Способ гашения воздушных ударных волн при ведении взрывных работ в горных выработках

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4948792/ОЗ (22) 25.06.91 (46) 15.12.93 Бюл. Йв 45-46 (76) Басс Георгий Анатольевич (54) СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ УДАРНЫХ ВОЛН ПРИ ВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ (57) Использование: для защиты крепи, шахтного оборудования и людей от разрушительного дей(19) RU (11) 20048 (51) г угрцоо ствия ВУВ. Сущность изобретения: изолированный объем горной выработки охлаждают испарением криогенной жидкости или потоком охлажденного воздуха из вихревой трубы и заполняют снегом, получаемым при охлаждении диспергированной воды в снежном массиве размещают пластины из твердого материала (например, фанеры), повышающие эффективность преграды из рыхлого материала. 4 ил.

2004824 фаэ 1/8: 1/10. Это для суспензий в воде. 55

Жидкий азот по сравнению с водой обладает меньшей плотностью и низкой вязкостью. и это соотношение будет более 1/12.

Но даже и при соотношении 1/10 при массЬ перемычки 5 т твердого вещества только для

- Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гашения воздушных ударных волн (ВУВ) при ведении взрывных работ в горных выработках.

Известны способы ослабления ВУВ бетонными, кирпичными и водоналивными перемычками, завалами обрушенной породы, ::. цепями и гибкими преградами (1).

Недостатки бетонных, кирпичных и водоналивных перемычек — длительность и трудоемкость их сооружений. После сооружения таких перемычек и их применения горную выработку необходимо освобождать от материалов из разбитых воздушными ударными волнами монолитных преград.

Недостаток преград из гибких элементов (цепей, тросов и парашютов) — их слабая эффективность. с.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ возведения перемычки, включающий установку опалубки и нагнетание в нее компонентов, отличающийся тем, что перед подачей компонентов, . образующих твердеющую пену, внутриопалубное пространство промораживают путем подачи в него ниэкотемпературного хладагента, а в качестве компонентов твердеющей пены используют минеральные суспензии(пульпу из глины, инертной пыли или отходов флотации) и жидкий азот, подаваемые в межпалубное пространство (2).

Недостаток прототипа — техническая сложность реализации способа. При контакте жидкого азота с температурой. кипения минус 196 С с минеральными порошками с температурой 20 С произойдет мгновенное испарение азота с исключением воэможности перекачивания. Следовательно, перед контактом жидкого азота с глинопорошком необходимо глину подвергнуть глубокому охлаЖдению тем же жидким азотам. Для выполнения дополнительной операции потребуется дополнительное оборудование, усложняющее реализацию способа: емкость с перемешивающим устройством, механизмы пропорциональной подачи азота и гпинопорошка в емкость, усиленный отсос больших объемов газообразного азота, выделяющегося при охлаждении глинопорошка до криогенных температур.

Для получения подвижных суспензий, поддающихся перекачиванию насосами, требуется соотношение твердой и жидкой

50 подачи насосов этого материала потребуется 50 т жидкого азота, а значительный дополнительный расход жидкого азота. связан с предварительных охлаждением ггинопорошка до криогенных температур, После разрушения ВУВ куски перемычки, разбросанные по выработке, требуют уборки. Для перекачивания суспензий с жидким азотом требуются специальные массонасосы. эксплуатация которых усложнена быстрым обмерэанием внешней поверхности.

Целью изобретения является снижение трудозатрат, ускорение создания среды для гашения ВУВ и повышение ее эффективности.

Для достижения поставленной цели в выработке устанавливают гаэонепроницаемую перемычку, подкатывают платформу с передвижной перемычкой и оборудованием для образования преграды для. распространения ВУВ, рудничную атмосферу в изолированном объеме и поверхность горной выработки охлаждают испарением криогенной жидкости или охлажденным воздухом из вихревой трубы, после чего охлажденную часть выработки заполняют снегом, йолучаемым замораживанием диспергированной воды. а при формировании снежного массива периодически устанавливают пластины иэ твердого материала, располагаемые перпендикулярно продольной оси горной выработки.

