Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке

(51)215/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ устойчивой работы купола парашютной преграды,повышение его несущей и гасящей способности при взаимодействии с ударной волной взрыва. Это достигается тем, что купол парашютной преграды выполнен из прочного материала в виде квадрата или прямоугольника из металлической проволочной сетки с мелкими ячейками, например,0,5 х 0,5 или 11 см, которая усилена в продольном и поперечном направлениях металлическими тросами небольшого диаметра, примерно 4-6 мм, а элементы крепления выполнены в виде крепежных строп, одни концы которых закреплены по периметру купола к элементам усиления сетки,вторые концы строп собраны в пучок, равнопрочно соединены посредством коушной шайбы для крепления ее к элементам крепи к горной выработки.(72) Плотников Валерий Михайлович Кульченков Юрий Валентинович Шульга Владимир Николаевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ВЗРЫВА В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ(57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гашения энергии ударной волны технологических и аварийных взрывов. Техническим результатом изобретения предложенного устройства является повышение 21943 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для защиты от поражающего и разрушающего действия воздушной ударной волны людей, коммуникаций и оснащения горных выработок при проведении массовых взрывов в рудниках и возникновении аварийных взрывов газа и пыли в шахтах. Известно устройство для гашения энергии ударной волны небольшой интенсивности,состоящее из эластичной преграды, перекрывающей поперечное сечение горной выработки и элементов крепления (С.К. Савенко и др. Ударные воздушные волны в подземных выработках. -М., 1973. - с. 114116),которое обладает низкой несущей способностью. Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для гашения энергии ударной волны в горной выработке, выполненное в виде парашютной преграды. Устройство состоит из эластичного купола,наружная поверхность которого для прочности и устойчивости усилена кольцевыми и радиальными лентами жесткости, а элементы крепления выполнены в виде крепежных строп, одни концы которых смонтированы равнопрочно и равномерно по периметру купола, вторые концы соединены в пучок посредством коушной шайбы и закреплены к оснащению или крепи горной выработки. Купол устройства в монтажном положении находится в полураскрытом виде и закреплен при помощи эластичных подвесок к крепи выработки(см. А.с. СССР 748014, МКИ 21 5/00. опубликовано БИ 26, 1980 г.). Недостатком этого устройства является его низкая несущая и гасящая способность,обусловленная незначительной прочностью материала купола и строп преграды, которая не позволяет эффективно гасить взрыв. Устойчивость работы купола такого устройства при взаимодействии с ударной полной обеспечивается ребрами жесткости, которые в данной конструкции работают не всегда надежно. Задачей данного изобретения является разработка устройства парашютной преграды,обладающей лучшими эксплуатационными показателями при гашении ударной волны. Техническим результатом изобретения предложенного устройства является повышение устойчивой работы купола парашютной преграды,повышение его несущей и гасящей способности при взаимодействии с ударной волной взрыва. Это достигается тем, что купол парашютной преграды выполнен из прочного материала в виде квадрата или прямоугольника из металлической проволочной сетки (например сетки Рабица) с мелкими ячейками, например, 0,5 х 0,5 или 1 х 1 см,которая усилена в продольном и поперечном направлениях металлическими тросами небольшого диаметра, примерно 4 - 6 мм, а элементы крепления выполнены в виде крепежных строп, одни концы которых закреплены по периметру купола к элементам усиления сетки, вторые концы строп 2 собраны в пучок, равнопрочно соединены посредством коушной шайбы для крепления ее к элементам крепи горной выработки. По краям площади купола преграды из металлической сетки закреплен противопожарный рукав в виде герметичного пологого кольца с форсункой,симметрично расположенного и закрепленного к сетке с внутренней стороны купола. Полое рукавное кольцо снабжено горизонтальным, заглушнным на конце рукавным отростком, длиной не менее 2-3-х высот выработки, герметично и равнопрочно закрепленным к рукавному кольцу. Кроме того, по площади купола преграды с внутренней стороны смонтированы водяные карманы из отрезков противопожарных рукавов, наполненных водой,которые равномерно и вертикально установлены по площади купола преграды и закреплены к ней в местах пересечения вертикальных и горизонтальных тросов усиления. Анализ существующих устройств парашютных и других преград для гашения ударных волн в горных выработках показывает,что предложенное техническое решение отличается от известных аналогов тем,что из-за конструктивных особенностей, гашение ударной волны происходит за счет комплексного воздействия на нее перфорированного купола преграды из металлической сетки и диспергированной воды,присутствие которой обеспечено самой ударной волной из водяных карманов. Такое конструктивное решение соответствует критерию Новизна и Существенные отличия. На фиг.1 показано устройство для гашения ударной волны взрыва, которое состоит из парашютной преграды. На фиг. 2 разрез А-А фиг.1. На фиг. 3 приведен общий вид парашютной преграды в раскрое. На фигурах 4, 5, 6, 7, 8, 9 показаны узлы отдельных элементов парашютной преграды. Парашютная преграда состоит из купола 1,выполненного из металлической сетки например Рабица с мелкими ячейками до 11 см,представляющей в раскрое квадрат или