Способ воздухоизоляции горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам воздухоизоляции горных выработок при отработке месторождений полезных ископаемых в подземных условиях. Способ характеризуется тем, что возведение и герметизация перемычек в горных выработках осуществляется возведением опалубки и доставкой компонентов для образования композиции полимерных материалов. Подача композиции осуществляется из дозирующего устройства к распылителю, который обеспечивает их смешение, транспортирование и распыление в межопалубное пространство. Подача компонентов в дозирующее устройство и к распылителю регулируется задвижками. Перед подачей композиции материалов герметизируемую поверхность существующих перемычек обрабатывают смачивающим составом. Заполнение межопалубного пространства осуществляют послойно рассредоточенным распылением. При этом формирование воздухоизоляционного слоя обеспечивают толщиной, эквивалентной по воздухоизоляционным свойствам толщине вентиляционной перемычки. Технический результат - обеспечение полной воздухоизоляции горных выработок и герметизации поверхностей существующих вентиляционных перемычек, уменьшение материальных и трудовых затрат. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам воздухоизоляции горных выработок при отработке месторождений полезных ископаемых в подземных условиях.

Известны способы изоляции участков, горизонтов и зоны обрушения шахт за счет возведения перемычек (см. авт. свид. 453483, 1278466, 1247558, 1320452, кл. МКИ Е 21 F 5/00, 1/14).

По данным способам воздухоизоляция горных выработок осуществляется возведением перегородок или опалубки с наполнением изолирующим материалом.

Недостатком указанных способов являются высокие трудозатраты при возведении воздухоизоляционных перемычек.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ воздухоизоляции горных выработок, включающий установку опалубки для возведения вентиляционных перемычек в горных выработках, формирование и герметизацию перемычек композицией компонентов путем их добавки в дозирующее устройство и к распылителю, который обеспечивает непосредственно перед подачей в межопалубное пространство их смещение, транспортирование и распыление в межопалубное пространство (см. авт. свид. 1221386, кл. МКИ E 21 F 5/00).

Недостатками указанного способа являются высокие трудовые и материальные затраты, отсутствие полной воздухоизоляции горных выработок и достаточной герметизации поверхностей существующих вентиляционных перемычек.

Подземные (внутренние) утечки-потоки воздуха через герметизирующие подземные вентиляционные сооружения (перемычки, двери, шлюзы и выработанное пространства очистных блоков). Подземные утечки составляют в основном от 20 до 60% поступающего в шахту количества воздуха.

Просачивание воздуха через герметизирующие устройства может происходить как в виде воздушных струй через щели, так и в виде диффузионных потоков через поры в материале конструкций и уплотнений (через засыпку в перемычках, слой шлакобетона, дерево и т.п.).

При существующем способе возведения перемычки очень трудно достичь полной их герметизации. Для уменьшения утечек воздуха через перемычки необходимо своевременно их ремонтировать в процессе эксплуатации, оштукатуривать или покрывать специальными растворами (по прототипу вспененным гипсовым раствором) не только перемычек, но и поверхности кровли и почвы выработки на расстоянии 2-3 м от них герметизировать швы.

Из общей величины подземных утечек, утечки воздуха через выработанное пространство в среднем составляют 45%, через вентиляционные сооружения - 55%.

Единым техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение полной воздухоизоляции горных выработок и герметизация поверхностей вентиляционных перемычек, уменьшение материальных и трудовых затрат.

Шахтовые воздухоизоляционные перемычки предназначены для изоляции старых выработок и отработанной вентиляционной струи от свежей. В зависимости от назначения они могут быть металлические, бетонные, шлакоблочные, насыпные, деревянные и кирпичные.

Для замера фактических утечек воздуха через перемычку применяется косвенный способ, который заключается в том, что на струе воздуха, проходящей мимо перемычки, производится два замера количества воздуха: до выработки с перемычкой Q₁ и после нее Q₂.

Утечки воздуха через перемычку определяются как разность из полученных замеров Q_пер.=Q₁-Q₂, м³/сек.

