Машины для зарядки многокомпонентными взрывчатыми веществами серии ТСЗМ
Сегодня выдвигаются на первый план проблемы удешевления взрывных работ за счет перехода на относительно недорогие взрывчатые вещества (ВВ) без снижения качественных показателей. Так, например, исследования, проведенные в последние годы на карьерах России на необводненных блоках позволяет отказаться от применения наиболее распространенного (более дорогого, так как в последнее время стоимость тротила, основного компонента водоустойчивых ВВ, в России значительно возросла) ранее граммонита 79/21 в пользу дешевого бестротилового эмульсионного промышленного взрывча-з того вещества (ПВВ) типа гранэмит марки И-50, а на обводненных скважинах водоустойчивые ПВВ гранэмит марки И-30 (отечественная разработка), «гован» 60/40 (зарубежная разработка - за рубежом вот уже несколько десятилетий широко применяют водосодержащие ВВ - эмульсия «вода в масле»). Эмульсионные взрывчатые вещества обладают хорошими качественными характеристиками: высокими водоустойчивостью и плотностью; низкой чувствительностью к механическим и тепловым воздействиям.. Для их производства имеется доступное и дешевое сырье, ЭВВ отличается высокой безопасностью при изготовлении и использовании, экологической чистотой и низкой газовой вредностью при проведении взрывных работ. Такие характеристики обеспечивают гранэмитам благоприятную перспективу их применения в горном деле.[1]
Экономический эффект складывается из относительно низкой стоимости ПВВ, полной механизации их приготовления, транспортирования, заряжания на местах применения, повышение безопасности, высокого качества дробления пород.
По данным ОАО «Михайловский ГОК»- В 2006 г. планируется изготовить 36,5 тыс. т гранэмита,. что составит 95% отобщего количества.Использование ЭВВ собственного приготовления позволило комбинату втрое сократить расходы на взрывчатые вещества. Проведение массовых взрывов в карьере с использованием ЭВВ позволяет существенно снизить количество вредных веществ, выделяемых при взрыве, в сравнении с ВВ промышленного изготовления.[1]
Правильный кислородный баланс значительно уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу за счет более полного сгорания ВВ - до водяного пара, азота и углекислого газа).
Транспортные смесительно-зарядные машины (ТСЗМ) составляют костяк комплекса машин для механизации взрывных работ и повышения их эффективности.
Транспортные смесительно-зарядные машины, по сути, представляют собой мобильные мини-заводы («завод на колесах») по приготовлению многокомпонентных промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (ПВВ).
Каждый компонент в отдельности взрывобезопасен. Отличительной особенностью серии ТСЗМ является наличие автоматизированной системы управления технологическим процессом с возможностью работы в автоматическом, полуавтоматическом (наладочном) и ручном (аварийном) режимах работы. Схема технологических агрегатов транспортной смесительно-зарядной машины представлена на рисунке 1. Серия транспортно смесительно - зарядных машин разработанных и изготовляемых на ОАО «Гормаш» включает в себе машины на различных автомобильных шасси (БелАЗ г/п - 30т и 40т; КрАЗ, МАЗ) для приготовления ЭВВ (не содержат тротила) из четырех исходных компонентов (аммиачная селитра, дизельное топливо, эмульсия, газогенерирующая добавка - водный раствор нитрита натрия) - ЭВВ (гранэмит, эмулан), трех компонентов (аммиачная селитра, дизельное топливо, эмульсия «гован») - ЭВВ (тован). Вода во всех случаях используется в качестве смазки для облегчения транспортировки готового продукта после винтового насоса до скважины и мойки трактов прохождения компонентов и готового продуктa по окончании зарядки с последующей продувкой сжатым воздухом.
Машина для зарядки «сухих» (необводненных) скважин - ТСЗМ-ЗОПГ-А. Машины для зарядки обводненных скважин (ТСЗМ-11ПГ (рисунок 2), ТСЗМ-11Э (рисунок 3), ТСЗМ-20ПГ, ТСЗМ-30ПГ (рисунок 4), ТСЗМ-30).
