Заслон для локализации одиночных и повторных аварийных взрывов газа и пыли в шахтах

Номер патента: 24037

Опубликовано: 16.05.2011

Автор: Плотников Валерий Михайлович

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Заслон для канализации одиночных и повторных взрывов газа и пыли.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с аварийными взрывами угольной пыли и газа в горных выработках шахты. Отличие предложенного технического решения от известных состоит в том, что в качестве гасителя энергии взрыва используют металлическую сетку, усиленную в продольном и поперечном направлении тросами с одинаковым шагом. Верхняя часть сетчатого заслона крепится к верхнякам крепи горной выработки, а ее нижняя часть удерживается при помощи строп соединенных равнопрочно к крепи.
В исходном положении заслон, примерно на 1/3 перекрывает поперечное сечение горной выработки и приводится в рабочее положение самой ударной волной, полностью перекрывая поперечное сечение аварийной выработки. На поверхности сетчатого заслона, обращенного к взрыву, смонтированы противопожарные эластичные рукава в виде змеевика, наполненного пламягасящей жидкостью, которая диспергируется по сечению выработки ударной волной через форсунки.
Гашение взрыва происходит за счет потери энергии ударной волны и фронта пламени при взаимодействии с металлической сеткой и распыленной пламягасящей жидкостью.
Указанный заслон способен гасить повторные аварийные взрывы газа и пыли. Из-за того, что все элементы указанного заслона работают на растягивающие усилия при действии нагрузок от взрыва он обладает достаточной несущей и гасящей способностью.