Шахтные исследования утечек через перемычки показали, что основная часть воздуха (80-90%) просачивается по периметру перемычек в месте их соприкосновения с боковыми породами и меньшая часть через каналы в самой перемычке (швы кладки, промежутки между досками или металлическими листами и т.д.), а также через трещины боковых пород.

Единый технический результат достигается тем, что в известном способе воздухоизоляции горных выработок, включающем установку опалубки для возведения вентиляционных перемычек в горных выработках, формирование и герметизацию перемычек композицией компонентов путем их добавки и подачи в дозирующее устройство и к распылителю, который обеспечивает непосредственно перед подачей в межопалубное пространство их смешение, транспортирование и распыление в межопалубное пространство, композиция компонентов состоит из синтетических полимерных материалов, подачу компонентов в дозирующее устройство и к распылителю регулируют задвижками, перед подачей композиции материалов, герметизируемую поверхность существующих перемычек и опалубки формируемых перемычек обрабатывают смачивающим составом, а заполнение межопалубного пространства осуществляют послойно рассредоточенным распылением, при этом формирование воздухоизоляционного слоя обеспечивают толщиной, эквивалентной по воздухоизоляционным свойствам толщине перемычки.

Обеспечение полной воздухоизоляции горных выработок и герметизация поверхностей существующих вентиляционных перемычек (дверей и т.п.) осуществляется практически на 100% за счет формирования и герметизации перемычек из композиции синтетических полимерных материалов.

Для получения эффективных воздухоизоляционных покрытий, возведения перемычек, герметизации швов, щелей и пустот возможно применение газонаполненных полимеров, позволяющих создать воздухоизоляционный слой непосредственно на поверхности и по периметру готовой перемычки, при возведении опалубки с заполнением пенополиуретаном. Покрытие или возведение перемычки осуществляется методом напыления жестких пенопластов-полиуретанов. Отечественная промышленность выпускает около пяти марок, а также пенопласты полиуретановые на основе изоциануратов, количество выпускаемых в России марок - 12. При нанесении и герметизации поверхностей и возведения вентиляционных перемычек, герметизации швов и пустот, рекомендуются следующие марки пенополиуретана: ППУ-17Н-1, ППУ-17Н-2, Ппу-35ОН, Вилан-405, Изолан-6, Изолан-8, Изолан-8П, Изолан-12, Изолан-14.

Пенопласты ППУ-17Н-1 и ППУ-17Н-2 (ТУ 6-05-221-714-86) применяются для изготовления тепло- и воздухоизоляционных покрытий. Исходные компоненты для получения пенополиуретана: ППУ-17Н-1 состоит из компонента A (А1-17Н-1 или А2-17Н) и компонента Б (полиизоцианат марки Б или Д); ППУ-17Н-2 состоит из компонента А (А1-17Н-2 или А2-17Н) и компонента Б (полиизоцианат марки Б или Д). Получают напылением реакционной композиции при температуре от +30 до -20^oC (табл. 1).

Для герметизации швов, щелей, стыков, пустот и покрытия поверхностей применяется пенопласт ППУ-350-Н. Исходные компоненты для получения: компонент А-А350Н (ТУ 6-05-221-815-87), компонент Б-ПИЦ-Д (ТУ 113-03-29-6-84) или ПИЦ-Б (ТУ 113-03-375-75). Получают на месте методом напыления (табл. 2).

Снижение утечек воздуха через шахтовые перемычки, выработанное пространство очистных блоков в условиях шахт имеет важное значение. Высокая герметичность перемычек, как и других вентиляционных устройств, позволяет полнее использовать поступающий в шахту воздух и облегчает его распределение по участкам, а также имеет значение в экономическом отношении, так как величина утечек воздуха влияет на расход электроэнергии, потребляемой вентиляторами главного проветривания, количество вентиляторов и т.п. Как показали наблюдения, величина подземных утечек на многих шахтах достигает до 50% и более от производительности вентиляторов.

