Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалнстнческнх

Республик

< 976104 (6 I ) Дойолнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18. 05. 81 (21) 3290152/22-03 (5l)M. Кл. с присоединением заявки ЭЙ (23) П риоритет

Е 21 F 5/00

9кудеротееиный комитет

СССР

Опубликовано 23 ° 11 ° 82 ° Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23. 1 1. 82 оо делам изобретений и открытий (53 } УД К б22. 817 (088. 8) (72) Автор изобретения

В. И. Плотников (7!) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

ВЗРЫВА В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для защиты людей, коммуникаций и оснащения от поражающего и разрушающего действия воздушных ударных волн, возникающих при проведении массовых взрывов в рудниках или взрывах газа и пыли в угольных шахтах.

Известно устройство для гашения энергии ударной волны 3 горной выработке, включающее одну или несколько расположенных с определенным шагом по выработке эластичных перемычек, каждая из которых выполнена в виде купола, закрепленного по его периметру при помощи строп, сходящихся в . единый узел (коушную шайбу), посредством которого каждая эластичная пе" ремычка парашютного типа закрепляется к одному.из элементов оснащения горной выработки 1 3.

Недостатком такого устройства является то, что эФфективность гашения энергии ударной волны в основном зависит от воздухопроницаемости, прочности и деформативной способности эластичных куполов и крепежных строп парашютных перемычек, взаимодействующих с ударной волной взрыва, а также от симметричности закрепления строп перемычек к оснащению горных выработок.

Известно устройство для гашения энергии воздушной ударной волны в горной выработке, включающее парашютообразный купол из воздухонепроницаемого материала, перекрывающий поперечное сечение горной выработки, стропы, длину которых принимают не менее двух диаметров купола, и резиновые растяжки, одни концы которых закреплены по периметру купола, вто ро рые концы строп собраны в пучок и соединены посредством коушной шайбы для закрепления ее к одному из элементов оснащения горной выработки, 6104

3$

3 97 а вторые концы резиновых растяжек служат для закрепления купола к элементам оснащения горной выработки рассредоточенно по периметру поперечного сечения последней, резиновую растяжку, закрепленную одним концом к центру купола, а вторым - к элементам оснащения горной выработки, и элементы жесткости, размещенные на наружной поверхности купола в кольцевом и радиальном направлениях f 2 ).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность гашения энергии soflHhl взрыва в горной выработке.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения энергии и задержания переносимых взрывом предметов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено опорой, выполненной из вертикальных гидравлических стоек, горизонтальных и наклонных соединительных элементов, при этом коуш-строп перемычки закреплен посредством энергопоглотителя на опоре симметрично относительно высоты и ширины поперечного сечения выработки.

Причем энергопоглотитель выполнен в виде толстостенной полой металлической трубы с установленной на одном ее конце крышкой с отверстием и расположенных внутри нее металлического стержня с шайбой на одном ее конце и круглых деревянных бобышек, при этом шайба выполнена в виде усеченного конуса, закрепленного на стержне посредством гайки, и направлена вершиной конуса в сторону бобышек.

Кроме того, устройство снабжено металлической связью, расположенной в верхней части выработки, к которой подвешены энергопоглотитель и купол парашютной перемычки.

На фиг. 1 изображено устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке, общий вид; на фиг. 2.- разрез A-А на фиг.l; на фиг.3 - энергопоглотитель, разрез.

Устройство состоит из двух-трех гидравлических стоек 1, которые уста. новлены в лунки 2, сделанные в почве и в кровле горных выработок. Все гидростойки 1 установлены строго посередине поперечного сечения горной выработки. Гидростойки 1 со стороны действия взрыва установлены в одном створе с шагом, равным длине горизонтальных соединительных элементов

Горизонтальные 3 и наклонные 4 соединительные элементы выполнены из уголков и связаны при помощи П-образных скоб (хомутов) с гидравлическими стойками 1. В совокупности после монтажна все эти элементы представляют собой плоскую форму, к которой при помощи хомута 5 закреплен энергопог.!

О лотитель 6, в качестве которого могут использоваться гидравлические

Фрикционные, и т.п. конструкции энергопоглотителей. К энергопоглотителю б прикреплен коуш-строп 7 парашютной перемычки 8. Верхняя кромка парашютной перемычки 8 закреплена к металлической связи (трубе) 9, расположенной у кровли выработки, которая соединяет форму и гидростойку 1, установленную за куполом парашютной пе;. ремычки.Закрепление купола парашютной перемычки 8 и металлической связи 9 осуществлено при помощи крепежной петли 1О, которая удерживает верхнюю

2S кромку купола в раскрытом состоянии.

Полюсное отверстие, равное 1/50,диаметра купола парашютной перемычки, также закреплено к металлической связи 9 при помощи каната 11 посередйне сечения выработки. Таким же канатом 11 к связи 9 строго посередине высоты выработки закреплен энергопоглотитель 6. Резиновые подвески l2 закреплены к боковым стенкам И фиксируют края купола парашютной перемычки в полураскрытом виде.

У краев купола парашютной перемычки к стенкам горных выработок устанавливаются легкоразрушаемые контей неры 13 с водой. Аналогичным образом с шагом не менее двух длин строп устанавливаются по выработке последующие парашютные перемычки

Энергопоглотитель (фиг.3) представляет из себя толстостенную полую металлическую трубу 14, закрытую с одного конца крышкой 15 с круглым отверстием для металлического стержня 16. Р трубу 14 плотно вставлены

50 круглые деревянные (из пихты или тополя бобышки 17 с отверстием, через которое проходит металлический стержень 16. На одном конце стержня

16 смонтирована конусообразная ме- . таллическая шайба 18, которая направлена вершиной усеченного конуса к древесине и закреплена к стержню гайкой 19. Другой конец упругоппастического металлического стержня !6

9761

5 заканчивается крепежной петлей, к которой монтируется коуш-строп парашютной перемы .ки. Такие же две спаренные петли 20, эквивалентные по прочности стержню 16, закреплены к s металлической трубе 14 энергопоглотителя.

