Устройство для гашения пламени и энергии ударной воздушной волны

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при подземной разработке полезных ископаемых, и может быть использовано для гашения пламени и энергии ударной воздушной волны (УВВ) при взрывах газа и угольной пыли, а также при ведении взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли. Техническим результатом является упрощение конструкции, выполнение одновременно функции гашения как пламени, так и энергии УВВ и обеспечение безопасного ведения работ на аварийном участке. Для этого устройство содержит эластичные водоналивные емкости, закрепленные на каркасе. При этом оно выполнено в виде ряда последовательно установленных по длине выработки несущих каркасов, каждый из которых помещен под кровлей и закреплен с возможностью перекрытия им поперечного сечения выработки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при подземной разработке полезных ископаемых, и может быть использовано для гашения пламени и энергии ударной волны при взрывах газа и угольной пыли.

Известно устройство для частичной разгрузки изолирующей перемычки от энергии ударной волны и предотвращения воспламенения взрывоопасной атмосферы в выработке, выполненное в виде шпренгельной перемычки, установленной со стороны забоя, в которой равномерно размещают легкоразрушаемые эластичные контейнеры с пламягасящим веществом и устанавливают трубопровод для частичного отвода продуктов взрыва в изолированное пространство между перемычками (авторское свидетельство СССР 994766, кл. Е 21 F 5/00, опубликовано в 1983 г.).

К недостаткам известного устройства следует отнести высокую трудоемкость его возведения и отсутствие доступа в изолированную часть выработки.

Известна также перемычка для гашения ударной волны, содержащая несущие элементы в виде нитей с узлами подвески пленочных емкостей, прикрепленных к кровле, при этом перемычка выполнена в виде отдельных секций, расположенных вдоль выработки по лабиринту с образованием рабочего прохода (авторское свидетельство 1041702, кл. Е 21 F 1/14, опубликовано в 1983 г.).

Основным недостатком известной перемычки является низкая эффективность из-за наличия постоянного свободного прохода.

В качестве прототипа принята перемычка для гашения воздушной ударной волны, содержащая несущий каркас с карманами для размещения водоналивных емкостей из эластичного материала и крепежные элементы для установки каркаса в поперечном сечении горной выработки (авторское свидетельство 754088, кл. Е 21 F 5/00, опубликовано в 1980 г.).

Принцип действия известной перемычки заключается в том, что при взрыве метановоздушной смеси ударная воздушная волна разрушает эластичные сосуды с водой и в сечении выработки образуется водовоздушная среда. При прохождении ударной воздушной волны через каркас и через указанную водовоздушную среду происходит гашение пламени и снижение энергии ударной волны.

К недостаткам известной перемычки следует отнести: исключается возможность прохода в изолированный участок выработки; образующаяся при разрушении сосудов водовоздушная среда имеет небольшую протяженность по выработке и возможен проскок пламени через нее; низкая эффективность гашения энергии ударной воздушной волны, что вызывает необходимость возведения дополнительно громоздких взрывоустойчивых изолирующих перемычек.

Предложено устройство для гашения пламени и энергии ударной воздушной волны, содержащее эластичные водоналивные емкости, закрепленные на каркасе, и элементы крепления каркаса в горной выработке.

Отличием устройства является то, что оно выполнено в виде ряда последовательно установленных в выработке несущих каркасов, каждый из которых помещен под кровлей и закреплен с возможностью полного перекрытия им поперечного сечения выработки. Несущие каркасы могут быть установлены по длине выработки на расстоянии друг от друга не менее длины одного каркаса. Между основными каркасами для повышения эффективности гашения пламени и энергии ударной волны могут быть установлены дополнительные несущие каркасы с водоналивными емкостями. Следующим отличием является также то, что несущий каркас выполнен в виде тросовой сетки, одна сторона которой жестко прикреплена с помощью крепежных элементов к кровле в поперечном сечении выработки, а другая сторона выполнена с возможностью крепления к кровле или почве.

Отличием устройства является также то, что водоналивные емкости в соседних каркасах смещены в шахматном порядке по горизонтали и вертикали.

