Устройство для локализации аварийных взрывов газа и пыли в горных выработках

(51) 01 5/16 (2010.01) 21 5/00 (2010.01) 21 20/00 (2010.01) 17 5/00 (2010.01) 42 5/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сопрягаемых под углом горных выработок, которые заполнены водой по их объму на большую часть их поперечного сечения по пути предполагаемого движения ударной волны аварийного взрыва,который диспергирует и перемещает воду из затопленных горных выработок по их длине. На это затрачивается определнная часть энергии аварийного взрыва и он частично гасится. Эксперименты, проведенные на стенде показали,что устройство, состоящее из сопрягающихся под углом металлических труб, заполненных водой, с наличием сетки с резиновыми воздушными элементами на ней, суммарная площадь которых составляла 15 процентов от площади канала, в которой установлена сетка, гасят параметры взрыва на 40 эффективнее, чем без сетки при одних и тех же начальных параметрах взрыва(72) Плотников Валерий Михайлович Силинский Геннадий Юрьевич Кремер Владимир Фридрихович Петрищев Вячеслав Иванович Номоконов Георгий Геннадьевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ ГАЗА И ПЫЛИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ(57) Устройство для локализации взрывов газа и пыли в горных выработках. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с аварийными взрывами газа и пыли в шахтах. Устройство состоит из Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для защиты от распространения ударной волны в случае аварийного взрыва газа и пыли в горных выработках угольных шахт и газопроводах. Известно устройство для локализации взрыва газа и пыли в газопроводах (см. Ас 1571276 Е 21 5/00 СССР). Устройство выполнено в виде емкости,образованной сопрягаемыми каналами, которые заполнены жидкостью на 0,7 объема. Емкость имеет в верхней части выступ для эффективного диспергирования жидкости под действием ударной волны взрыва. Наиболее близким техническим решением является устройство для защиты и локализации взрывов газа и пыли в шахтах (см. Ас 962655 Е 215/00). Устройство состоит из сопрягаемых под углом горных выработок, которые заполнены водой по их объму на большую часть их поперечного сечения по пути предполагаемого движения ударной волны аварийного взрыва, которая диспергирует и перемещает воду из затопленных горных выработок по их длине. На это затрачивается определнная часть энергии аварийного взрыва и он частично гасится. Обычно такую конструкцию называют гидрозатвором. На пути движения ударной волны на затопленном участке горной выработки заблаговременно устанавливают различные гидравлические сопротивления (пороги, выступы и т.п.). Такое техническое решение мало эффективно, об этом говорит результат экспериментальных исследований (см. Кремер А.Ф., Собчак Взаимодействие устройства гидрозатвора в шахтах с воздушной ударной волной газопылевоздушного взрыва. - Алматы, 1993. - 4 с. Депонирована КазНИИНТКИ 20.01.93,3810 - Каз 92). В этом случае наблюдается незначительное гашение интенсивности давления во фронте ударной волны и очень большое перемещение воды по горной выработке, при этом сопрягаемые выработки, наполненные водой могут остаться практически не заполнены после взрыва, из-за того,что вода перемещается по горным выработкам под действием ударной волны взрыва на предельные расстояния, что не обеспечивает защиту от повторных взрывов. Этот результат является существенным недостатком предложенного конструктивного решения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности диспергирования воды и гашения интенсивности давления во фронте ударной волны аварийного взрыва газа и пыли в шахтах и возможность частичной локализации повторного взрыва. Для этого в месте сопряжения горных выработок под углом монтируют и равнопрочно закрепляют по периметру выработки металлическую сетку,усиленную тросами диаметром 6-8 мм в продольном направлении в виде полусферы. До заполнения сопряжения выработки водой в месте ее соединения устанавливают гидравлическое сопротивление в виде сетки (сетка Рабица) из проволоки диаметром 3 мм и ячейками 5050 мм (ГОСТ 55-36-80),усиленной в продольном направлении тросами диаметром 6-8 мм, не менее 2-х тросов по ширине рулона из сетки Рабица, который пропускается сквозь ячейки сетки на всю ее