Способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках севера


 


Владельцы патента RU 2412356:

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках Севера в целях укрытия горнорабочих в условиях чрезвычайных ситуаций. Техническим результатом является экономичный и высокоэффективный способ строительства и оборудования камер ожидания, безопасность размещения горнорабочих в условиях чрезвычайных ситуаций, отсутствие необходимости переодевания горнорабочих в зимний период в теплую одежду. Способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках Севера включает проходку, крепление и оборудование герметизируемых подходных и камерообразной выработок в районе рудничного двора. Камера ожидания имеет две секции, на внутренние поверхности одной из которых способом торкретирования наносят теплоизоляционный слой из легкого бетона, имеющий многофункциональное назначение. Эксплуатацию камер ожидания осуществляют в двух режимах: при положительном температурном режиме в рудничном дворе горнорабочих размещают в обеих секциях, а при отрицательной температуре - переводят в герметизируемую теплоизолированную секцию, обогреваемую метаболическим теплом, при этом коэффициент теплопроводности теплоизоляции легкого бетона должен составлять 0,6-0,7 Вт/мК, а сорбционная емкость 600 литров/м2. 1 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве, оборудовании и последующей эксплуатации камер ожидания (КО) в глубоких рудниках Севера, предназначенных для укрытия горнорабочих работающих смен в чрезвычайных ситуациях (ЧС) на время ликвидации последствий аварий, при невозможности своевременного подъема на поверхность.

Известен способ устройства временных подземных баз в шахтах и рудниках для подразделений военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) на время ликвидации ими аварий [1] (Прототип). Базы размещаются в имеющихся горизонтальных выработках, где устанавливаются перемычки с дверьми, скамейки, стеллажи.

Основными недостатками этого способа являются:

- невысокая вместимость сооружения (одно звено ВГСЧ, 7-8 человек);

- нестационарность размещения баз в руднике (вблизи места производства аварийных работ) с возможным неоднократным перемещением в случае необходимости;

- незащищенность размещаемых горноспасателей от воздействия низких температур в зимний период и, как следствие этого, необходимость переодевания в более теплую спецодежду, наличие которой обязательно.

Технической задачей изобретения является разработка экономичного, высокоэффективного способа строительства и оборудования надежных стационарных КО, отвечающих требованиям подземных защитных сооружений гражданской обороны (ПЗСГО) [2, 3], обеспечивающих безопасные и комфортные условия размещения укрываемых горнорабочих работающих смен на период ликвидации последствий аварий в глубоких рудниках криолитозоны, а также рациональных режимов их эксплуатации.

Требуемый результат при реализации изобретения предполагается получить при минимальных затратах за счет:

- использования высокопроизводительных технологий проходки, крепления и теплоизоляции горных выработок (основных и вспомогательных) и местных материалов;

- безэнергетических способов поддержания требуемых климатических параметров микроклимата в КО.

Предлагается новый способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных КО в глубоких рудниках Севера, включающий проходку, крепление и оборудование герметизируемых подходных и камерообразной выработок в районе рудничного двора, отличающийся тем, что КО имеет две секции, на внутренние поверхности одной из которых способом торкретирования наносят теплоизоляционный слой из легкого бетона, имеющий многофункциональное назначение, а эксплуатацию КО в условиях ЧС осуществляют в двух режимах: при положительном температурном режиме в рудничном дворе горнорабочих размещают в обеих секциях, а при отрицательной - в теплоизолированной, герметизированной секции, обогреваемой метаболическим теплом, при этом коэффициент теплопроводности теплоизоляции (легкого бетона) должен составлять 0,6-0,7 Вт/мК, а сорбционная емкость 600 литров/м2.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как разделение КО на две секции - нетеплоизолированную и теплоизолированную, позволяет при понижении температуры в рудничном дворе, вплоть до отрицательных значений в зимний период, переводить людей в теплоизолированную секцию, обеспечивая сохранение и накопление метаболического тепла, выделяемого ими, предотвращая тем самым их переохлаждение.

Существенным признаком является также тот факт, что КО предлагается строить стационарного типа, повышенной надежности, рассчитанных на долговременную эксплуатацию в период отработки нескольких горизонтов рудника.

Следующий существенный признак заключается в том, что КО предлагается оборудовать герметичными дверьми и всем необходимым оборудованием по аналогии с ПЗС ГО [2, 3], обеспечив тем самым защиту укрываемых от внезапных прорывов газа, поступления задымленного и холодного воздуха.

Следующий существенный признак заключается в том, что отопление КО в зимний период рекомендуется осуществлять метаболическим теплом, выделяемым укрываемыми, исключив тем самым необходимость применения каких-либо обогревателей.