Текст

Смотреть все

(51) 21 5/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ горной выработки, а ее нижняя часть удерживается при помощи строп соединенных равнопрочно к крепи. В исходном положении заслон, примерно на 1/3 перекрывает поперечное сечение горной выработки и приводится в рабочее положение самой ударной волной, полностью перекрывая поперечное сечение аварийной выработки. На поверхности сетчатого заслона, обращенного к взрыву, смонтированы противопожарные эластичные рукава в виде змеевика, наполненного пламягасящей жидкостью,которая диспергируется по сечению выработки ударной волной через форсунки. Гашение взрыва происходит за счет потери энергии ударной волны и фронта пламени при взаимодействии с металлической сеткой и распыленной пламягасящей жидкостью. Указанный заслон способен гасить повторные аварийные взрывы газа и пыли. Из-за того, что все элементы указанного заслона работают на растягивающие усилия при действии нагрузок от взрыва он обладает достаточной несущей и гасящей способностью.(54) ЗАСЛОН ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОДИНОЧНЫХ И ПОВТОРНЫХ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ ГАЗА И ПЫЛИ В ШАХТАХ(57) Заслон для канализации одиночных и повторных взрывов газа и пыли. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с аварийными взрывами угольной пыли и газа в горных выработках шахты. Отличие предложенного технического решения от известных состоит в том, что в качестве гасителя энергии взрыва используют металлическую сетку,усиленную в продольном и поперечном направлении тросами с одинаковым шагом. Верхняя часть сетчатого заслона крепится к верхнякам крепи 24037 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы со взрывами угольной пыли и газа в горных выработках. Известен заслон для локализации взрыва газа и пыли, включающий гаситель энергии взрывной волны, механизм опрокидывания и механизм спуска, укрепленные на верхняках крепи выработки,тросы, удерживающие стропы и сосуды с водой (см. А.с.761716 СССР). Недостатком известного устройства является низкая эффективность гашения взрывов вследствие несовершенства конструкции малого снижения энергии взрывной волны и недостаточной надежности действия. Кроме того, такие заслоны пропускают фронт пламени взрыва и не способны гасить его повторные действия. Наиболее близким техническим решением является заслон, выполненный по А.с.1065622 СССР, который включает в себя гаситель энергии взрывной волны, механизм опрокидывания и механизм спуска, укрепленные на верхняках крепи выработки, тросы, удерживающие стропы и сосуды с водой из полиэтиленовой пленки, гаситель энергии взрывной волны выполненный в виде металлической сетки, усиленной продольными и поперечными тросами, скрепленными между собой и с сеткой с расчетным по прочности шагом, при этом один конец гасителя прикреплен к верхняку крепи, а другой - к удерживающим стропам,которые закреплены к крепи выработки посредством деформируемых прокладок и к механизму опрокидывания, выполненному в виде монтажной траверсы, снабженной трособлочной системой, которая закреплена к верхняку крепи и соединена с механизмом спуска, выполненным в виде вставленного в отверстия двух металлических пластин штыря, который соединен посредством дополнительной трособлочной системы с парашютом. Недостатком этого технического решения является то, что гаситель энергии взрывной волны при срабатывании не всегда полностью примыкает к боковым стенкам горной выработки, особенно если по ним подвешены трубопроводы, кабели и другое оборудование. Такое положение приводит к проскоку пламени за гаситель энергии взрыва и снижению эффективности действия противовзрывного заслона. Другим существенным недостатком предложенного технического решения является нестабильное опережающее срабатывание гасителя энергии взрывной волны и отсутствие перед ним надежного факела диспергированной воды,особенно при возникновении повторного аварийного взрыва, так как сосуды с водой,подвешенные по выработке, разрушаются от действия взрыва. Задачей изобретения является разработка более совершенного заслона, способного надежно гасить одиночные и повторные аварийные взрывы в шахтах. 2 Технический результат достигается тем, что гаситель энергии ударной волны выполнен в виде металлической сетки, усиленной продольными и поперечными тросами, скрепленными между собой и с сеткой с расчетным по прочности шагом, при этом сетчатый гаситель энергии взрыва состоит из трех частей, из двух крайних и среднего. Крайние симметричные элементы вплотную прилегают к боковым стенкам горных выработок, образуя полусферические ленты с одинаковой кривизной и размером, через которые монтируют трубы, кабели и другое оснащение, подвешенное к стенкам горных выработок. Концы полусферических лент крайних элементов заслона равнопрочно закреплены к верхнему элементу крепи и почве, для этого на почве выработки монтируют межстоячный расстрел из элементов крепи. Он придает устойчивость крепи и служит опорой для закрепления крайних элементов заслона. Средняя часть гасителя энергии взрыва заслона равнопрочно закреплена к верхняку крепи, а другой конец к удерживающим стропам,которые закреплены к крепи выработки посредством деформируемых прокладок и к механизму срабатывания, выполненному в виде веревочной, быстро сгораемой монтажной траверсы,снабженной механической системой сброса, которая закреплена к верхнякам крепи, и соединена с механизмом подвески траверсы, выполненным в виде прямоугольного крюка, на который подвешена траверса, опрокидуемая гидравлической системой сброса при действии фронта пламени или ударной волны взрыва. Кроме того, технический результат достигается тем, что по площади средней части гасителя энергии взрыва по его длине равномерно