УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УДАРНЫХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН Российский патент 2009 года по МПК E21F17/107 

Описание патента на изобретение RU2364725C1

Изобретение относится к области средств, обеспечивающих повышение уровня безопасности в горной промышленности, и может использоваться для временной изоляции горной выработки и защиты персонала (в том числе, персонала горноспасателей при проведении аварийно-спасательных работ) и рудничного оборудования при воздействии ударных воздушных волн (УВВ).

Известна надувная, эластичная, быстровозводимая, защитная перемычка, выполненная в виде полого торообразного тела, вытянутого в направлении оси выработки, с центральным отверстием, перекрываемым парашютным конусным затвором, которая обеспечивает изоляцию аварийного участка при воздействии УВВ (патент РФ 2153583, МПК E21F 5/00 от 29.07.96 г.).

Известно устройство локализации энергии взрывной волны (патент РФ 2153075, МПК E21F 5/00 от 2.09.96 г.), включающее фильтрующее полотно парусины с разгрузочными окнами, в одном из которых установлена эластичная, замкнутая перекрывающая сечение выработки оболочка, выполненная в виде продольного надувного тела из воздухонепроницаемого материала.

Общим недостатком этих устройств являются трудности их использования при изменении (уменьшении, увеличении) размеров сечения выработки и сложном рельефе стенок выработки.

Известна надувная перемычка (патент РФ 2153074, МПК E21F 5/00 от 19.08.96 г.), выполненная в виде надувного тела из эластичного воздухонепроницаемого материала с запорными клапанами и автономным источником подачи сжатого газа. Ввиду того, что это устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению, оно принято за прототип.

Устройство представляет собой торообразную надувную перемычку с перегородкой, перекрывающей центральное отверстие, оснащенную системой наддува от вентилятора местного проветривания через гибкий воздухопровод с запорными и сбрасывающими избыточное давление клапанами или от автономного источника подачи сжатого газа. Прототипу присущи следующие недостатки:

- ограниченные эксплуатационные возможности, заключающиеся в трудности обеспечения полного перекрытия сечения горной выработки при изменении размера, конфигурации выработки и сложном рельефе стенок;

- трудность обеспечения надежного перекрытия центрального отверстия торообразного надувного тела клапаном при воздействии УВВ;

- применение для наддува торообразной оболочки вентилятора местного проветривания не позволяет создать внутри оболочки высокий уровень избыточного давления, необходимый для плотного прижима тела оболочки к стенкам горной выработки;

- большие объемы и веса такой конструкции надувной перемычки, что создает трудности при доставке и ее монтаже.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом техническом решении, сущность которого заключается в том, что в устройстве для снижения интенсивности ударных воздушных волн, включающем надувную перемычку из эластичного, воздухонепроницаемого материала с запорными клапанами и автономным источником подачи сжатого газа, перемычка выполнена в виде изолированных, ориентированных вдоль горной выработки осесимметричных модулей, состоящих из набора эластичных надувных емкостей-отсеков, при этом модули послойно установлены в поперечном сечении горной выработки, а ось симметрии в каждом последующем слое смещена относительно оси последующего слоя на величину, равную половине шага размещения в модуле надувных емкостей-отсеков.

Надувные емкости-отсеки выполнены в виде призмы с поперечным сечением, соответствующим одной из четырех форм: круглой, треугольной, квадратной или шестигранной формы.

Торцевые поверхности надувных емкостей-отсеков, ориентированные навстречу ударной волне, выполнены в виде одной из трех форм: конической, сферической или оживальной.

Кроме того, надувные емкости-отсеки дополнительно снабжены силовыми чехлами.

Модули, составляющие перемычку, соединены между собой и с контуром горной выработки с помощью силовых элементов, например стренгов.

