Способ пневматической закладки выработанного пространства и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства. Цель - снижение запыленности рудничной атмосферы при уклэдке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечение возможности управления горным давлением за счет регулировки плавного оседания кроели закладываемого пространства . Способ заключается о подготовке выработанного пространства к закладке, установке закладочной машины цикличного действия, монтаже рабочего трубопровода и подаче закладочного материала (ЗМ) отдельными порциям ч. Порции ЗМ подают в виде спрессоеанш х и замороженных отдельностей с последующим их оттаиванием под действием температуры окружающей среды непосредственно в выработанном пространстве, Закладочная машина содержит рабочий трубопровод 1, снабженный соплом 2 для подачи сжатого воздуха, и соединенную с ним патрубком 13 приемную камеру (ПК) 4. ПК 4 снабжена воронкой 5 и пресс-формой, выполненной в виде двух пресс-штемпелей 6 и 7 с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную полость. В теле корпуса ПК 4 размещен канал 10 для подачи хладореагента. В нижней части ПК 4 расположено разгрузочное окно, смещенное относительно загрузочных окон 11 и 12 по длине ПК 4. Порция ЗМ через коронку 5 и загрузочные окна 11, 12 поступает в ПК 4, где под действием пресс-формы и подаваемого в канал 10 хладореагента преобразуется в прессованную и 33NOpo- женную отдельность. После этого движония пресс-штемпелей 6 и 7 разгрузочному окну отдельность попадает и патрубок 13, да.ее - в рабочий трубопровод 1, откуда под действием сжатого воздуха - в выработанное пространство . Уложенные под кровлю выработанного пространства отдельности при оттаивании постепенно теряют свою прочность, что способствует плавному оседанию кровли. Предложена расчетная формула для определения прочности ЗМ на любой момент времени при оттаивании , 2 с.п.ф-лы, 4 ил. ю С 4 00 А К)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИ1

«хЦ 1783121 А1

lsIIs Е 21 F 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ао" .т:

Изобретение о носится к горной про- с пневматическ8Ръ лэдкой выработанного мышленности и может быть использовано пространства. при подземной рэз,работке месторождений (21) 4850666/03 (22) 16.04.90 (46) 23,12.92, Ьюл. hb,47 (71) Кировоградский институт сел ьскохозяй ственного машиностроения (72) Г.Е.Надольный. А,И.Волошин, B.В,Яцун и Н.А.Кузьмин (56) Хомяков В,И, "Зарубежный опыт закладки на рудниках". M.: Недра, 1984, с.

177-178.

Смолдырев А.Е, "Технология и механизация закладочны> работ", М.: Недра, 1974, с. 183-185 (способ, с.203 — 204. (54) СПОСОБ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторожденйй с закладкой выработанного пространства.

Цель — снижение запыленности рудничной атмосферы при уклэдке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечение возможности управления горным давлением за счет регулировки плавного оседания кровли ээь лады ваемо го и рострэнства. Способ заключается в подготовке obiрэботанного пространства к закладке, установке закладочной машины цикличното действия, монтаже рабочего трубопровода и подаче закладочного материала (ЗМ) отдельными порциям л. Порции ЗМ подают в виде спрессованн х и замороженных от.дельностей с последующим их оттаиванием под действием температуры окружающей среды непосредственно в выработанном пространстве, Закладочная машина содержит рабочий трубопровод 1, снабженный соплом 2 для подачи сжатого воздуха, и соединенную с ним патрубком 13 приемную камеру (ПК) 4. ПК 4 снабжена воронкой 5 и пресс-формой, выполненной в виде двух . пресс-штемпелей 6 и 7 с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную, полость. В теле корпуса ПК 4 размещен канал 10 для подачи хладореэгента, В нижней части ПК 4 расположено разгрузочное окно, смещенное относительно загрузочных окон