вмонтированы эластичные противопожарные рукава с пламегасящей жидкостью в виде змеевика, концы которого герметично соединены к противопожарному горизонтальному рукаву с форсунками для распыления пламегасящей жидкости, смонтированным по середине длины этого рукава и по его концам. В конструкцию указанного заслона входят сосуды с водой из полиэтиленовой пленки, подвешенные к верхнякам крепи горной выработки перед гасителем энергии взрыва. Срабатывание заслона происходит независимо от того, сформировалась ударная волна аварийного взрыва или действует только фронт пламени. При действии только фронта пламени срабатывание происходит за счет быстро сгораемой траверсы (ее поперечного сечения), закрепленной к крюку. После сгорания поперечного сечения траверсы средняя часть заслона под действием собственного веса принимает рабочее положение вплотную в нахлестку, примыкая к крайним элементам гасителя энергии взрыва. В этом случае гашение пламени взрыва происходит за счет сетчатого заслона и заслон работает как сетчатый огнепреградитель. Действие избыточного давления ударной волны взрыва разрушает сосуды с водой из полиэтиленовой пленки, подвешенные к верхнякам крепи горной выработке и вода диспергируется по 24037 ее площади, кроме того, ударная волна взрыва,действуя на противопожарные рукава,расположенные на гасителе энергии взрыва выдавливают из эластичных рукавов пламегасящую жидкость, причем экспериментально установлено,что скорость распространения волны давления по пламегасящей жидкости в эластичном (капроновом) рукаве с форсунками опережает скорость распространения ударной волны по воздуху горной выработке. Вследствие этого,происходит опережающее срабатывание заслона и гашения взрыва. Анализ существующих технических решений показывает, что новое предложенное устройство отличается от известных избирательностью и автономностью действия, т.е. срабатывает и предотвращает проскок пламени при возникновении аварийных или технологических взрывов из-за опережающего действия диспергированной жидкости за счет самой ударной волны взрыва и гасящей способности сетки. Выдавливаемая ударной волной через форсунки в эластичном противопожарном рукаве жидкость частично гасит энергию аварийного или технологического взрыва, распространяющегося по горной выработке. Известно, что при испарении 1 кг диспергированной воды затрачивается половина энергии, выделяемой при взрыве 1 кг тротила (см. журнал Инженер 1. - М., 1997 г. - На смену стальной броне приходит вода, с. 23), что подтверждается и для условий шахт. Таким образом,предложенный заслон отвечает критериям новизна и существенные отличия. На фиг. 1 изображен заслон для локализации взрывов угольной пыли и газов в горных выработках, продольный разрез на фиг. 2 - Разрез А-А на фиг.1 на фиг 3 - разрез Б-Б фиг. 1 на фиг. 46 представлены узлы - соответствующие фиг.1 на фиг. 7 представлен узелусиления устойчивости стоек рамы по почве выработки, к которым закреплены крайние элементы заслона на фиг. 8-9 представлены узлы - фиг. 3 на фиг. 10 представлен узелфиг. 3. Заслон включает гаситель энергии взрывной волны из металлической сетки,который конструктивно разделен на три части, среднюю и две крайних. Металлическая сетка 1 выполнена с ячейками не более чем 44 мм. Под каждую часть металлической сетки гасителя энергии взрыва подведены усиливающие продольные и поперечные тросы 2,закрепленные равнопрочно между собой и сеткой 1 с одинаковым расчетным шагом. Концы трех частей гасителя энергии взрыва из металлической сетки закреплены к верхняку крепи с помощью отрезков спецпрофиля 3 и хомутов с крепежными элементами 4. Крайние части гасителя энергии взрыва сверху и снизу закреплены равнопрочно при их одинаковой длине при помощи хомутов и отрезков спецпрофиля 3, этими элементами по почве соединены стойки рам в месте крепления заслона, а крайние части гасителя энергии взрыва вплотную прилегают к стенкам выработки через которые возможен монтаж трубопроводов, кабелей и т.п. При этом исключена возможность проскока пламени аварийного взрыва по периметру боковых стенок выработки в месте установки заслона. Верхний конец средней части гасителя энергии взрыва закреплен по аналогии с крайними. Нижний конец средней части гасителя энергии взрыва рассредоточено прикреплен к удерживающим стропам 5, длина которых вдвоебольше высоты выработки, а суммарная прочность одинакова прочности гасителя энергии взрыва. Каждая удерживающая стропа с одинаковыми шагом закрепляется к верхняку крепи через деформируемые элементы 6, например деревянные прокладки, располагаемые между ветвями хомута 7. Причем место закрепления крепежных строп 5 к крепи находится на расстоянии, равном 1,7 высоты выработки, считая от плоскости закрепления гасителя к крепи. Из-за большой длины крепежные стропы уложены -образно и связаны специальным завязочным шнуром 8. Нижний край гасителя в месте закрепления к нему строп 5 подсоединен к механизму опрокидывания, представляющему собой противопожарный рукав 9, наполненный водой с заглушенными торцами длиной, равной ширине сетчатого гасителя энергии взрыва, который вместе с симметрично закрепленными к торцам рукавов 9 полиэтиленовыми быстро сгораемыми веревками 10 представляет собой монтажную траверсу. Монтажная траверса закреплена в верхней точке межравных стяжек при помощи крюка 11. Точка закрепления крюка 11 отстоит от места закрепления гасителя энергии взрыва 1 спецпрофилем 3 на расстоянии не более, чем 1,25 высоты выработки. В этом случае, центральная часть сетчатого заслона гасителя энергии взрыва перекрывает не более 1/3 высоты выработки в исходном положении. По всей площади средней части сетчатого гасителя энергии взрыва превосходящей по площади окно между его крайними частями герметично смонтирован противопожарный