В 2007 г. разработаны также смесительно-зарядные машины ТСЗМ-11 и ТСЗМ-30Э.
Технические характеристики машин серии ТСЗМ представлены в таблице
1. Зарядка «сухих» (необводненных) скважин производится сверху в устье, а обводненных скважин снизу «под столб воды». Дозирование исходных компонентов в готовый продукт определяется строго определенным (постоянно контролируется программируемым контроллером) числом оборотов исполнительных органов - шнеков, насосов - дозаторов в минуту. Расход определяется количеством доставляемого шнеком, насосом за один оборот -уточняется практически для каждого конкретного исполнительного механизма в процессе калибрования при вводе в эксплуатацию и после ремонта (при необходимости).
Конструкция ТСЗМ в общем случае включает в себя:
- доработку шасси:
- доработка системы выпуска отработавших газов с выводом их вперед и вправо;
- установка отбора мощности для привода гидравлических насо-i он;
- установка лонжеронов для монтажа навесного оборудования машины;
2. Емкости (эмульсии, газогенерирующей добавки (ГГД), аммиачной селитры, дизельного топлива, воды, масла гидросистемы):
Емкость эмульсии представляет сварную конструкцию из нержавеющей стали. Емкость термоизолированная пенополиуританом Уремикс-101 (негорючий материал, с высокими теплоизолирующими свойствами), сверху имеются два загрузочно-смотровых люка. Один, из которых играет роль предохранительного клапана т.к. автоматически открывается при пре- вышении давления внутри емкости. Внутри емкости имеется запорное устройство, позволяющее при необходимости демонтировать насос-дозатор эмульсии при наличии эмульсии в емкости. В нижней части смонтировано предохранительное устройство, срабатывающее при нагревании до определенной температуры - происходит выпадение заглушки и автоматический слив эмульсии во избежание взрыва. Затвор аварийного (ручного) слива, позволяющий сливать эмульсию из емкости минуя насос-дозатор.
• Бак ГГ'Д - сварной конструкции из нержавеющей стали термо-изолироваи аналогично емкости эмульсии. Оборудован смотровым стеклом уровня ГГД.
• Емкость аммиачной селитры - сварная конструкция из нержавеющей стали без термоизоляции. Сверху имеется загрузочные люка с решетками. Размер ячеек 10x10 мм. В нижней части установлены горизонтальные шнека для подачи селитры в перевалочный наклонный винтовой конвейер.
• Бак дизельного топлива сварной конструкции с заливной горловиной.
• Бак воды - сварной конструкции аналогичен баку ГГД.
3. Устройства (системы) дозированной подачи исходных компонентов к месту их смешивания:
• Аммиачная селитра при помощи двух горизонтальных и перевалочного винтового конвейера дозировано поступает в начало продольного горизонтального винтового конвейера.
• Дизельное топливо из бака насосом типа НМШ дозировано подаётся также в начало продольного горизонтального конвейера. Места ввода (два) дизельного топлива находятся выше возможного уровня в топливном баке, что исключает возможность поступления дизельного топлива самотёком даже при отсутствии обратных клапанов;
• Эмульсия порэмита смешенная с водным раствором ГГД (начинается смешение в насосе-дозаторе и заканчивается в статическом смесителе) насосом-дозатором через коллектор, оборудованный датчиками и разрушающейся графитовой мембраной, статический смеситель, трубопровод, гибкий рукав подаётся в горизонтальный продольный конвейер.
4. Устройство для смешивания компонентов куда входят: винтовой продольный конвейер. Смесь компонентов через вертикальный лоток попадает в приёмный бункер.
5. Система заданной (дозированной) подачи готового продукта в зарядную скважину куда входят: винтовой насос готового продукта, трубопровод с разрушающейся графитовой мембраной, шлангоизвлекатель с зарядным рукавом, трубопровод готового продукта с плавными переходами и отводами.