Существенным признаком является также тот фактор, что в качестве теплоизоляционного материала предлагается применять легкий бетон с использованием в качестве легкого наполнителя местных материалов (керамзита, азерита, вермикулита и т.д.), который наносится на внутренние ограждения одной из секций КО высокопроизводительным способом - торкретированием по технологии ИГДС СО РАН [4]. Варьированием состава сухой смеси можно направленно изменять теплоизоляционные, а также сорбционные свойства покрытия.

В этом случае может быть обеспечено:

- сохранение и накопление метаболического тепла в период эксплуатации КО ввиду высоких теплозащитных свойств покрытия и, как следствие этого, поддержание требуемого температурного режима в зимний период эксплуатации, при этом отпадает необходимость переодевания укрываемых в теплую одежду, а также ее приобретения;

- сорбирование антропогенов, выдыхаемых людьми (двуокиси углерода (CO2) и паров воды (Н2О)), ввиду высокой сорбционной способности и емкости покрытия, поддерживая тем самым требуемые параметры воздушной среды в КО без применения химических поглотителей;

- дополнительное поступление тепла в КО вследствие того, что реакция сорбируемой двуокиси углерода с цементосодержащим покрытием из легкого бетона - адиабатическая (происходит с выделением тепла), что, в свою очередь, способствует нормализации температурного режима в условиях охлаждаемого наружного климата.

Способ поясняется чертежом, на котором представлен план рекомендуемой КО.

Условные обозначения, принятые в чертеже:

1) подходная горизонтальная выработка (вход в КО);

2) камерообразная выработка (КО);

3) сбойка (запасной выход из КО);

4) торкретбетонная крепь;

5) металлическая перегородка;

6) теплоизоляция из легкого бетона;

7) герметичные двери;

8) металлические перегородки;

9) коридор;

10) санузлы;

11) складское помещение;

12) скамейки для размещения укрываемых горнорабочих.

Реализация предлагаемого способа производится следующим образом. Вначале в районе рудничного двора в целике с использованием горных технологий проходится подземная горизонтальная выработка (1), служащая входом в КО, из которой проходится камерообразная выработка (2), соединяемая с другой выработкой рудничного двора, выполняющей функции запасного выхода (3). Затем во всех выработках возводится торкретбетонная крепь (4) по традиционной технологии. После этого в камере (2) сооружается металлическая перегородка (5), с помощью которой КО разделяется на две секции, в одной из которых торкретированием на внутренние ограждения возводится слой теплоизоляции (6) из легкого бетона расчетного состава и требуемой толщины по технологии ИГДС [4].

Затем в теплоизолированной секции КО устанавливаются три герметично закрывающиеся двери (7), обеспечивающие, в случае надобности, защиту от проникновения извне газов, задымленного или холодного воздуха.

В нетеплоизолированной секции КО возводятся две герметичные металлические перегородки (8), тем самым она разделяется на ряд отдельных помещений, обеспечивающих приемлемые условия обитания: коридор (9), два санузла (10) и складское помещение (11). Все помещения (включая вход) оборудуются шестью герметичными дверьми (7).

В обеих секциях КО устанавливаются скамьи для сиденья (12) и прочее оборудование в соответствии с требованиями к ПЗС Г0 [2, 3].

КО в условиях ЧС эксплуатируются в двух режимах, в зависимости от температурных условий в рудничном дворе: при положительном температурном режиме укрываемые размещаются в обеих секциях КО; при понижении температуры (в зимний период) до низких или отрицательных значений закрываются все двери и горнорабочие переводятся в теплоизолированную секцию, где размещаются в сидячем положении, с более высокой плотностью.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- низкие материальные затраты на строительство КО за счет использования местных материалов;

- высокая скорость строительства вследствие использования высокопроизводительных технологий горного дела;

- дешевизна, простота возведения, прочность, ремонтопригодность и многофункциональность теплоизоляционного покрытия из легкого бетона;

- высокая надежность укрытия горнорабочих в условиях ЧС при воздействии ряда отрицательных факторов (задымленность и низкая температура воздушной среды, прорывы газов);

- отсутствие необходимости приобретения и переодевания укрываемых горнорабочих в зимний период в теплую одежду;

- низкие энергетические, материальные и эксплуатационные затраты.

Источники информации

1. Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. - М.: «Недра», 1979. - 432 с.

2. Нормы и требования к защитным сооружениям в зоне многолетней мерзлоты. - М., 1985. - 64 с.

3. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации быстровозводимых защитных сооружений в горных выработках. М: Изд-во ЦНИИПромзданий, 1984. - 34 с.