11 и 12 по длине ПК 4, Порция 3М через коронку 5 и загрузочные окна 11, 12 посту- пает в ПК4, где поддействием пресс-фэрмы (/3 и подаваемого в канал 10 хладореагента преобразуется в прессованную и замороженную отдельность. 11осле этого движения пресс-штемпелей 6 и 7: разгрузочному окну отдельность попадает и патрубок 13, дэлее— в рабочий трубопровод 1, откуда под действием сжатого воздуха — в выработанное пространство, Уложенные под кровлю ©ф выработанного пространства отдельности Д при оттаивании постепенно теряют свою д. прочность, что способствует плавному осе- р данию кровли. Предложена расчетная формула для определения прочности ЗМ на любой момент времени при оттаивании, 2 с.ll.(p-лы, 4 ил.

i783i2i

3 4

Известен способ подачи твердеющей йовку закладочной машины цикличного закладки в выработанное пространство под действия, монтаж транспортного трубоп. естественным напором;для осуществления ровода, подготовку выработанного прокоторого при большой длине транспортного странства к закладке и подачу закладочного трубопровода его оборудуют патрубками 5 материала отдельными порциями под дейили пневмоврезками, через которые пода- ствием энергии сжатого воздуха согласно: ется сжатый воздух под давлением.. предлагаемому изобретению, порции заНедостатком аналога является ограни- кладочного материала подают в виде спресченная область применения способа по yr- сованных и замороженных отдельностей с лам падения месторождений и длительное 10 последующим их оттаиванием непосредствремя набора максимальной несущей спо- венно в выработанном пространстве, присобности закладочного массива и связан- чем изменение прочности уложенного ные с этим сложности управленйя кровлей закладочного материала в процессе оттаивыработанного пространства. вания определяют из выражения;

Наиболее близким техническим реше- 1=" - R, = Rma (2 — е ). нием. выбранным в качестве прототипа, яв- где Rr< — прочность. закладочного материала ляется способ пневматической закладки. на момент времени тЯПа; выработанного пространства, включа!ощий т — влекущее время закладочного матеустановкузакладочноймашины цикличного -- риала(т=О.„Т), сутки; действия, монтаж транспортного трубопро- 20 R<>х — максимальная прочность заклавода, подготовку выработанного простран- дочного материала на сжатие; МПа ства к закладке и подачу закладочного Rmax = Kin (2,72+ ф материала отдельными порциями под дей- К вЂ” эмпирический коэффициент зави1. ствием энергии сжатого воздуха. сящий ьт физико-механических свойств

Недостатком прототипа способа явля- 25 закладочного материала в процессе замоются повышенные требования к закладоч- раживания; ному материалу, оСобенно к содержанию Π— абсолютное значение отрицательглинистых пород, наличию влаги, значи- ной температуры замороженного закладоч- . тельное пылеобразование и невозможность ного материала, град; регулирования оседания кровли выработан- 30 Т вЂ” время, в течение которого темпераного пространства после закладки. тура замороженной закладки достигает темИзвестное устройство для пневматиче- пературы окружающей среды, сутки; ской закладки выработанного пространства А — коэффициент, зависящий от физикоцикличного действия, выбранное в качестве механических свойств закладочного матепрототипа, содержит воронку для загрузки 35 риала (А =. 0...ln2). закладочного материала, приемную камеру Указанная цель достигается также тем, с загрузочным верхним и разгрузочным ок- что в устройстве для осуществления спосонами, воздухопровод, сопло и рабочий тру- ба, содержащем воронку для загрузки забопровод для разгона и транспортирования кладочного материала приемную а до ного материала, 40 загрузочным верхним и разгрузочнымокнаНедостатком прототипа устройства яв- ми, воздухопровод, сопло и рабочий трубопляются повышенные требования к грануло- ровод для разгона и трансйортированйя метрическому составу закладочного закладки согласно предлагаемому изоматериала с верхним пределом крупности бретению, приемная камера снабжена

80 мм, значительное измельчаний закладоч- 45 пресс-формой, выполненной в виде двух гоного материала в процессе разгона и транс- . ризонтальных пресс-штампов с фасонной портирования с образованием пыли, торцевой поверхностью, образующих при повышенный износ рабочего трубопровода соединении друг с другом замкн r