6.Система очистки (мойки) трактов прохождения эмульсии и готового продукта (продувка воздухом, промывка водой - как под большим давлением (с помошью водяного насоса высокого давления) в доступных местах так и наливом с последующей прокачкой (промывкой) винтовыми насосами и окончательной продувкой воздухом) (ресивер, шаровые краны, трубопроводы, водяной насос высокого давления с гидроприводом, гибкий рукав высокого давления с насадкой на конце).
7. Гидросистема предназначенная для приведение в действие исполнительных механизмов технологических и вспомогательных агрегатов (гидравлические насосы: аксиально-поршневые, шестеренный), трубопроводы, «рильтра напорные и сливные, гидрораспределители секционные типа МРАМ, рукава высокого давления (РВД), гидромоторы типа ЕРМТ и Г15... и др.) Наличие шестеренного насоса в гидросистеме подключенного к одному масляному баку с аксиально - поршневыми насосами позволяет произвести предварительный разогрев масла (при необходимости) для последующей работы всей гидросистемы (т.к. для шестеренного насоса максимально допустимая кинематическая вязкость рабочей жидкости - 3000мм2/с, а для аксиально-поршневого - 1500мм2/с).
8.Электрооборудование (оснащенное приспособлением для отключения двух полюсов аккумулятора от электрической цепи) предназначенное для питания от бортовой сети машины электронно-гидравлического управления, освещения рабочих зон, светильника освещения выносного пульта, сигнального огня.
9. Настилы, перила, лестницы для безопасного обслуживания машины. Наличие ограждения повышает безопасность персонала при подготовке машины к работе.
10.Устройство для тушения пожара водой из водяного бака под давлением энергии запасов сжатого воздуха в ресиверах при неработающем двигателе и отключенных аккумуляторных батареях машины через гибкий рукав с насадкой.
Работа оборудования пожаротушения при необходимости использования воды:
* При выключенном (нормальном) положении пневмораспредели сля бак воды сообщается с атмосферой и при открытом шаровом кране свободно поступает в водяной насос высокого давления.
• При включенном положении пневмораспределителя сжатый возчух из воздушного ресивера через редукционный клапан (редуцированноедавление - 0,5 кг/см2) и по трубопроводу поступает в бак с водой, где создает подпор (избыточное давление) в результате выходящая струя воды находитсяпод давлением высоты столба и воздушного подпора.
11.Управление всеми агрегатами (технологическими и вспомогательными) сосредоточено на выносном пульте управления. Выносной пульт \правления отделён от электрошкафа.
12.Габариты машин (ТСЗМ-11ПГ, ТСЗМ-ПЭ, ТСЗМ-7ПГ) на базе шасси КрАЗ и МАЗ не выходят за предельные габариты, изложенные в Прайм чах дорожного движения, что позволяет выезд на автомобильные дороги общего пользования без согласования с органами ГАИ и тем самим расширя-ei возможную зону обслуживания объектов. Один завод по приготовлению мульсии может обслуживать несколько объектов (карьеров) достаточно да-'н'ко удаленных от него и таким образом сокращается срок окупаемости, как шнода, так и самих машин.
13. В автоматизированном режиме полное контрольное управление и контроль системы безопасности.
Автоматизированная система управления ТСЗМ состоит:
• Электронно-гидравлическую систему управления (ЭГСУ);
• Автоматическую систему управления (АСУ).