прямоугольник,симметрично усиленный в продольном и поперечном направлении тросами 2,которые закреплены между собой с одинаковым шагом. Тросы усиления 2 купола преграды,состоящей из металлической сетки аналогичным образом соединены как между собой, так и с куполом преграды при помощи вязальной проволоки 3. Периметр купола парашютной преграды в раскрое снабжен обрамляющим канатом 4, несущая способность которого превышает несущую способность каждого каната усиления 2 не менее чем в 1,5 раза. Канаты усиления 2 равнопрочно соединены к канату обрамления 4 специальными проволочными скрутками 3. По краям сетчатого купола парашютной преграды в раскрое вмонтирован эластичный противопожарный рукав 5, изогнутый в виде окружности, вписанной по площади парашютной преграды, и закрепленной к сетке вязальной(эластичной) проволокой 3. Концы изогнутого эластичного противопожарного рукава 5 равнопрочно соединены между собой при помощи металлического патрубка 6 (с форсункой 7) и закреплены друг к другу при помощи хомутов из вязальной проволоки 3. К изогнутому в виде окружности противопожарному рукаву 5 равнопрочно и герметично соединен отрезок противопожарного рукава 8 длиной не менее 3- 4-х высот выработки при помощи тройника 9 и хомутов из вязальной проволоки 3. Отрезок противопожарного рукава 8 на конце герметично заглушн при помощи накладок из резиновой конвейерной ленты 10 и гвоздей 11, по аналогии с фиг. 5 Противопожарный рукав 5 наполнен пламегасящей жидкостью (например, водой). Кроме того, по площади купола из сетки вмонтированы отрезки противопожарных рукавов 12, которые герметично заглушены с одного конца и расположены параллельно тросам усиления 2 в продольном направлении сетки купола парашютной преграды и соединены к ней при помощи вязальной проволоки 3 в местах пересечения вертикальных и горизонтальных тросов усиления 2. Причем, при монтаже отрезков противопожарных рукавов к куполу преграды,заглушнные концы смонтированы снизу, а открытые концы закреплены вверху купола преграды. Купол парашютной преграды 1 по периметру снабжен удерживающими стропами 13, которые равномерно распределены по периметру купола и являются продолжением тросов усиления 2 и равнопрочно подсоединены к ним. Длина удерживающих строп составляет примерно, 1,25 диаметра купола в раскрое. Концы удерживающих строп симметрично и равнопрочно соединены между собой и сведены в единый коуш 14, который равнопрочно закреплен при помощи траверсы 15 к крепи горных выработок. Купол парашютной преграды закреплен тремя эластичными подвесками 16 со стороны строп так, чтобы он не менее чем на 50 перекрывал поперечное сечение горной выработки,где установлена преграда. Дополнительно у места монтажа преграды располагают легкоразрушаемые контейнеры с водой 17. Устройство работает следующим образом. При угрозе аварийного взрыва устройство устанавливают в горной выработке, закрепляют коуш строп к крепи, а купол на эластичных подвесках подвешивают в полураскрытом виде. После этого все элементы из противопожарных рукавов заполняют водой. При взаимодействии ударной волны с такой преградой согласно закону Паскаля давление от ударной волны действует через воду в рукаве 8 во все стороны, в том числе по круговому элементу 5 и расправляет купол преграды в рабочее раскрытое положение по сечению выработки, в течение всего времени действия ударной волны. Энергия ударной волны, проходя через перфорированную преграду (сетка купола),частично гасится. Другая часть энергии расходуется на диспергирование и испарение воды из открытых концов водяных карманов и контейнеров с водой. Кроме того, из форсунки 7, которая смонтирована в верхней части круглого противопожарного рукава(патрубок 6) возникает факел мелко дисперсной воды, который совместно с водой из карманов,расположенных на куполе перемычки, создает единый мелкодисперсный водяной заслон, гасящий энергию взрыва самой ударной волны. Опережение диспергирования воды осуществляется из-за разности распространения скорости звука по воде(1600 м/сек) и по воздуху (340 м/сек). Эти данные ориентировочно характеризуют скорость распространения ударной волны взрыва. Поэтому действие ударной волной по воде будет опережать действие волны по воздуху при прочих равных условиях е действия. Предложенное техническое решение выгодно отличается от существующих конструкций для гашения взрывов и имеет более высокий эксплуатационный показатель по гашению взрыва. Таким образом, в предложенной конструкции энергия взрыва гасится за счет прочностных свойств материала, из которого изготовлена преграда ее перфорации и отбора энергии диспергированной водой гасящей энергию взрыва. Эксперименты, проведенные на ударной трубе,полностью подтвердили эффективность работы предложенной конструкции преграды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке, включающее купол, эластичные подвески, стропы, которые прикреплены через коуш и канатную траверсу к крепи горной выработки, отличающееся тем, что купол выполнен из металлической сетки,равномерно усиленной в продольном и поперечном направлении тросами, равнопрочно соединенными между собой сеткой и стропами. 2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что внутри купола из металлической сетки размещены вертикальные карманы с водой, состоящие из противопожарных рукавов, нижние концы которых заглушены, а верхние открыты. 3. Устройство по п.1, 2, отличающееся тем, что внутри купола симметрично по его площади равнопрочно закреплен противопожарный круговой рукав с форсункой, заполненный водой, который соединн с дополнительным рукавным отростком,заглушенным на конце и расположенным на почве выработки, на длину не менее трх высот выработки.