Уменьшение трудовых затрат в 1,8÷2,3 раза и материальных затрат в 1,3÷1,5 достигается тем, что композиция синтетических полимерных материалов подается из дозирующего устройства к распылителю, который обеспечивает их смешение, транспортирование и распыление в межопалубном пространстве (опалубка возводится из досок, металлических листов и т.п.) и герметизация поверхностей существующих перемычек (вентиляционных дверей и т.п.), подача компонентов в дозирующее устройство (соотношение компонентов 1:1,8 или 1: 2,0) и к распылителю регулируется задвижками, перед подачей композиции материалов герметизирующую поверхность и перемычки обрабатывают смачивающим составом (например, водой), заполнение межопалубного пространства осуществляют послойно рассредоточенным распылением, при этом формирование воздухоизоляционного слоя обеспечивается толщиной, эквивалентной по воздухоизоляционным свойствам толщине перемычки (например, деревянной, металлической, кирпичной и т.п.).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема возведения вентиляционной перемычки из композиции полимерных материалов, на фиг. 2 представлен способ формирования воздухоизоляционного слоя из композиции полимерных материалов на поверхности существующей вентиляционной перемычки, а на фиг.3 показана схема герметизации щелей, швов и пустот существующей вентиляционной перемычки (двери и т.п.).

Способ воздухоизоляции горных выработок осуществляется следующим образом (фиг. 1). В горной выработке 1 устанавливается опалубка 2 для формирования вентиляционной перемычки, из оборудования, находящегося на почве горной выработки 1, осуществляется подача компонентов полимерных материалов 5, находящихся в емкостях для компонентов 4, по шлангам 9 в насос 10 и дозирующее устройство 11, а затем по пульпопроводу 12 к пистолету-распылителю 13, который обеспечивает смешение, транспортирование и распыление композиции полимерных материалов в межопалубное пространство опалубки 2. Регулировка объема подачи компонентов 5 в насос 10 по шлангам 9 осуществляется задвижками 6, регулировка объема подачи композиции полимерных материалов 14 по шлангу 9 от насоса 10 к дозирующему устройству 11 осуществляется задвижкой 7. Подача композиции полимерных материалов 14 от дозирующего устройства 11 к пистолету-распылителю 13 осуществляется по пульпопроводу 12, а объем подачи регулируется задвижкой 8. Перед подачей композиции материалов 14, межопалубное пространство опалубки 2 обрабатывают смачивающим составом (водой), заполнение опалубки 2 композицией материалов 14 осуществляется послойно, за счет наборных элементов опалубки 3, рассредоточенным распылением композиции материалов 14 посредством пистолета-распылителя 13 по всей ширине и длине межопалубного пространства опалубки 2. Необходимая толщина воздухоизоляционного слоя 15 формируется за счет наборных элементов опалубки 3.

Способ воздухоизоляции горных выработок за счет формирования воздухоизоляционного слоя из композиции полимерных материалов на поверхности существующей вентиляционной перемычки осуществляется следующим образом (фиг.2). В горной выработке 1 устанавливается опалубка 2 для формирования вентиляционной перемычки, из оборудования, находящегося на почве горной выработки 1 осуществляется подача компонентов полимерных материалов 5, находящихся в емкостях для компонентов 4, по шлангам 9 в насос 10 и дозирующее устройство 11, а затем по пульпопроводу 12 к пистолету-распылителю 13, который обеспечивает смешение, транспортирование и распыление композиции полимерных материалов на опалубку 2. Регулировка объема подачи компонентов 5 в насос 10 по шлангам 9 осуществляется задвижками 6, регулировка объема подачи композиции полимерных материалов 14 по шлангу 9 от насоса 10 к дозирующему устройству 11 осуществляется задвижкой 7. Подача композиции полимерных материалов 14 от дозирующего устройства 11 к пистолету-распылителю 13 осуществляется по пульпопроводу 12, а объем подачи регулируется задвижкой 8. Перед подачей композиции материалов 14, опалубка 2 обрабатывается смачивающим составом (водой), нанесение на опалубку 2 композиции материалов 14 осуществляется послойно, рассредоточенным распылением композиции материалов посредством пистолета-распылителя 13 по всей ширине и длине. Необходимая толщина воздухоизоляционного слоя 15 формируется за счет регулирования объема подачи композиции полимерных материалов 14 задвижкой 8.