Автоматизиррванная система управления предназначена для управления технологическим оборудованием смесительно-зарядных машин в автоматическом режиме в процессе зарядки скважин и обеспечивает:
• Смешивание компонентов ЭВВ в определенных пропорциях с высокой точностью;
• Легкую настройку параметров технологических агрегатов их регулировку в широком диапазоне;
• Управление процессом зарядки с помощью периферийных датчиков (все датчики, контактирующие с взрывчатой смесью имеют российскиесертификаты соответствия);
• Контроль давления, температуры, потока и уровней компонентов и готового продукта;
• Звуковую и световую (аварийную) сигнализацию при отклонении процесса от заданных параметров;
• Индикацию текущих параметров технологического процесса на панели оператора;
• Сохранение информации о количестве приготовленного продукта;
• Автоматическое отключение исполнительных механизмов в случае возникновения нештатных (аварийных) ситуаций;
• Управление исполнительными механизмами в ручном режиме, в случае возникновения нештатных (аварийных) ситуаций.
Все элементы автоматизированной системы управления выполнены в взрывобезопасном исполнении.
Таблица 1 Технические характеристики машин серии ТСЗМ
№ п/п | Наименование машины базовое шасси | Наименование ПВВ | Условия применения (водоустойчивость) | Г/п, кг (ПВВ+Вода) | Производитель ность, кг/мин |
ТСЗМ-11ПГ/ КрАЗ-65053 | Гранэмит И-30 | Сухие и обводненные | |||
ТСЗМ-ИЭ/ | Эму- | Сухие и об- | |||
КрАЗ-65053 | 1ан»ПВВ-А» парки «ПВВ- А-70» | водненные | |||
ТСЗМ-20Ш/ БелАЗ-7540В | Гранэмит И-30 | Сухие и обводненные | |||
ТСЗМ-ЗОПГ (модернизированная)/ БелАЗ-7958 | Гранэмит И-30 | Сухие и обводненные | |||
ТСЗМ-30ПГ-А/ БелАЗ-7958 | Гранэмит И-50 | Сухие | |||
тсзм-зо/ БелАЗ-7958 | Тован | Сухие и обводненные | |||
ТСЗМ-7Ш7 МАЗ-630305- | Гранэмит И-30 | Сухие и обводненные | |||
тсзм-п/ КрЛЗ-65053-02 | Эму- лан»ПВВ- А» марки «ПВВ-А-70» | Сухие и обводненные | |||
<) | тсзм-зоэ/ БелАЗ-7958 | Эмонит | Сухие и обводненные | 100-250 |
В последнее время в России идет интенсивное совершенствование смессвых ВВ и создание новых ЭВВ для открытых горных работ. В этой связи, ОАО «Гормаш» готово к сотрудничеству по разработке и изготовлению транспортных смесительно-зарядных машин на мобильных базах пред-юженных заказчиком как российского, гак и зарубежного производства для вновь созданных ЭВВ, разрешенных к применению в Российской Федерации.
I- Емкость селитры; 2- Емкость эмульсии; 3- Бак масла;
4- Бак воды; 5- Бак дизельного топлива: 6- Бак ГТД;
7- Трубопровод тмульсии; 8- Шнеки селитры;
9- Гндродвигатель шнеков селитры; 10- Насос дизельного топлива;
II- Гидродвигатель насоса дизельного топлива;
12- Трубопровод дизельного топлива; 13- Наклонный шнек; 14- ГндродйН! агель наклонного шнека; 15- Продольный шнек; 16- Гидродвигатель продольного шнека; 17- Приемный бункер; 18- Винтовой насос готового продукта; 19- Гидродвигатель винтового насоса; 20- Трубопровод готового продукта; 21- Барабан со шлангом; 22- Г идродви! а гель барабана; 23- Гидронасос масляный; 24- Насос воды; 25- Гидродвигатель насоса воды; 26- Мембрана предохранительная разрывная;
27- Гидроблок; 28- Насос эмульсии; 29- Гидродвигатель насоса эмульсии; 30- Насос ГГД; 31- Гидродвигатель насоса ГГД; 32- Фильтр; 33- Насос шестеренный.