4. Галкин А.Ф., Киселев В.В., Курилко А.С. Набрызгбетонная теплозащитная крепь. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1992. - 161 с.

Способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках Севера, включающий проходку, крепление и оборудование, герметизируемых подходных и камерообразной выработок в районе рудничного двора, отличающийся тем, что камера ожидания имеет две секции, на внутренние поверхности одной из которых способом торкретирования наносят теплоизоляционный слой из легкого бетона, имеющий многофункциональное назначение, а эксплуатацию камер ожидания осуществляют в двух режимах: при положительном температурном режиме в рудничном дворе горнорабочих размещают в обеих секциях, а при отрицательной температуре переводят в герметизируемую теплоизолированную секцию, обогреваемую метаболическим теплом, при этом коэффициент теплопроводности теплоизоляции легкого бетона должен составлять 0,6-0,7 Вт/(м·К), а сорбционная емкость 600 л/м2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и средствам обеспечения безопасности людей в подземных горных выработках, оборудованных секциями крепи очистных забоев. .

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при эвакуации горнорабочих в аварийных ситуациях на рудниках. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проведении горноспасательных работ в угольных и сланцевых шахтах, где возникают зоны высоких температур.
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам техники безопасности. .

Изобретение относится к горному делу и удовлетворению жизненных потребностей человека и может быть использовано как спасательное устройство горнорабочих и других лиц, подверженных воздействию ядовитых и вредных веществ, а также лиц, оказавшихся в состоянии "мнимой" смерти.
Изобретение относится к области спасения человеческой жизни на суше, в частности - к деблокированию пострадавших, находящихся в завале рухнувших крупнопанельных зданий.

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания людей от вредных веществ, в частности, к изолирующим дыхательным аппаратам с химически связанным кислородом, применяемым в горнодобывающих , газовой, нефтяной отраслях промышленности в аварийной ситуации,связанной с образованием непригодной для дыхания атмосферы.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность горноспасательных работ за счет сокращения времени на монтаж устройства, обеспечения транспортировки ггадвесной кабины и повышения надежности става штанг.

Изобретение относится к камере-убежищу, которую можно легко перемещать с помощью вилочного погрузчика или фронтального торцевого погрузчика
Изобретение относится к горной промышленности - добыче каменного угля, при которой выделяется метан, угольная пыль и технологически заполненных углекислым газом для исключения пожаров и взрывов метана

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства укрытий в виде стволов и подобных горно-буровых выработок на космических объектах. Задачей предлагаемого технического решения является создание способа строительства укрытия для людей и оборудования на космическом объекте, позволяющего обеспечить безопасные условия для работы оборудования и людей в построенном укрытии от внешнего воздействия метеоритов, астероидов и других космических явлений. Способ включает сооружение основного и вспомогательного стволов буровым станком с шахтным копром из здания-укрытия и установку на устьях стволов герметичных полков. В качестве места сооружения стволов на космическом объекте выбирают кратер метеоритный. Рыхлую часть поверхности вокруг устьев стволов и скважин покрывают плотным материалом, площадью до двух диаметров стволов. В свою очередь герметичные полки внутри стволов и скважин устанавливают на уровне устойчивых пород за оболочкой ствола. По центру дополнительного ствола бурят скважину до соединения с нижележащим горизонтом, в которой размещают каналы связи, соединяющие устройство, размещенное в дополнительном стволе, со станцией управления укрытием. 1 ил.