Способ воздухоизоляции горных выработок за счет герметизации щелей, швов и пустот существующей вентиляционной перемычки (двери и т.п.) композицией полимерных материалов осуществляется следующим образом (фиг.3). В горной выработке 1 установлена вентиляционная перемычка 16 из оборудования, находящегося на транспортной тележке, осуществляется подача компонентов полимерных материалов 5, находящихся в емкостях для компонентов 4, по шлангам 9 в насос 10 и дозирующее устройство 11, а затем по пульпопроводу 12 к пистолету-распылителю 13, который обеспечивает смешение, транспортирование и распыление композиции полимерных материалов в щели, швы и пустоты перемычки 16. Регулировка объема подачи компонентов 5 в насос 10 по шлангам 9 осуществляется задвижками 6, регулировка объема подачи композиции полимерных материалов 14 по шлангу 9 от насоса 10 к дозирующему устройству 11 осуществляется задвижкой 7. Подача композиции полимерных материалов 14 от дозирующего устройства 11 к пистолету-распылителю 13 осуществляется по пульпопроводу 12, а объем подачи регулируется задвижкой 8. Перед подачей композиции материалов 14 щели, швы и пустоты обрабатываются смачивающим составом (водой), заполнение щелей, швов и пустот перемычки 16 композицией материалов 14 осуществляется послойно, рассредоточенным распылением композиции материалов 14 посредством пистолета-распылителя 13. Необходимая толщина воздухоизоляционного слоя 15 формируется за счет регулирования объема подачи композиции полимерных материалов 14 задвижкой 8.

Способ воздухоизоляции горных выработок прошел экспериментальную проверку на шахте Шерегешского рудоуправления.

На гор. 255 м в горных выработках осуществлено возведение 3 вентиляционных перемычек из пенополиуретана ППУ-17Н-2, предотвращающих утечку воздуха в обрушенное пространство очистных блоков 18, 20 и 21.

На гор. 325 м и 255 м шахты Шерегешского рудоуправления выполнена герметизация швов, щелей и пустот существующих вентиляционных перемычек и дверей в количестве 12 штук пенополиуретаном ППУ-17Н-2, нанесение пенополиуретана осуществлено на существующие деревянные перемычки на гор. 255 м в количестве 7 штук.

По сравнению с прототипом применение заявленного способа воздухоизоляции горных выработок, за счет полной герметизации существующих вентиляционных перемычек (дверей и т. п.) и возведения новых вентиляционных перемычек из пенополиуретана, позволило снизить расход утечек воздуха в целом по шахте на 30%, что позволило улучшить санитарно-гигиенические условия работы трудящихся, снизить нагрузку на вентиляторы местного и общего проветривания. Трудоемкость возведения вентиляционных перемычек из пенополиуретана уменьшилась в 2,0 раза, так как возводимые на шахте перемычки изготавливались из металлических листов, бетона или деревянными.

Формула изобретения

Способ воздухоизоляции горных выработок, включающий установку опалубки для возведения вентиляционных перемычек в горных выработках, формирование и герметизацию перемычек композицией компонентов путем их добавки и подачи в дозирующее устройство и к распылителю, который обеспечивает непосредственно перед подачей в межопалубное пространство их смешение, транспортирование и распыление в межопалубное пространство, отличающийся тем, что композиция компонентов состоит из синтетических полимерных материалов, подачу компонентов в дозирующее устройство и к распылителю регулируют задвижками, перед подачей композиции материалов герметизируемую поверхность существующих перемычек и опалубки формируемых перемычек обрабатывают смачивающим составом, а заполнение межопалубного пространства осуществляют послойно рассредоточенным распылением, при этом формирование воздухоизоляционного слоя обеспечивают толщиной, эквивалентной по воздухоизоляционным свойствам толщине перемычки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5