Способ теплоизоляции горных выработок Советский патент 1991 года по МПК E21D11/38 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению горных вьфабото с в условиях многолетней мерзлоты с применением теп- поизоляции.

Цель изобретения - повышение несущей способности крепи за счет создания равномерного ореола протаивания вокруг выработки,

Из практики эксплуатации горных вьфаботок угольнык шахт известно, что глубина ореола протаивания в кровле выработки в 1,3-1,5 раза больше, чем в боках, и и 1,5-2 раза боль-|е ше, чем в почве, В это же время на рудниках иногда наблюдается обратная зависимость, вызванная тем,.что в кровле, боках и почве выработок залегают породы с различными физическими - характеристиками (льдистостью, тре- иноватостыо, теплопроводностью и р.) которые определяют скорость

ормирования и величину ореола про- таиваяия. Неравномерность ореола про-25 таивания выэмвает и неравиомерность нагрузок на .крепь, что приводит к соэда1Ешю аварийные ситуаций.

Таким образом, оптимальным режимом эксплуатации крепи следует считать режим, когда протаиванив горных ород вокруг крепи будет равномерным остичь этого можно изменением по ериметру выработки процентного со- ержаиия теплоизоляционного заполни- теля - перлита - в перлитобетоне. 35 ричем это изменение определяется эа- висимостыо меяаду коэффициентом теплопроводности перлитобетона С А J,D ) от содерждпия перлита по формуле, полученной экспериментально40

(1)

30

Ayj а + Ьп, BT/M.K

где а, b - коэффициенты, полученные

экспериментально для дан- j кого вида теплоизоляцион- ного заполнителя перлита вспученного, а 1,Aj b -0,013

п - процентное содержание перлитового песка в бетоне, %. Зная коэффициент теплопроводности ерлитобетона, определяют необходимое одержание перлита (%) по выражению

(2) 55

п

(,

Способ осуществляют следующим об- разом. В месте укладки перлитобетона

п

е

5

5 0

0

j

5

устанавливают две емкости. В одной из них готовят обыкновенньй цементный раствор с добавкой обычного песка, в другом - раствор с перлитовым песком. Растворы из обеих емкостей подают насосами к смесителю. Причем поступление их регулируется специаль- устройствами - регуляторами, изменяющими производительность. В . процессе укладки перлитобетона, зная распределения по периметру выработки коэффициента теплопроводности, изменяют содержание перлита в перлитобе - тоне в нужных пределах.

Таким образом, за счет изменения теплофизических свойств теплоизоляционного раствора толщина его по периметру вьфаботки вьтолняется постоянной, а несущая способность крепи повышается,. ./..

Пример На шахте Джебари- кихая имеем выработку, пройденную в породах с различными по периметру льдистостью и коэффициентом теплопроводности. Причем в боках выработки они равны W и д , а в кровле и почве w,j и А 2 (Д коэффициент теплопроводности, Вт/м-К, w - льдис- . тость пород, %), Для обеспечения надежной безопасной эксплуатации крепи необходимо5 чтобы ореол протаива - ния вокруг выработки был равномерен и не превышал 0,5 м от контура выработки вчерне. Обратным тепловым рас четом устанавливаем (использована численная модель определения температурного поля горных пород вокруг выработок различного назначения при наличии фазовых переходов влаги), что -. . при Д, 1,2 Вт/м-К и А2 1,5Вт/м К и W, 6% и wj 20% Термическое сопротивление изоляционного слоя должно быть в боках выработки Н 2 м/Вт К, а в кровле и почве II j 4,2 м /Вт-К. При Ьдинаковом коэффициенте теплрпро- - водности изоляционного слоя, например 0,2 Вт/м К, это означает, что . .толщина крепиJ которая обеспечит про- . таивание не более чем на 0,5 м за . iO,5 г должна быть соответственно 0,4 . и 0,84 м. Здесь принято, что R , где «Р - толщина крепи, м.

Естественно, что такое изменение толщины крепи по периметру допустить нельзя, так как это повлечет увеличение выработки вчерне, чтобы обеспе- . чить кеобходимый просвет, предусмотренный правилами безопасности, для

прохода клети. Из эксперимента иэ- вестно, что коэффициент теплопровод- .ности перлитобетона изменяется в зависимости от содержания перлита в соответствии с фор14улой (1).

Таким образом если содержание перлита равно 0%j то АИЭ Вт/М К, а если перлита 100Z, а простого песка нет , fo A«i 0,1 Вт/М К. g

С целью обеспечения минимальной ТОЛЩИНЫ изоляционного слоя крепи . дпя области с большим термическим j сопротивлением выберем Я ц, 0,1 ,| тогда толщина крепи будет разна

f

4,2-0J - 0,42 м, Пром м«центное содержание перлита для крепи толщиной 0,42 м во втором слое должно быть (см, формулу 2)

n.,..

2ж12/:4г2-1 4 -0,013

g

i

5

Окончательно имеем, что для обеспечения равномерного ореола протаи- вания вокруг рассмотренной выработ- i ки необходимо во втором слое ввести в изоляционный слой 100Z перлитового песка в качестве наполнителя, а .в первый слой

„ . EL/bl2. Oii2/2rl.91 5Х b -0,013

Оставшиеся 8,52 наполнителя заменяют обычным песком.

Формула изобретения

Способ теплоизоляции горных выработок по авт.св. 9 1121446, отличающийся тем, что, с ; . целью повышения несущей способности крепи путем создания равномерного ореола протаивания вокруг выработок содержание заполнителя в теплоизоляционном слое изменяют по периметру вьфаботки пропорционально температуре горных пород по контуру выработки.

Изобретение относится к горной пром-сти, в частности к креплению горных выработок в условиях многолетней мерзлоты с применением тепло- изолйции. Цель - повышение несущей способности крепи путем создания равномерного ореола протаивания вокруг выработок. Для равномерного про- таивания горных пород вокруг крепк по периметру выработки изменяют про центное содержание теплоизоляционного заполнителя - перлита - в перлито бетоне. Изменение производится порционально температуре горных пород по контуру В1)1работки и определяется зависимостью меяду коэффициен том теплопроводности пёрлитбетона от содержания перлита.