В период возведения изолирующей перемычки несущие каркасы с водонаполненными эластичными емкостями установлены под кровлей и обе стороны каждого каркаса прикреплены к кровле. В этом положении устройство не мешает проходу по выработке и в тоже время при возникновении взрыва осуществляет гашение пламени. При завершении возведения изолирующей перемычки вторые концы несущих каркасов отсоединяют от кровли и крепят к почве. В этом положении несущие каркасы перекрывают в нескольких местах (по числу каркасов) поперечное сечение выработки и обеспечивают защиту выработки и изолирующей перемычки при взрыве как от пламени, так и от ударной воздушной волны.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано размещение устройства по длине выработки, на фиг.2 - вид несущего каркаса, закрепленного под кровлей выработки, на фиг.3 - вид несущего каркаса при перекрытии сечения выработки.

Устройство для гашения пламени и энергии ударной воздушной волны может быть установлено в горной выработке 1 для защиты от взрыва изолирующей перемычки 2. Устройство содержит несущие каркасы 3, выполненные в виде тросовой сетки. Количество несущих каркасов в устройстве может быть от одного и более. Каждый несущий каркас имеет элементы крепления 4 и 5 для фиксации его под кровлей или в поперечном сечении горной выработки. На каждом несущем каркасе закреплены водоналивные эластичные емкости 6 со смещением в шахматном порядке по горизонтали и вертикали в соседних каркасах. Емкости могут быть закреплены с одной или с обеих сторон несущего каркаса. Количество их определяется емкостью одного сосуда и условием, что плотность водного аэрозоля в зоне действия устройства должна быть не менее 33 кг/м³. При невозможности создания такой плотности с помощью основных каркасов между ними размещают дополнительные каркасы 7, несущие на себе емкости с количеством воды, обеспечивающем достижение указанной нормы.

В период, когда ведутся работы по возведению изолирующей перемычки 2 и имеется необходимость в проходе через зону установки устройства, все или часть несущих каркасов 3 и 7 закреплены под кровлей выработки с помощью элементов крепления 4 и 5. В этом положении каркасы с водоналивными емкостями расположены под кровлей вдоль выработки и являются водяными заслонами, препятствующими распространению пламени в случае взрыва. На завершающей стадии возведения изолирующей перемычки 2, когда отпадает надобность в проходке за перемычку, стороны несущих каркасов, прикрепленные к кровле с помощью элементов крепления 5, отсоединяют от кровли и опускают к почве, перекрывая ими полностью поперечное сечение выработки, а затем элементами крепления 5 фиксируют их на почве выработки. Таким образом, на значительном протяжении (5-15 м) в 5-7 местах поперечное сечение выработки перекрывают несущими каркасами с водоналивными емкостями.

Устройство работает следующим образом. При взрыве пылегазовой смеси пламя и ударная воздушная волна (УВВ) распространяются по выработке до места установки устройства, где происходит разрушение емкостей с водой и образуется среда с содержанием водного аэрозоля не менее 33 кг/м, прерывающая дальнейшее распространение пламени. В результате взаимодействия УВВ с несущими каркасами и средой, обладающими значительным аэродинамическим сопротивлением, происходит гашение энергии УВВ и давление на ее фронте снижается до расчетного допустимого. Устройство можно так же использовать в качестве временной перемычки при ведении взрывных работ, при работе а аварийных участках и т.д.

По сравнению с известными предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, выполняет одновременно функции гашения как пламени, так и энергии УВВ и обеспечивает возможность безопасного ведения работ на аварийном участке.

Формула изобретения

1. Устройство для гашения пламени и энергии ударной воздушной волны, содержащее эластичные водоналивные емкости, закрепленные на каркасе, отличающееся тем, что оно выполнено в виде ряда последовательно установленных по длине выработки несущих каркасов, каждый из которых помещен под кровлей и закреплен с возможностью перекрытия им поперечного сечения выработки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущие каркасы установлены по длине выработки на расстоянии друг от друга не менее длины одного каркаса.

3. Устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными несущими каркасами, установленными между основными.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что несущий каркас выполнен в виде тросовой сетки, одна сторона которой жестко прикреплена с помощью крепежных элементов к кровле в поперечном сечении выработки, а другая сторона выполнена с возможностью крепления к кровле или почве.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что водоналивные емкости в соседних каркасах смещены в шахматном порядке по горизонтали и по вертикали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3