В процессе патентного поиска выявленные отличительные признаки в известных технических решениях не обнаружены, следовательно, предлагаемое изобретение от вечает критерию "существенные отличия".

Способ поясняется фиг.1-4.

На фиг.1 и 2 представлены схемы устройств для выполнения способа, скомпонованные на подвижных платформах, где 1— газонепроницаемая перемычка, выполненная из фанеры с герметизирующими прокладками по ее периметру из пенопласта; фанера может быть заменена газонепроницаемой бумагой на каркасе иэ деревянных брусьев (также с герметизирующими прокладками по краям из пористого эластичного материала; 2 — подвижная платформа; 3 †. передвижная гаэонепроницаемая перемычка из жестких пластин 4 в центре и гибких выдвижных пластин иэ пенопласта или пенорезины 5 и выдвижных щеток 6, состоящих из упругоэластичных стержней, размещенных по периметру передвижной перемычки 3. 7 — смотровое окно иэ полистирола или плексигласа: 8 — криостат с криогенной жидкостью (например, жидким азотом) в корзине 9 на шарнире 10 для поворота корзины с целью выпивания крио2004Л4 генной жидкости на почву выработки; на торце платформы, обращенной к неподвижной перемычке 1; закреплена вертикальная пластина 11 для подгребания нижней части формируемого снежного массива и его уп- 5 лотнения; 12 — вагонетка с водой; 13 — насос;

14 — электродвигатель; 15 — форсунка для диспергирования воды;. 16 — формируемый снежный массив; 17 -трубопроводдля подачи воды в форсунку; 18 — ; 19 - 10 вихревая труба; 20 — поток охлажденного воздуха; 21 — поток нагретого воздуха.

На фиг,3 и 4 показана часть горной выработки, заполненная снегом; 22 — пластины из твердого материала (например, листы 15 фанеры), размещаемые перпендикулярно продольной оси выработки.

Способ осуществляют следующим образом.

В забое устанавливают газонепроница- 20 емую перемычку 1 и подкатывают платформу 2 с передвижной гаэонепроницаемой перемь,чкой 3, устанавливая ее в 1,5 — 2 м от неподвижной перемычки 1.

Пучки гибких пластин 5и щетки 6 выдви- 25 гают до упора в стенки и подошву выработки, а у свода выработки пластины 5 и щетки

6 перед началом охлаждения заперемыченного пространства оставляют в опущенйом состоянии, оставляя у свода выработки эа- 30 зор для выхода рудничной атмосферы, вытесняемой более плотными газами — азотом при испарении жидкого азота, или потоком охлажденного воздуха из вихревой трубы.

Поворотом криостата 8 в корзине 9 на 35 шарнире 10 наклоняют емкость и выливают часть жидкого азота на почву. выработки.

При использовании вихревой трубы в заперемыченную зону направляют поток охлажденного воздуха из вихревой трубы (с 40 температурой минус 70 С). Подачу охлажденного воздуха из вихревой трубы при непрерывной работе компрессора производят без перерывов до полного завершения процесса формирования снежно- 45 го массива, а жидкий азот выливают периодически в несколько приемов.

Испаряющийся азот и охлажденный до . минус 70 С воздух, как более плотные, заполняют заперемыченный объем снизу р0 вверх, вытесняя рудничную атмосферу через зазор между передвижной перемычкой

3 и сводом выработки. Выход охлажденного воздуха или испарившегося азота надежно определяется визуально по выходу тумана, 55 образующегося из сконденсировавшейся влаги рудничной атмосферы.

После изложенного гибкие пластины 5 и щетки 6 выдвигают до прижатия к своду выработки и подают воду, диспергируя ее форсункой 15 с образованием снега.