Предлагаемая совокупность отличительных признаков реализуется за счет использования для формирования надувной перемычки модульных конструкций, состоящих из набора гибких, упругих надувных емкостей-отсеков, объединенных в надувные модули (типа «надувной матрац»). Модули надувные, ориентированные вдоль горной выработки, устанавливаются послойно в перекрываемом сечении и скрепляются друг с другом и по периметру выработки силовыми элементами, например стренгами.

Для обеспечения плотной укладки модулей при послойной их раскладке каждый последующий модуль сдвигается относительно предыдущего на величину, равную половине шага размещения надувных емкостей-отсеков в модуле.

Кроме того, с целью обеспечения более плотной укладки модулей надувных в перекрываемом сечении надувные емкости-отсеки выполнены в виде призмы с поперечным сечением круглой, треугольной, квадратной или шестигранной формы.

При перекрытии горной выработки с помощью модульных конструкций совокупность надувных емкостей-отсеков формирует фронтальную поверхность, с которой взаимодействует ударная воздушная волна. Поэтому для обеспечения эффективного ослабления интенсивности УВВ торцевые (фронтальные к ударной волне) поверхности надувной емкости-отсека выполнены в виде конической, сферической или оживальной формы.

Ударная воздушная волна, воздействуя на перемычку, может разрушать часть надувных оболочек, поэтому для повышения устойчивости таких оболочек надувные емкости-отсеки дополнительно снабжаются силовым чехлом.

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования показали возможность ослабления интенсивности ударных воздушных волн в случае применения эластичных, многомодульных надувных перемычек.

На фиг.1 показан вариант размещения устройства в сечении горной выработки. На фиг.2 показаны модуль надувной и надувная емкость-отсек.

Устройство для снижения интенсивности ударных воздушных волн в горной выработке включает надувные емкости-отсеки 1, из которых формируются модули надувные 2, размещаемые послойно в перекрываемом сечении горной выработки 3. Модули надувные 2 соединяются между собой силовыми элементами 4, например стренгами, кроме того, каждый модуль 2 скрепляется силовыми элементами 4 с боковыми стенками выработки 3, а верхний и нижний модули 2 скрепляются с кровлей и почвой выработки 3.

Надувная перемычка реализуется следующим образом. В перекрываемом сечении горной выработки 3 укладываются друг на друга модули надувные 2 («матрацы») и соединяются между собой силовыми элементами 4. Количество модулей 2, размещаемых в сечении выработки 3, и размеры модулей (т.е. число надувных емкостей-отсеков 1 в модуле 2), а также порядок укладки модулей 2 определяется с учетом размеров и формы перекрываемого сечения. Так, например, для перекрытия сечения площадью F=7,5 м2 (диаметр ~3,1 м) достаточно 5 модулей надувных, уложенных снизу вверх в следующем порядке: один модуль из 7-и надувных емкостей (элементов), два модуля из 8-и элементов, один 7-и элементный модуль и один 6-и элементный модуль. Диаметр надувной емкости-отсека равен 53 см.

После укладки модулей 2 осуществляют одновременный наддув надувных емкостей 1 от источника сжатого газа. Для предотвращения утечки газа каждый надувной элемент 1 оснащен обратным клапаном 5, в качестве которого может быть использован автомобильный ниппель. В качестве источника давления могут быть использованы либо баллоны высокого давления, либо газогенерирующие устройства.

Фрагмент более плотной укладки модулей 2 в горной выработки показан на фиг.2 на примере надувных емкостей-отсеков с поперечным сечением квадратной формы. Остальные варианты исполнения надувных емкостей укладываются по аналогии.

Для обеспечения дополнительной защиты надувных емкостей-отсеков 1 при взаимодействии с УВВ и с поверхностью горной выработки они (надувные емкости) помещаются в силовую оболочку 6.

В процессе наддува надувных емкостей-отсеков 1 нижний и верхний модули 2 скрепляются с кровлей и почвой горной выработки 3.

