имеются стопорные клапаны.
Для смешивания компонентов продукта предназначены два шнека – донный и смесительный. Оба шнека изготовлены из нержавеющей стали и оснащены соответствующими уплотнениями и подшипниками. Все шнеки и подшипники расположены снаружи концевого диска шнека и снабжены устройством предотвращения затекания в них продукта – в случаях повреждения уплотнения. Эмульсия подается в смесительный шнек насосом Napco. В данной машине используются невзрывчатые эмульсии, поэтому насос Napco оснащен датчиками высокого и низкого давления.
Насос Mono (скважинный насос) используется для подачи смешанного продукта в скважину с помощью выгружного шланга. Этот насос расположен под выходным отверстием выгружного шнека, прикреплен к шасси установки с тыльной стороны. К входному отверстию насоса крепится бункер. Он оснащен датчиком уровня, с помощью которого начинается или останавливается процесс смешивания в шнеках. Скважинный насос оснащен датчиками высокого и низкого давления. Насос Mono также оборудован линией промыва водой, регулируемой клапаном вручную.
Резервуар для воды, вместимостью 600 л, предназначен для технологической и промывочной воды. Насос марки «Cat» используется для перекачивания технологической воды в одно из оросительных колец, расположенных в начале выгружного шланга. Резервуар подключен непосредственно к скважинному Mono насосу для промыва. Он оснащен донным штуцером наполнения.
Имеется шланговый барабан, на котором находится выгружной шланг. Барабан оснащен гидравлическим двигателем с цепным приводом, а также верхней подвижной стрелой для помещения выгружного шланга в скважину. Входное отверстие шлангового барабана подключено к скважинному насосу, и продукт подается из насоса в шланг. Шланговый барабан управляется ручными рычагами, расположенными в гидравлическом шкафу в левой задней части установки.
Система ГГД состоит из двух отдельных контуров подачи растворов. Каждый контур состоит из бака газогенерирующей добавки (вместимость 150 л), патрубка с шаровым краном, фильтра, лопастного насоса-дозатора «Ргосоn», расходомера, обратного клапана, шлангов и фитингов. Емкости изготовлены из нержавеющей стали толщиной 3 мм, оснащены наливными, дренажными отверстиями, измерителями уровня. Насосы-дозаторы приводятся в действие гидравлическими моторами «Char-Lynn». Выход насоса оснащён ротаметром. Изменение расхода ГГД осуществляется ручными гидравлическими клапанами, расположенными в гидравлическом шкафу, контроль – визуальный по показаниям расходомера. Точка впрыска первого контура расположена на входе эмульсионного насоса, второго контура – на входе винтового продуктового насоса. Обогрев емкостей ГГД осуществляется нагретой рабочей жидкостью системы охлаждения двигателя шасси.
Все компоненты установлены на подрамнике, прикрепленном к шасси с помощью комбинации жестко-прикрепленных или пружинных кронштейнов.
Работа навесного оборудования контролируется электромагнитными гидравлическими клапанами. Все гидравлические клапаны и коллекторы находятся в двух гидравлических шкафах, расположенных с левой стороны машины впереди и сзади.
Электрическое управление располагается в кабине машины. Установка оборудована двумя системами аварийного выключения, одна находится в кабине, а другая в гидравлическом шкафу, расположенном слева на передней стороне установки.
Гидравлический шкаф оборудован внешним контроллером партии и станцией Стоп/Старт, что позволяет оператору управлять установкой, находясь позади машины.
Машина имеет ручной выбор передач. Механизм отбора мощности, расположенный в кабине, управляется с помощью коробки передач.
Управление машиной спроектировано на электронно-управляемых гидравлических приводах. Оператор имеет возможность регулировать обороты двигателя из кабины машины во время производственного процесса и процесса смешивания компонентов продукта. В зависимости от процентного соотношения необходимых ингредиентов оператор может изменять обороты с помощью цифровых потенциометров, расположенных на панели управления. Датчики, расположенные в машине, предоставляют оператору возможность получать информацию об оборотах различных двигателей и аспектах безопасности.
Технологическая схема смесительнозарядной машины представлена на рисунке.
Анализ технико-экономических показателей, полученных в процессе эксплуатации смесительно-зарядных машин в карьерах Урала, позволяет поставить их в один ряд с лучшими зарубежными аналогами (см. таблицу).