Изобретение относится к убежищу для защиты пользователей от внешней среды. Техническим результатом является создание компактного и легко перемещаемого убежища. Убежище содержит внутренний передний модуль, имеющий плоское основание и боковые стенки, которые проходят от основания, и шлюз, наружный передний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему переднему модулю, при этом между внутренним передним модулем и наружным передним модулем находится герметичное по воздуху уплотнение, причем наружный передний модуль имеет передний участок прикрепления, внутренний задний модуль, и наружный задний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему заднему модулю, при этом между внутренним задним модулем и наружным задним модулем находится герметичное по воздуху уплотнение, причем наружный задний модуль имеет задний участок прикрепления, посредством которого наружный задний модуль прикреплен к переднему участку прикрепления наружного переднего модуля, когда наружный передний модуль и внутренний передний модуль находятся в выдвинутом состоянии, и наружный задний модуль и внутренний задний модуль находятся в выдвинутом состоянии, а наружный передний модуль и наружный задний модуль прикреплены, при этом наружный передний и задний модули и внутренний передний и задний модули образуют воздухонепроницаемую камеру. При этом каждый участок прикрепления представляет собой наружный фланец, причем между каждым участком прикрепления, когда они прикреплены друг к другу, находится наружное уплотнение. При этом, находясь в компактном состоянии, внутренний передний фланец внутреннего переднего модуля и передний участок прикрепления наружного переднего модуля плоские и разделенные и находятся на расстоянии от внутреннего и наружного задних модулей. Причем скоба прикреплена к внутреннему переднему модулю и наружному переднему модулю, когда внутренний и наружный передние модули находятся в компактном состоянии для удерживания внутреннего и наружного передних модулей в компактном состоянии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при возникновении аварийных ситуаций в шахтах неглубокого заложения, например, при строительстве метро. Техническим результатом является сокращение времени эвакуации рабочих на поверхность, что увеличивает безопасность подземных работ, а многоразовое использование позволяет уменьшить затраты на изготовление. Устройство содержит рельсовые пути и передвижное транспортное устройство со смонтированными на нем силовыми механизмами. Для вскрытия грунта для образования аварийного выхода устройство содержит направляющий воротник с крышкой и люком с гидроприводом, закрепленный под слоем непройденного грунта на выносных опорах над рельсовым путем, а передвижное транспортное устройство состоит из двух шарнирно связанных колесных тележек, на одной из которых размещена ферма со стопорами, шарнирно крепящими корпус силового гидроцилиндра, жестко связанного с преобразователями давления, на сферической головке штока гидроцилиндра шарнирно закреплен переходник для крепления с люком, на второй тележке смонтирована насосная установка и электрооборудование, снабженное выносным пультом, а для обеспечения многоразового функционирования на наружной стенке гильзы, установленной на второй ступени гидроцилиндра, выполнены пазы. 3 ил.

Способ поиска пострадавших под завалами и дистанционного контроля их сердечного ритма относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для определения местоположения персонала под/за завалами в шахтах и одновременного контроля состояния их здоровья. Новым в способе поиска пострадавших под завалами является снабжение всего персонала шахты радиомаяками, совмещенными с микроволновыми датчиками сердечного ритма и организация поисковой группы, которую снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска в количестве трех штук, одно из которых снабжают индикатором состояния здоровья человека. Устройство активации возбуждает переменное низкочастотное магнитной поле с одной частотой и заданной мощности. Радиомаяком персонала шахты это переменное магнитное поле улавливают и при превышении этого поля некоторого порогового уровня радиомаяком включают микроволновый датчик сердечного ритма и возбуждают переменное низкочастотное магнитное поле с другой частотой, модулированное периодической функцией, соответствующей сокращениям сердечной мышцы человека. Подвижными катушками с ферромагнитными сердечниками поисковых устройств это переменное низкочастотное магнитное поле принимают, усиливают полученный на выходе катушек электрический сигнал и измеряют его уровень, который соответствует принятому переменному низкочастотному магнитному полю. Вращая подвижные катушки с электромагнитными сердечниками, добиваются получения максимальных показаний измерителя уровня. По измеренным уровням сигнала с помощью предварительно снятых номограмм определяют расстояние от каждого из поисковых устройств до радиомаяка. При известных расстояниях между самими поисковыми устройствами и известных азимутов самих поисковых устройств друг относительно друга, определяют азимуты радиомаяка или объекта поиска от каждого из поисковых устройств. Одновременно в одном из поисковых устройств выпрямляют с малой постоянной времени принятый и усиленный низкочастотный сигнал, модулированный периодической функцией, характеризующей сокращения сердечной мышцы человека. При этом оценивают состояние здоровья человека и выбирают тот азимут и расстояние до объекта поиска от того из поисковых устройств, от которого производить спасательные мероприятия наиболее эффективно.