Одновременный наддув надувных емкостей-отсеков позволяет за счет незначительной деформации эластичных оболочек при их взаимодействии между собой и со стенками выработки перекрыть сечение выработки даже с учетом сложного рельефа ее стенок и коммуникаций, размещаемых на стенках (трубопроводы, воздуховоды, кабели и др.).

При создании в надувных емкостях-отсеках 1 достаточно большого внутреннего давления (Ризб>0,3 кгс/см2) и введении небольшой избыточности числа надувных емкостей возникает эффект «распирания» тела перемычки в перекрываемом сечении и обеспечивается плотный прижим оболочек друг к другу и к поверхности выработки по всему периметру (без щелей). Высокое давление наддува модулей повышает силы сцепления тела перемычки с контуром выработки и усилия, требующиеся для сдвига всей перемычки при воздействии УВВ.

Ударная воздушная волна, распространяясь по горной выработке, взаимодействует с телом модульной перемычки и за счет упругой деформации оболочек (из которых состоят модули) теряет свою энергию.

Использование предлагаемого устройства для снижения интенсивности ударных воздушных волн позволяет:

- повысить уровень безопасности ведения горноспасательных работ при ликвидации аварийных ситуаций;

- обеспечить мобильность формирования надувной перемычки за счет модульного принципа построения конструкции перемычки, что позволяет доставлять ее малыми (по весу и объему) частями к месту установки;

- обеспечить надежную герметизацию выработок любого сечения со сложным рельефом стенок;

- улучшить эксплуатационные возможности, т.к. за счет использования ограниченного набора типо-размеров модулей надувных (количества надувных элементов в модуле) представляется возможность обеспечить перекрытие поперечного сечения различных размеров и конфигураций;

- обеспечить высокую технологичность изготовления модульной перемычки в серийном производстве.

Таким образом, обоснование возможности реализации предлагаемого устройства для снижения интенсивности ударных воздушных волн подтверждается всей совокупностью признаков, приведенных в описании, принципом действия и чертежами.

Похожие патенты RU2364725C1

название год авторы номер документа
"Шахтная взрывоустойчивая перемычка "Лотос" 1991
  • Бойко Владимир Александрович
  • Анцыгин Юрий Григорьевич
  • Шибка Николай Васильевич
  • Ищенко Александр Степанович
  • Микрюков Сергей Борисович
SU1807216A1
НАДУВНАЯ ПЕРЕМЫЧКА 1996
  • Чуприков А.Е.
RU2153074C2
ВРЕМЕННАЯ ЗАЩИТНАЯ ПОРОДНАЯ ПЕРЕМЫЧКА 2004
  • Григоренко Е.С.
  • Галушко М.М.
  • Савчук А.Д.
  • Лазарев А.Н.
  • Шнитковский А.Ф.
RU2249114C1
СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ 2009
  • Син Александр Филиппович
  • Черных Александр Викторович
RU2404365C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ ВРЕМЕННОЙ ПОРОДНОЙ ПЕРЕМЫЧКОЙ 2003
  • Григоренко Е.С.
  • Галушко М.М.
RU2236598C1
Временная защитная породная перемычка 2019
  • Коновалов Владимир Борисович
  • Дружинин Петр Владимирович
  • Сергеев Владислав Владимирович
  • Галушко Михаил Михайлович
  • Савчук Николай Александрович
RU2726823C1
СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ УДАРНЫХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ 1996
  • Лагутин В.И.
  • Чуприков А.Е.
  • Смирнов О.В.
RU2153583C2
Шахтная перемычка 1981
  • Ошмянский Игорь Брониславович
  • Лапшин Александр Егорович
  • Лысов Леонид Анатольевич
SU985315A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ УДАРНЫХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН 2007
  • Вохмянин Василий Васильевич
  • Ганиев Юрий Худыевич
  • Осипов Олег Сергеевич
  • Шимарев Станислав Константинович
  • Красенков Геннадий Иванович
  • Третьяков Павел Валерьевич
RU2373490C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПЛАМЕНИ И ЭНЕРГИИ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ 2002
  • Горбатов В.А.
  • Субботин А.И.
  • Игишев В.Г.
  • Попов В.Б.
  • Игишева А.А.
  • Васенин И.М.
RU2215876C1