Рисунок 1 - Схема технологических агрегатов транспортной смесиiельно-зарядной машины
Рисунок 2 - Транспортная смесительно-зарядная машина ТСЗМ-ППГ
Рисунок 4 - Транспортная смесительно-зарядная машина
ТСЗМ-30ПГ
Машины забоечные карьерные
Машины забоечные карьерные дополняют комплекс машин для меха-низации взрывных работ и повышения их эффективности, уменьшения зоны разлета кусков горной породы, а также улучшения экологической обстановки, и районах карьеров.
Ведение взрывных работ горных пород осложнено приближением горных выработок к производственным строениям, которые являются охраняемыми объектами по сейсмическому воздействию взрыва и действию ударной попил, и технологическому транспорту, который необходимо выводить за пределы опасной зоны перед проведением взрывных работ.
При ведении взрывных работ горных пород значительная часть взрыв-поп энергии расходуется неэффективно из-за резкого падения давления проемов детонации ВВ в скважине и кратковременности импульса, действующею па ее стенки. Причина этого - практически мгновенный выброс газообразных продуктов взрыва через устье скважины и вследствие этого малая длительность импульса давления, составляющая, по оценкам, 0,()2-0,5с. Это определяет небольшие скорости деформирования объема породы, как след-i пик', незначительный коэффициент полезного действия взрыва, который, по i оиременным представлениям, находится в пределах 5-15% [ I]. ,v
Одним из способов увеличения длительности взрывного воздействия || i i ирную породу - забойка взрывных скважин.
Более интенсивное дробление породы при взрыве с применением за-
бойки скважин достигается за счет использования энергии, расходуемой на
и формирование в зажатой среде. Специфические особенности деформирования породы при взрыве с забойкой обеспечивают дополнительное дробление породы по сравнению с взрывом без забойки скважин. При этом интенсивность взрывного воздействия (сейсмическое воздействие взрыва и действие тарной волны) за пределами забойки снижается.
Так, например, исследования, проведенные в последние годы на каменных карьерах Новосибирской области, показали, что использование взрывания с применением забойки на необводненных блоках позволяет от-
i i миля от применения наиболее распространенного ранее граммонита 79/21 и мо илу дешевого бестротилового ВВ типа гранулит УП-1. При этом были принять следующие параметры буровзрывных работ (БВР): высота уступа 15 м глубина скважин 18 м, длина забойки отсевом породы 6 м для скважин диаметром 250 мм и 4 м при диаметре 220 мм. При турбовзрывании фугасная и и ииа становится на 15% больше, чем у граммонита 79/21. При массовых взрывах это приводит к увеличению выхода мелких фракций и практически полному отсутствию негабарита. Выход мелких фракций можно снизить путем увеличения выхода горной массы с 1 метра скважины и соответствующего сокращеиия удельного расхода ВВ (количество ВВ, размещаемого в скважине остается неизменным).
Применением забойки скважин в комплексе с особым расположением верхнего боевика можно добиться взрывания без выстрела забойки, что способствует более полному сгоранию ВВ (до водяного пара, азота и углекислого газа) и уменьшению выбросов вредных веществ в окружающую среду [2]. Машина забоечная карьерная МЗК-17 (далее - забоечная машина) грузоподъемностью 27 гони и объемом бункера 14,4 м3 предназначена для транспортирования забоечного материала к заряженным скважинам и механизированной забойки как отвесных, так и наклонных (отклонение от вертикали до 30°) скважин диаметром от 100 мм и более на блоках карьеров горнорудных предприятий.
Рисунок 1 - Машина забоечная карьерная МЗК-17
Материал для забойки - песок, отсев породы и другой сыпучий материал допущенный Ростехнадзором России к применению. В качестве забойки скважин нельзя применять кусковый или горючий материал. Загрузка забоечного материала в бункер машины может осуществляться грейфером, установленном на гидравлический кран, экскаватором или другими механизмами.
Оборудование забоечной машины смонтировано на специально доработанном шасси автомобиля БелАЗ-7540В.