его apMa yj i, тичную полость и установленных с возможЦелью предлагаемогс изобретения яв- 50 ностью перемещения вдоль продольнойоси ляется снижение запыленности рудничной камеры, в теле корпуса прйемной камеры в атмосферы при укладке закладочного мате- месте соединения пресс-штампов размериала в выработанное пространство и обес-:щен канал для подачи хладореагента, а разпечение возможности управления горным грузочное окно размещено в нижней части давлением за счет регулирования плавного 55 корпуса камеры, смещено относительно заоседаниякровлизакладываемогопростран- грузочного окна по длине камеры и соедиства. нено патрубком с рабочим трубопроводом.Указанная crib достигается тем; что e ....расположейным под приемной камерой и способе пневматической закладки вырабо- оснащенным пневматическим соплом, танного пространства, включающем уста-.

1783121 пространство порций закладочного матери- 5 ала в виде спрессованных и замороженных

15

20 уложенного закладочного материала в про- 25 цессе оттаивания определяют из выражеHNA:

Rmgx (2 е +), (1) где Rg-- прочность закладочного материала на момент времени г, МПа; 30 т- текущее время размораживания закладочного материала (т= О.,Л), сутки;

Rmax — максимальная прочность закладочного материала на сжатие, MIla

Π— абсолютное значение отрицательной темперагуры замороженного закладоч- 40 ного материала, град;

Т вЂ” время, в течение которого температура замороженной закладки достигает температуры окружающей среды, сутки;

А — коэффициент, зависящий от физико- 45 механических свойств закладочного материала (А = О...ln2).

Поскольку формирование отдельностей закладочного материала происходит при прессавании и замораживании, то их проч- 50 ность в основном зависит от температуры охлаждения порции и в зависимости от нее определяется зависимостью (2). Формирование закладочного массива осуществляется .отдельностями, облада ощими в начальный 55 момент Времени прачйостью Rmax, с течением времени уменьшающейся, и в любой момент времени Т может быть определена по эмпирической зависимости (1), Именно включение в устройство для реализации способа пресс-формы и ее размещение в приемной камере обеспечивает согласно способу подачу в выработанное отдельностей с последующим их оттаиванием непосредственно в выработанном про-. странстве. Это позволяет сделать вывод, чта заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. т

Сопоставительныи анализ с про оти пом показывает, что заявляемый способ имеет следующие отличительные признаки:

1) порции закладочного материала подают в виде спрессованных и замороженных отдельностей; 2) формирование порций. осуществляется да их подачи в рабочий трубопровод; 3) формирование порций осуществляется на период пневматической закладки; 4) оттаивание порций происходит непосредственно в выработанном пространстве, причем изменение прочности

R max KI n{2,72 + 8) (2)

- К вЂ” эмпирический коэффициент от физико-механических свойств закладочного материала в процессе замораживания;

На фиг.1 изображена конструктивная схема цикличного действия для осуществления способа; на фиг, 2 — схема процесса загрузки закладочного материала в приемную камеру; на фиг. 3 — схема процесса формирования спрессованных и замороженных отдельностей; на фиг. 4- схема процесса загрузки порции закладочного материала в рабочий трубап ровод.

Устройство для реализации способа состоит из рабочего транспортного трубопровода 1, снабженного соплом 2. К рабочему трубопроводу через основание 3 присоединена приемная "ка1йера 4, снабженная воронкой 5 и пресс-формой, выполненной в виде двух горизонтальных пресс-штампов 6 и 7 с фасонной торцевой поверхностью, соединенных соответственно со штоками йоршней 8 и 9. Соединение пресс-штемпелей друг с другом образует зэмкнутуго герметичную полость, а в теле корпуса приемной камеры в месте соединения пресс-штампов размещен канал 10 для подачи хладореагента, В нижней части приемной камеры расположена разгрузочное окно, смещенное относительно загрузочных окон 11 и 12 по длине камеры, и соединено патрубком 13 с рабочим трубопроводом, расположенным под приемной камерой. Под разгрузочным окном 13 установлен весовой контактный датчик 14, а в теле пресс-штампов установлены спирали 15 для подачи токов высокой частоты (см.фиг. 1), Работа устройства и реализация способа пневматической закладки осуществляется следующим образом.