рукав 12 с одинаковым шагом в виде змеевика, элементы которого закреплены по площади средней части сетчатого гасителя энергии взрыва крестообразными проволочными скрутками 13. Концы противопожарного рукава 12 герметично и равнопрочно соединены с противопожарным рукавом 14 смонтированным горизонтально вместе перегиба гасителя энергии взрыва на всю его ширину и зафиксированы проволочными скрутами 13. В середине горизонтального рукава 14 вмонтирован металлический трубчатый тройник 15 с форсункой 16. Причем, горизонтальные патрубки тройника 15 герметично и равнопрочно соединены равные по размерам ветви рукава 14, концы рукава 14 в свою очередь герметично и равнопрочно соединены с противопожарным рукавом 12 при помощи металлических прямоугольных уголков с форсунками 16, а вертикальный патрубок тройника 15 герметично соединен с противопожарным эластичным рукавом 17 опережения, заполненным водой, который на 15-20 метров и расположен дальше за местам установки заслона со стороны предполагаемого действия взрыва и подвешен к 3 24037 верхним элементам крепи и закреплен к ним проволочными скрутками 13. Кроме того, по всей площади сетчатого гасителя энергии взрыва подвешены контейнеры 18 с водой к верхней части крепи горной выработки суммарный вес воды от всех подвешенных контейнеров,отнесенный к одному метру квадратному поперечного сечения выработки, в которой установлен заслон, должна быть не менее 100 кг/м 2. К крепежному штырю 11 подведен опережающий противопожарный рукав 17,наполненный водой и закреплен к нему скрутками 13. В месте подвески траверсы к крюку 11 осуществлено прижатие противопожарного рукава 17 к траверсе 10 скрутками 3. Металлические рамы крепи, к которым закреплен сетчатый заслон,дополнительно усилен межрамными стяжками 19 по обе стороны от места крепления сетчатого заслона и строп к металлическим рамам. Дополнительные стяжки связывают не менее 3 рам. Заслон работает следующим образом. Ударная волна взрыва газа и пыли в шахте, распространяясь по горным выработкам, воздействуя на эластичный рукав опережения 17 наполненный водой, срывает траверсу 10 с крюка 11 из-за того, что скорость распространения ударной волны по воде опережает ее действие по воздуху. В случае отсутствия ударной волны сгорает траверса 10. Заслон под действием собственного веса и скоростного напора ударной волны падает на почву выработки,занимает рабочее положение(пунктирная линия фиг. 1), при этом крепежные стропы 5 вытаскиваются из завязочных шнуров 8. Полиэтиленовые емкости, заполненные водой,расположенные над заслоном, падая, разрушаются. Максимальное время, за которое сетчатый заслон занимает рабочее положение, равно 0,06-0,1 секунд. Повышение эффективности гашения энергии взрыва угольной пыли и газа обусловлено высокой прочностью и полусферической формой гасителя взрыва, надежным закреплением его нижней части с помощью строп, а также наличием деформируемых элементов, которые как амортизаторы снижают нагрузку от взрыва в первый момент его взаимодействия с гасителем. Опытная проверка изобретения показала высокую надежность гашения взрывов и быстродействие. Кроме того,диспергирование воды из контейнеров и пламегасящей жидкости из форсунок 16 создает активную жидкостную завесу перед заслоном заблаговременно до подхода фронта пламени, что дополнительно гасит энергию аварийного взрыва. Экспериментально установлено, что после действия одиночного взрыва полностью разрушаются контейнеры с водой. Однако, пламегасящая жидкость остается в эластичных рукавах, и дополнительно поступает с рукава опережения 17,чего достаточно для гашения повторного взрыва. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Заслон для локализации одиночных и повторных аварийных взрывов газа и пыли в шахтах, включающий гаситель энергии взрывной волны, состоящий из металлической сетки с мелкими ячейками, перекрывающий сечение выработки, усиленной в продольном и поперечном направлении металлическими тросами с одинаковым шагом, механизм опрокидывания и механизм спуска, укрепленный на верхняках крепи выработки, тросы, удерживающие стропы и подвешенные сосуды с водой, отличающийся тем,что сетчатый гаситель энергии взрыва конструктивно разделен на три части, две крайние стационарно смонтированы к крепи горной выработки вплотную к ее стенкам, а средняя часть гасителя энергии взрыва выполнена подвижной и по всей ее площади равномерно с одинаковым шагом вмонтированы эластичные противопожарные рукава в виде змеевика, торцы которого равнопрочны и герметично соединены с эластичным отрезком рукава, расположенным в верхней части в зоне перегиба заслона с вмонтированными в рукав форсунками распыления пламегасящей жидкости. 2. 3 аслон по п. 1, отличающийся тем, что средняя часть гасителя энергии взрыва снабжена эластичным противопожарным рукавом опережения с пламегасящей жидкостью, один конец которого соединен с эластичным отрезком рукава,расположенным в верхней части гасителя взрыва в зоне перегиба сетчатого заслона, плотно прилегая к траверсе и крюку ее подвески, второй конец заглушн и вынесен за место установки крюка на 15-20 м в сторону ожидаемого действия взрыва и закреплен к верхним элементам крепи и траверсы. 3. Заслон по п.п. 1-2, отличающийся тем, что в качестве пламегасящей жидкости в эластичных элементах использована вода или раствор водного кальция.

МПК / Метки

МПК: E21F 5/00

Метки: повторных, одиночных, шахтах, взрывов, локализации, пыли, газа, аварийных, заслон

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/6-24037-zaslon-dlya-lokalizacii-odinochnyh-i-povtornyh-avarijjnyh-vzryvov-gaza-i-pyli-v-shahtah.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Заслон для локализации одиночных и повторных аварийных взрывов газа и пыли в шахтах</a>

Похожие патенты