При заполнении призабойного пространства испаряющимся азотом или охлажденным воздухом из вихревой трубы, а также при последующей генерации снега свод и стенки выработки замораживаются с поверхности, что ликвидйрует капеж воды со свода выработки и препятствует быстрому таянию снежного массива нэ его контакте с горной. породой.

При достижении снежного массива 2/3 высоты выработки подвижками платформы

2 вперед-назад подпрессовывают пластиной 11 ниэ снежного массива, подвигая его к неподвижной перемычке 1 и вверх. Через

2-3 м от перемычки 1 устанавливают лист фанеры 22 перпендикулярно родольной оси выработки (фиг.3 и 4). На таком же расстоянии 2 — 3 м устанавливают в снежном массиве следующие листы фанеры.

Продолжая генерирование снега при непрерывной подаче воздуха из вихревой трубы (при температуре — 70 С) или периодическими выливаниями жидкого азота иэ криостата, завершают заполнение выработки снегом, формируя снежный массив, содержащий чередующиеся листы фанеры, общей протяженностью 6 — 9 м.

После завершения заполнения снегом выработки. требуемой протяженности устройство для выполнения способа, скомпонованное на передвижной платформе, вместе с вагонеткой, предназначенной для воды, удаляют иэ забоя, и производят взрыв шпуровых или сквэжинных зарядов.

Основные преимущества способа: оперативность сооружения гфеграды из снега для гашения ВУВ, операция механизирована, кроме установки пластин из фанеры; улучшение условий труда благодаря охлаждению выработок (что важно для глубоких горизонтов); низкая стоимость применяемых материалов — воды и жидкого технического азота ГОСТ 9293 — 74 от 42 до 45 py6/т — соответственно сорт I! I и I, обеспечивает экономичность способа; нет необходимости в уборке и удалении строительных материалов для сооружения перемычек, разрушаемых ударными волнами, — уборка ограничивается удалением фанерных листов 2 — 3 шт.) после самопроизвольного таяния снега; высокая надежность гашения

ВУВ благодаря чередованию слоев рыхлого снега в массиве и листов фанеры. Листы фанеры препятствуют выбоосу рыхлого снега в центральной .части снежного массива поддействием ВУ — благодаря фанере действие ВУВ распространяется на площадь почти всего сечения горной выработки, и рее

2004824

Формула изобретения. целью снижения трудозатрат, ускорения СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ - создания преграды и повышения ее эффекУДАРНЫХ ВОЛН ПрИ ВЕДЕНИ 4 ВЗРЫВ- тивности путем комбинирования преграды

НЫХ РАБОТ В QPHblX ВЫРАБОТКАХ, .15 из матер а„ов Разной плотности и структувключающий установку перемычки, охлаж- ры. для заполнения горной выработкФ" исдение изолированного объема горной вы- пользуют снег, получаемый замораживаниработки и создание преграды на„пути ем диспергированной воды, причем при распространения воздушных ударных sony; формировании снежного массива перпенпутем заполнения охлажденного объема 20 дикулярно продольной оси гоРной вырана Все сечение горной выработки твердым ботки периодически устанавливают материалом, отличающийся тем. что, с ° пластины из твердого материала.

И I пятствуя выбросу снега по осевой части рыхлого снежного массива. Кроме того, чередование слоев рыхлого снега и листов фанеры создает слоистую структуру материалов различной плотности, что способствует интен- 5 ,сивному затуханию ВУВ в соответствии с известными закономерностями прохождения волн через слоистые среды, (56) 1, Умнов А,Е„Голик А.С., Палеев Д.Ю., Шевцов H.P. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях. — М.:

Недра, 1990. с.286. с. 261-277. Инженерные сооружения для гашения ударных волн в горных выработках.

2. Авторское свидетельство СССР

hb 1163005. кл. Е 21 F 5/00. опублик. 1985.

2004824

Фиг. 3

Фиг. 4

Корректор О.Кравцова

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

Редактор Л.Волкова

Заказ 3391

Составитель Г.Басс

Техред М.Моргентал

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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