Порции материала через воронку 5 и загрузочные окна 11 и 12 корпуса приемной камеры загружается в приемную камеру 4 (см.фиг. 2). При перемещении штоков 8 и 9 к центру приемной камеры пресс-штампы 6

t4 7 с фасоннай торцевой поверхностью прессуют отдельность (см.фиг. 3). Одновременно в канал 10 подается хладореагент, После замораживайия отдельности штоки 8 и 9 цилиндров выдвигаются в направлении разгрузочного окна 13 приемной камеры, перемещая при этом сформированную отдельность. Достигнув разгрузочного окна 13, отдельность сбрасывается через разгрузочное окно в рабочий трубопровод 1, Для гарантированного сброса отдельности в рабочий трубопровод по спирали 15 прессштампов кратковременно подают ток высо кой частоты. При попадании отдельности закладочного материала в рабочий трубопровод срабатывает контактный датчик 14 и сопла 2 в рабочий трубопровод подает сжа.тый воздух. При этом происходит транспортирование сформированной и загруженной

1703121

@@&eau

Ларцам доМриал отдельности в выработанное llpocTpGHGTBo (см.фиг, 4). После этого пресс-штампы возвращаются в исходное положение (см,фиг.

: 2) и цикл работы устройства повторяется.

Для исключения примерзания пресс-штам- 5 пов к приемной камере используется подача токов высокой частоты по спирали 15, Привод пресс-штампов может быть выполнен пневматическим, гидравлическим или электрическим, Управление устройством 10 может осуществляться системой автоматики.

Формула изобретенйя

1. Способ пневматической закладки выработанного пространства, включающий ус- 15 тановку закладочной машины циклйчного действия, монтаж рабочего. трубопровода, подготовку выработанного йространстна к закладке и подачу закладочного материала отдельными порЦиями под действием эйер- 20 гйи сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения запыленности рудничной атмосферы при укладке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечения возможности 25 управления горным давлением за счет ре. гулиРовки плавнОГО ОСЕдэнИЯ кРовли закладывэемОго пространства; порции закладочного материала,пода1от в виде спрессованных и заморо>кенных отдельно- 30 стей с последующим их ойаиванием непосредственно в выработанном пространстве, причем изменение прочности уложейного закладочного материала в процессе"оттаи-. вания определя от из выдоажения 35

ViI= Я пах(2 — е . ), где Rr„.— йрочность закладочного материала на момент времени w, МПа;

t .— ãåêóùeå время размора>кивания закладочного материала (t = О.ÄT), сут; 40

3axieoàèып

Nrl18Pl! Ю

Rmax — максимальная прочность закладочного материала на сжатие, МПа, Rmax = К!и (2,72 + 8);

К вЂ” эмпирический коэффициент, зависящий от физико-механических свойств закладочного материала в процессе замораживания;

Π— абсолютное значение отрицатель-: ной температуры замороженного закладочного материала, град;

à — время, в течение которого температура замороженной закладки достигаеттемпературь, окружающей среды, сут;

А — коэффициент, зависящий от физикомеханических свойств закладочного материала в процессе оттаивания, А = О...ln2..

2, Устройство для пневматической закладки выработанною пространства цикличного действия; включающее воронку для затрузки закладочного материала, приемную камеру с загрузочным верхним и разгрузочньзм окнами, воздухопровод, cofliI0 и рабочий трубопровод для транспортирования закладки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что приемная камера снабжена пресс-формой, выполненной в виде двух горизонтальных пресс-штампов с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную полость и установленных с возможностью перемещения вдоль продольной оси камеоы, в теле корпуса приемной камеры в месте соединения пресс-штампов размещен канал для подачи хладореагента, а разгрузочное окно размещено:в нижней части корпуса камеры, смещено относительно "загрузочного окна по длине камеры и соединено патрубком с рабочим тру66проводом, расположенным под приемной камерой и ocIIагценным пневМЭТИЧЕСКИМ СОПЛОМ.

1783 121

3arr adoVreiu

Рй7ЖГ,ОЫ7 б 70

Хладорюаггюз

4ЬГ 5

1783121

Составитель Г.Надольный

Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор Н.Соколова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 4497, . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб, 4/5