длину. Концы тросов равнопрочно закрепляют к стенкам выработки при помощи усиленной крепи в горных выработках или при помощи анкеров. Указанные параметры сетки получены расчетным путем, исходя из того, что на гидрозатвор действует давление ударной волны с наиболее вероятной интенсивностью в ее фронте при аварии в шахтах Р 0,2 МПа. Об этой интенсивности свидетельствуют данные зарубежных и отечественных исследователей. На поверхности сетки со стороны предполагаемого действия взрыва располагают резиновые емкости с воздухом (автомобильные камеры) равномерно по ее площади и закрепляют их на поверхности сетки хомутами. Такое техническое рушение позволяет демпфировать нагрузку от ударной волны взрыва. При взаимодействии ударной волны с таким гидрозатвором ударная волна, перемещая воду,более эффективно ее гасит и надежно работает. Анализ существующих устройств(гидрозатворов) для гашения ударной волны аварийных взрывов показывает, что предлагаемое решение отличается от известных аналогов, что соответствует критерию Новизна и Существенные отличия. На фиг.1 изображен продольный разрез сопрягаемых горных выработок, заполненных водой с вмонтированным в месте их сопряжения сетчатым устройством гидрозатвора. На фиг. 2 приведен поперечный разрез А-А фиг.1.На фиг.3 представлена схема усиления сетки Рабица,основного элемента гидрозатвора продольными тросами. На фиг. 4 изображено крепление сетки Рабица с тросами усиления к стенкам горных выработок при помощи анкеров на склеивающем вяжущем. На этой же фиг. 4 показано крепление демпфирующих элементов к сетке Рабица. Суммарная площадь демпфируемых элементов должна составлять не менее 15 процентов от площади поперечного сечения выработки, в которой установлена сетка. На фиг. 1 изображн общий вид устройства гидрозатвора для локализации взрывов газа и пыли в горной выработке, который состоит из сопрягаемых горных выработок 1 с водой 2, в месте соединения которых до окончательного их заполнения водой устанавливают сетку Рабица 3 в виде полусферы, армированную в продольном направлении тросами 4. Продольные тросы (фиг.3) располагают симметрично, не менее 2 тросов с одинаковым шагом по ширине рулона сетки Рабица. Сетку 3 с тросами усиления 4 закрепляют при помощи анкеров 5 к стенкам горных выработок 6. На поверхности сетки 3 со стороны действия взрыва равномерно и симметрично закреплены автомобильные камеры с воздухом 7 при помощи проволочных скруток 8. Устройство работает следующим образом все элементы полусферической сетки под действием нагрузки от аварийного взрыва работают только на растягивающие усилия,что обеспечивает взрывоустойчивость сетчатого устройства. Наличие автомобильных камер с воздухом на поверхности сетки придат ей демпфирующее свойства и создат отражнные волны, которые снижают нагрузку на сетку. Из литературных источников известно, что наличие воздуха фиксированного объма внутри объма воды, например, на поверхности подводной лодки, резко уменьшает нагрузку от ударной волны взрыва, распространяющегося по воде (см. Лаврентьев Э.В., Кузьмин О.И. Взрывы в море. Ленинград Изд-во Судостроение, 1977 г.). Эксперименты,проведенные на стенде,показали,что устройство,состоящее из сопрягаемых под углом металлических труб,заполненных водой с наличием сетки с резиновыми воздушными элементами на ней, суммарная площадь которых составляла 15 процентов от площади канала, в которой установлена сетка, гасят параметры взрыва на 40 эффективнее, чем без сетки при одних и тех же начальных параметрах взрыва. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для локализации взрывов газа и пыли в горных выработках,включающее сопрягаемые под углом друг к другу горные выработки, представляющее своеобразную полость,наполненную водой до отметки, позволяющей осуществить их вентиляцию, отличающееся тем,что в емкости с водой у места сопряжения горных выработок равнопрочно закрепляют металлическую сетку в виде полусферы, обращенную вогнутостью к направлению взрыва, усиленную тросами в продольном направлении при помощи анкеров. 2. Устройство по п.1 отличающееся тем, что на поверхности металлической сетки симметрично, со стороны предполагаемого взрыва располагают резиновые,наполненные воздухом емкости,площадь которых составляет не менее 15 от площади канала, в котором установлена сетка.