Реферат патента 2009 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УДАРНЫХ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН

Изобретение относится к области средств, обеспечивающих повышение уровня безопасности в горной промышленности, и может использоваться для временной изоляции горной выработки и защиты персонала. Техническим результатом является повышение уровня безопасности ведения горноспасательных работ при ликвидации аварийных ситуаций, обеспечение мобильности формирования надувной перемычки и надежной герметизации выработок любого сечения со сложным рельефом стенок. Устройство включает надувную перемычку из эластичного, воздухонепроницаемого материала, снабженную запорными клапанами и автономным источником подачи сжатого газа. Перемычка выполнена в виде изолированных, ориентированных вдоль горной выработки осесимметричных модулей, состоящих из набора эластичных надувных емкостей-отсеков. При этом модули послойно установлены в поперечном сечении выработки, а ось симметрии в каждом последующем слое смещена относительно оси предыдущего слоя на величину, равную половине шага размещения в модуле надувных емкостей-отсеков. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 364 725 C1

1. Устройство для снижения интенсивности ударной воздушной волны в горной выработке, включающее надувную перемычку из эластичного, воздухонепроницаемого материала, снабженную запорными клапанами и автономным источником подачи сжатого газа, отличающееся тем, что перемычка выполнена в виде изолированных, ориентированных вдоль горной выработки осесимметричных модулей, состоящих из набора эластичных надувных емкостей-отсеков, при этом модули послойно установлены в поперечном сечении выработки, а ось симметрии в каждом последующем слое смещена относительно оси предыдущего слоя на величину, равную половине шага размещения в модуле надувных емкостей-отсеков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что надувные емкости-отсеки выполнены в виде призмы с поперечным сечением, соответствующим одной из четырех форм: круглой, треугольной, квадратной или шестигранной.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что торцевые поверхности надувных емкостей-отсеков, ориентированные навстречу ударной волне, выполнены в виде одной из трех форм: конической, сферической или оживальной.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что надувные емкости-отсеки дополнительно снабжены силовыми чехлами.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что модули, составляющие перемычку, соединены между собой и с контуром горной выработки с помощью силовых элементов, например стренгов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2364725C1

НАДУВНАЯ ПЕРЕМЫЧКА 1996
  • Чуприков А.Е.
RU2153074C2
Надувная перемычка 1981
  • Жанбатыров Арун Анварович
  • Шепелев Семен Федорович
  • Стаханов Алексей Николаевич
  • Калиев Серик Аманович
  • Селиванов Геннадий Иванович
  • Мун Владимир Максимович
SU968478A1
Перемычка для перекрытия горных выработок 1978
  • Саенко Виктор Фомич
  • Абдульманов Ильшат Гаязович
SU715808A1
Перемычка для перекрытия горных выработок 1986
  • Некрасовский Яков Элькович
  • Овчаренко Григорий Васильевич
  • Борисов Алексей Алексеевич
SU1382981A1
УСТРОЙСТВО ЛОКАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ 1996
  • Чуприков А.Е.
  • Лагутин В.И.
  • Гуттер А.А.
  • Гильденберг А.И.
RU2153075C2
Устройство для управления запорными органами оросительной системы 1986
  • Микаелян Ваник Гайкович
  • Микаелян Гайк Ваникович
SU1442139A1
US 4036024 А, 19.07.1977
US 3948057 А, 06.04.1976.

RU 2 364 725 C1

Авторы

Вохмянин Василий Васильевич

Ганиев Юрий Худыевич

Красенков Геннадий Иванович

Осипов Олег Сергеевич

Третьяков Павел Валерьевич

Даты

2009-08-20Публикация

2007-11-20Подача