Устройство работает следующим образом.

При взаимодействии каждой парашют- 1© ной перемычки с ударной волной взрыва купол парашютной перемычки 8 полностью перекрывает поперечное сечение горной выработки, разрушает контей.неры 13 с водой, при этом часть энер- 1 гии ударной волны затрачивается на торможение ее парашютной перемычкой, а также на диспергирование и перенос распыленных капель воды взрывом.

Другая часть энергии взрыва за- И трачивается на заоанее запланированную работу. Усилия из-за взаимодействия парашютной перемычки 8 с ударной волной через коуш-строп 7 действуют на энергопоглотитель 6, в котором гашение энергии происходит за счет смятия деревянных бобышек 16 конусообразной шайбой 18 и в экстремальных случаях за счет упругопластической работы стержня 16. Энергопогло- 39 титель б надежно закреплен к метал,лической ферме, которая совместно с металлической связью 9 обеспечивает симметричность приложения нагрузки от взрыва на парашютную перемычку.

Иесткость энергопоглотителя определяют через площадь поперечного сечения сминающихся внутри металлической трубы энергопоглотителя деревянных бобышек, исходя из их прочности щ на сжатие. За расчетное усилие, сминающее деревянные бобышки, принимают половину значения разрывного суммарного усилия строп парашютных перемычек. Энергопоглотитель работает эффективно при с с;к

2F где 6 - допускаемое напряжение дре2. М весины на сжатие, кгс/см к - суммарное разрывное усилие строп парашютной перемычки, кгс;

F - площадь сминающей древесины, см .

llo этой формуле подсчитывают необходимыую площадь поперечного сечения бобы1.ек энергопоглотителя.Время

04 6 . работы энергопоглотителя рассчитывают по формуле

I э >0

Ч где L - -длина рабочей части энергопоглотителя, см;

V — - средняя скорость деформирования деревянных бобышек под действием динамической нагрузки от взрыва, см/с;

t .Я - соответственно время работы энергопоглотителя и эффективное время действия ударной волны от взрыва, с.

Наиболее рациональна работа энергопоглотителя, когда и М,2 Q.

Проведенные в ударной трубе на моделях устройства эксперименты показали эффективность гашения взрыва.

Расчеты показывают, ч1;о для реаль ных условий горных выработок площадью не более 6 м металлическую трубу 14 энергопоглотителя необходимо принимать диаметром 100-140 мм, а ее рабочую длину 1000-1200 мм. Толщину трубы 14 металлического стержня 16 принимают в зависимости от предполагаемого давления во фронте ударной волны взрыва, действующей на устройство.

Изобретение позволяет энергию удар— ной волны взрыва расходовать не только на деформацию материала,из которого выполнена парашютная перемычка, и на трение о стенки выработок, но и на заранее запланированную работу, которая гасится водой и энергопоглотителем,при этЬм снижается динамика действия нагрузки и уменьшается суммарное усилие, возникающее в крепежных стропах перемычки.

Симметричное закрепление парашютных перемычек в горной выработке исключает неравномерное наполнение куполов и неодинаковые усилия в крепежных стропах парашютной перемычки.

Наличие энергопоглотителя позволяет применять е предлагаемом устройстве парашютные перемычки, выполненные из наиболее прочных и применяемых в горной промышленности материалов и изделий. Например, купол парашютных перемычек можно изготовить из транспортерной ленты, а крепежные стропы из металлических тросов.

Именно из таких материалов были изготовлены модели парашютных перемычек устройства при проведении экспериментов в ударных трубах. При этом установлено, что эффективность pahoты предлагаемого устройства по гашению ударной волны примерно на 15 о выше, чем у известных воздухопроницаемых перемычек такого типа, Б

Предлагаемая конструкция успешно задерживает переносимые взрывом предметы. Экспериментально установлено, что улавливание переносимых ударной волной предметов достигает 903. Уси- IO лие в стропах модели парашютной перемычки, закрепленной к энергопоглотителю, примерно на 303 меньше, чем у той же перемычки, закрепленной без энергопоглотителя при прочих равных И условиях проведения экспериментов.

Формула изобретения

1. Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке, включающее парашютную перемычку, стропы которой прикреплены к коушу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения энергии и задержания переносимых взрывом предметов, оно снабже-.

И но опорой, выполненной из вертикальных гидравлических стоек, горизонтальных и наклонных соединительных элементов, при этом коуш-строп перемычки закреплен посредством энерго" поглотителя на опоре симметрично

104 8 относительно высоты и ширины поперечного сечения выработки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что энергопоглотитель выполнен в виде толстостенной полой металлической трубы с установленной на одном ее конце крышкой с отверстием и расположенных внутри нее металлического стержня с шайбой на одном ее конце и круглых деревянных бобышек, при этом шайба выполнена в виде усеченного конуса, закрепленного на стержне посредством гайки, и направлена вершиной конуса в сторону бобышек.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено расположенной в верхней части выработки металлической связью, к которой подвешены энергопоглотитель и купол парашютной. перемычки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 748014, кл. Е 21 F 5/00, 1"79.

2. Авторское свидетельство СССР

N 781370, кл. Е 21 F 5/00 1979 (прототип).

976 I 04

Я-А

ГО 6 18

Составитель И. Федяева

Техред М.Надь Корректор М Ае «к

Редактор Н. Джуган

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8965/59 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д. 4/5