Бункер - металлический, сварной, ковшового типа с козырьком над кабиной. Козырек предохраняет водителя, кабину и отсек двигателя от повреждения случайно упавшими камнями в момент загрузки бункера. Задний борт бункера открывается и закрывается автоматически при подъеме и опускании бункера (аварийная разгрузка). Бункер в поднятом положении фиксируется через проушины двумя буксирными пальцами, К козырьку бункера (спереди)
крепится лестница, для проведения технического обслуживания питателя с приводом. Сверху бункер закрыт съемной решеткой, исключающей попадания в бункер крупных фракций забоечного материала при загрузке. Внутри бункера смонтирована пирамида, делящая внутренний объем на две части для подачи песка и щебеночногоматериала на питатель. Днище и борта бункера подогреваются отработавшими выхлопными газами двигателя шасси.
В переднем борту бункера, имеются окна, закрывающиеся заслонками. Заслонки предназначены для регулирования количества подаваемого забоечного материала на поперечный конвейер во время забойки скважин и исключения просыпания забоечного материала при неработающем питателе. Прикол заслонок от пневмоцилиндра с пружинным энергоаккумулятором. Величина открытия окон регулируется (угол поворота приводного вала) с помощью регулировочного винта.
Питатель предназначен для подачи забоечного материала на поперечный конвейер и состоит из двух горизонтальных транспортеров с волнистыми стальными пластинами, образующими сплошной настил, прикрывающий тяговые цепи сверху, для лучшего восприятия вертикальной нагрузки. Натяжение тяговых цепей транспортеров питателя осуществляется натяжными устройствами. Привод питателя состоит из гидромотора, редуктора и цепной передачи. Смонтирован привод на площадке, имеющей возможность перемешаться вдоль машины (для регулирования натяжения приводных цепей).
Перед бункером под питателем расположен поперечный конвейер, предназначенный для подачи забоечного материала через направляющий лоток в устье скважины. Лоток имеет две степени свободы, для более точного прицеливания в устье скважины. Отклонение лотка в поперечной плоскости машины и поворот нижней части лотка относительно верхней осуществляется гидроцилиндрами.
Управление приводами питателя, поперечного конвейера и заслонками шетанционное электрическое с пульта управления, расположенного в кабине водителя.
Гидрооборудование предназначено для привода питателя, поперечного конвейера и гидроцилиндров лотка, а также для подъема и опускания бункера. В гидроприводах питателя и поперечного конвейера имеются регуляторы ноюка для регулирования скорости движения технологических механизмов.
Электрооборудование забоечной машины состоит из электрооборудованием базового шасси и дополнительно установленного оборудования с номинальным напряжением 24В постоянного тока, с «массой» соединены отрицательные выводы потребителей тока. Дополнительное электрооборудование .имош из пульта управления (в кабине шасси), сигнального фонаря (на крыше кабины), электромагнитов гидрораспределителей и электропневмоклапана и фары освещения рабочей зоны забоечной машины.
Машина укомплектована: средствами пожаротушения; таком аварийной остановки; медицинской аптечкой; упорами (башмаками) для подкладывания под колеса
- прерывистым звуковым сигналом при движении задним ходом;
- проблесковым маячком желтого цвета, установленным на кабине;
- двумя зеркалами заднего вида;
- ремонтным инструментом, предусмотренным заводом - изготовителем.
Таблица 1. Основные технические характеристики забоечных машин, выпускаемых на ОАО «Гормаш»
Наименование показателя | Значение показателя |
1. Базовое автомобильное шасси | БелАЗ, КамАЗ, КрАЗ, УРАЛ |
2. Производительность (регулируемая), кг/мин | до 1000 |
3. Скорость движения исполнительных механизмов (регулируемая), м/с: -питателей -конвейера | 0,2 - 0,5 |
Предприятие ОАО «Гормаш» планирует к производству забоечные машины на базе и других мобильных шасси, предложенных заказчиком.