Шахтная взрывоустойчивая перемычка Советский патент 1987 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для гашения взрывов метана и локализации пожаров в выработках, испытывающих интенсивное горное давление .

Цель изобретения - повышение устойчивости шахтной взрывоустойчивой перемычки воздействию ударных воздуш ных волн,

На фиг, 1 изображена шахтная взрывоустойчивая перемычка, установленная в горной выработке, общий вид на фиг, 2 - график действия сил на перемычку в момент локализации взрыва; на фиг, 3 - вакуумный клапан, общий вид.

Шахтная взрывоустойчивая перемычка состоит из эластичных емкостей 1 ббразуемых путем набрызга поролона и заполненных сыпучим материалом 2, в,качестве которого могут быть использованы отбитая горная масса или песок, .Каждая эластичная емкость снабжена вакуумным клапаном 3, который состоит из корпуса 4 с перфорированными отверстиями 5, В корпусе 4 установлен ниппель 6, состоящий из гнезда 7, которые закрывает подпружиненный клапан 8. Корпус 4 снабжен фланцем 9 и патрубком 10 для подсоединения к вакуум-насосу.

Шахтная взрывоустойчивая перемычка в поперечном сечении выполнена в форме двояковогнутой линзы, вогнутые поверхности 11 и 2 которой имеют форму гиперболоидов, с фокусным расстоянием q и Ъ. Кривизна линз выполнена различной. Со стороны ожидаемого взрыва кривизна меньше, чем с противоположной стороны. Для этого минимальную толщину перемычки принимают равной (О,4-0,6)R, где R - радиус выработки. Фокусное полурасстояние со стороны ожидаемого взрыва Q (0,566-0,85)R, с обратной стороны - b (0,9-1,2)R,

Шахтную взрывоустойчквую перемычку сооружают с помощью опалубки (не показана) снизу вверх, Цдя поддержания заданной формы сыпучего материала 2 при возведении подмешивают 3-4% связующего (.глины, цемента, доменного шлака), После схватывания сьшуче- го материала 2 опалубку снимают и наносят на вогнутые поверхности 11 и 12 гибкий воздухонепроницаемый мате20

;

355727

риал, например поролон. Одновременно устанавливают вакуумные клапаны 3. Дпя снижения вероятности разрушения перемычки образуют промежуточные поролонные мембраны 13, После возведения перемычки внутри гибкой оболочки создают вакуум, например, с помощью вакуум-насосов шахтной дегазационной сети (не показаны). В результате форма перемычки фиксируется благодаря действию извне атмосферного давления воздуха.

Шахтная взрывоустойчивая перемыч g ка работает следукщим образом.

При возникновении взрыва газы действуют на вогнутую поверхность 11 , За счет сил Т трения (фиг, 2) перемычка остается на месте. Одновременно возникают силы Р дополнительного подпора (благодаря распорному действию дополнительного объема 14 перемычки, прилегающего к поверхности 12), Эти силы направлены к центру 0

25 симметрии перемычки и содействуют

сохранению ее жесткости. За счет этого перемычка оказывает сопротивление действию взрыва и локализирует его,

В процессе эксплуатации на пере- 30 мычку дейс,твуют интенсивные силы горного давления и дефо-рмируют ее, В результате в теле перемычки возникают линии скольжения, по которым отдельные участки и частицы насып- 35 ного материала 2 перемещаются друг относительно друга. За счет этого обеспечивается любая податливость перемычки (практически ее можно сжать на 30-50% и более) при сох- АО ранении исходной несущей способности. Несущую способность она сохраняет благодаря тому, что основным источником сопротивления являются силы внутреннег о трения в сыпучем матери- 45 але 2, которые постоянно поддерживаются внешним атмосферным давлением при любой степени деформации пере- мычки.

Выполнение nepeN bi4KH в виде двояковогнутой линзы обусловлено тем, что сыпучий материал 2, находяш;ийся в свободном состоянии, после сжатия между.двумя плитам образует несущее жесткое ядро в виде двояковогну- 55 той линзы. Остальная часть сыпучего материала не играет никакой роли в сопротивлении сжатию и может быть удалена. Эта особенность строения перемычки обоснована на закономер50

3

ностях запредельного деформирования твердых тел и, в частности, горных пород в одноосном напряженном состоянии. При этом установлено, что при сжатии изотропный образец разрушается по линиям скольжения, ориентированным под углом 45 к главному нормальному напряжению. Под этим углом и расположена асимптотическая поверхность 15 гиперболлической поверхности 11 (фиг, 2), Такая форма перемычки оптимально сопротивляется действию горн.ого давления. Для дополнительного сопротивления действию взрыва поверхность 12 перемычки имеет асимптотический конус 16 с большим углом, равным около 52 . Диапазон толщины перемычки и фокусных полурасстояний образующих ее поверхностей выбран из условия 10-20% запаса устойчивости.

355727

Фор

мула изобретения

Шахтная взрывоустойчивая перемычка, включающая уложенные в штабель эластичные емкости, заполненные сыпучим материалом, образующие тело перемычки, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости перемычки воздействию ударных воздушных волн, каждая эластич- ная емкость снабжена вакуумным клапаном, установленным со стороны противоположной воздействию ударйой воз- душной волны, при этом тело перемыч- кн в поперечном сечении имеет форму двояковогнутой линзы с разной кривизной, причем поверхность с меньшей кривизной обращена в сторону воздействия ударной воздушной волны .

Изобретение относится к горной пром-ти и м.б. использовано для гашения взрывов метана и локализации пожаров .в выработках. Цель изобретения - повышение устойчивости перемычки воздействию ударных воздушных волн,- Она содержит уложенные в штабель эластичные емкости 1, заполненные сьшучим материалом, образующие тело перемычки. Каждая емкость 1 имеет вакуумный клапан 3, установленный со стороны, противоположной воздействию ударной воздушной волны. Тело перемычки в поперечном сечении имеет форму двояковогнутой линзы с разной кривизной 11 и 12.. . Поверхность с меньшей кривизной 11 обращена в сторону воздействия ударной воздушной волны. Выполнение перемычки в виде двояковогнутой линзы обусловлено тем, что сьшучий материал, находящийся -в свободном состоянии, после сжатия образует несущее жесткое ядро в виде двояковогнутой линзы. В процессе эксплуатации на перемычку действуют силы горного давления, которые деформируют ее, В результате в перемычке возникают линии скольжения, по которым перемещаются отдельные участки и частицы сыпучего материала относительно друг друга. За счет этого обеспечивается податливость перемычки при сохранении несущей способности. 3 ил. (Л 12 , fV . а О- .: ; , .- о А ... -44 L4-ijj4 IJ:) I //Л Нес/по 8зры1а

О

...

,-,.р./.,-:о: , :....ь:-

лО.: , : - --.-О - .

.о:,.:Л-.0:У..-,. ,С,.,,

Ю

,:,.-:-:

;

L5,

О

О

о

- ./f..-.;,.--, :.о...-.Г).-.(. - -0 О--- л Vs .V ...-;;-,:;;

.-. ,-..-p/. t7: - :Л-.0:У..-,. ,С,.,,

,:,.-:-::

. - I .

;.«.. . .. . / V

;

L5,

О

О

о

- -С фиаЗ