Способ поиска пострадавших под завалами с учетом произвольной ориентации антенны радиомаяка относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для определения местоположения персонала под завалами в шахтах. Новым в способе поиска пострадавших под завалами является снабжение всего персонала шахты радиомаяками и организация поисковой группы, которую снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска в количестве трех штук. Устройство активации возбуждает переменное низкочастотное магнитной поле с одной частотой и заданной мощности. Радиомаяком персонала шахты это переменное магнитное поле улавливают и при превышении этого поля некоторого порогового уровня радиомаяком возбуждают переменное низкочастотное магнитное поле с другой частотой. Девятью неподвижными катушками с ферромагнитными сердечниками трех поисковых устройств (по три в каждом) это переменное низкочастотное магнитное поле принимают, усиливают полученные на выходе катушек электрические сигналы и выпрямляют их, после чего выпрямленные сигналы возводят в квадрат и по три складывают в каждом из поисковых устройств. При этом продольные оси трех катушек в каждом из поисковых устройств располагают перпендикулярно друг относительно друга. После этого из суммарного сигнала извлекают квадратный корень и измеряют уровень полученного сигнала, который соответствует принятому переменному низкочастотному магнитному полю максимальной величины. Максимальный уровень принимаемого сигнала обеспечивается при этом при любом положении в пространстве катушки радиомаяка объекта поиска. По измеренным уровням сигнала с помощью предварительно снятых номограмм определяют расстояние от каждого из поисковых устройств до радиомаяка. При известных расстояниях между самими поисковыми устройствами и известных азимутах друг относительно друга самих поисковых устройств, определяют азимуты радиомаяка или объекта поиска от каждого из поисковых устройств. Выбирают тот азимут и расстояние до объекта поиска от того из поисковых устройств, от которого производить спасательные мероприятия наиболее эффективно.

Датчик перманентного контроля сердечного ритма шахтера относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для перманентного контроля сердечного ритма всего персонала в шахтах, как во время выполнения ими плановых работ, так и при возникновение чрезвычайных ситуаций, повлекших изоляцию персонала шахты за/под завалом горной породы. Новым в датчике перманентного контроля сердечного ритма шахтера является размещение датчика внутри корпуса аккумуляторного блока шахтерского фонаря со стороны его широкой стенки, обращенной к телу шахтера и изготовление датчика в виде автодинного генератора, совмещенного с микрополосковой антенной и содержащего кроме того датчик тока, узкополосный усилитель инфразвуковой частоты, микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и получатель информации о сердечном ритме шахтера. Автодинный генератор состоит из полевого транзистора, блокировочного конденсатора и микрополосковой антенной на диэлектрической подложке с экранирующей пластиной, который начинает генерировать колебания при подаче на сток транзистора напряжения постоянного тока. Автодинный генератор - это генератор с открытой колебательной системой, способной излучать и принимать электромагнитные колебания. При возбуждении автодинного генератора он через микрополосковую антенну начинает эффективно излучать микроволновые колебания в сторону тела шахтера. Мощность этих колебаний невелика, что совершенно не сказывается на здоровье самого шахтера. Отразившись от тела шахтера, колебания вновь улавливаются микрополосковой антенной и складываются с собственными колебаниями автодинного генератора, вызывая тем самым изменение протекающего через автодинный генератор постоянного тока. Датчик тока, подключенный к выводу питания автодинного генератора, позволяет регистрировать эти изменения потребления тока, которые несут информацию о сердечном ритме шахтера. Узкополосный усилитель инфразвуковой частоты выделяет и усиливает эти изменения тока в диапазоне частот 0,8-2,5 Гц, соответствующие сердцебиению шахтера. В этом же диапазоне частот на выходе узкополосного усилителя инфразвуковой частоты присутствуют составляющие, обусловленные движением тела шахтера. Однако эти составляющие имеют нерегулярный характер и по своей сути являются составляющими шума, среднеквадратическое значение которых на известном временном интервале равно нулю. Спектральные составляющие, вызванные сердцебиением человека, имеют регулярный характер и их легко распознать, применив корреляционную обработку сигнала. Микроконтроллер осуществляет оцифровку сигнала, присутствующего на выходе усилителя инфразвуковой частоты и производит при этом корреляционную обработку последовательности оцифрованных данных на заданном временном интервале. В результате этой обработки микроконтроллер выделят составляющие, имеющие периодическую структуру, которые, по сути, соответствуют сердечному ритму человека. Далее через свой стандартный цифровой интерфейс микроконтроллер выдает данные получателю информации о сердечном ритме шахтера.

Способ функционирования устройства активации радиомаяков при поиске пострадавших под завалами относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для определения местоположения персонала под завалами в шахтах. Новым в способе поиска пострадавших под завалами является снабжение всего персонала шахты радиомаяками и организация поисковой группы, которую снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска. Устройство активации возбуждает переменное низкочастотное магнитной поле одной частотой и круговой поляризацией заданной мощности. Это переменное магнитное поле круговой поляризации улавливают катушкой с ферромагнитным сердечником радиомаяка персонала шахты и при превышении приятого и усиленного сигнала некоторого порогового уровня возбуждают переменное низкочастотное магнитное поле с другой частотой и осуществляют поиск радиомаяка. Причем катушка радиомаяка улавливает одинаково эффективно линейную составляющую поля круговой поляризации при любой ориентации ее продольной оси в пределах плоскости поляризации, что повышает вероятность активации радиомаяка при любом его положении в пространстве.
Наверх