Защитное покрытие Советский патент 1992 года по МПК E21D11/00 

Ё

Использование: защитное покрытие относится к горной промышленности и может быть использовано при защите горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, от растепления и оттайки в условиях воздействия электромагнитного излучения от энергооборудования, размещенного в подземных выработках. Сущность изобретения, покрытие содержит теплоизолирующий материал с наполнителем изтокопроводящего материала. Теплоизолирующий материал выполнен из пеноасбеста. Наполнитель выполнен в виде угленовых волокон, рэвнорас- пределенных по массе теплоизолирующего материала при определенном соотношении указанных компонентов.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технике и технологии проходки и теплоизоляции горных выработок в массиве многолетнемерзлых пород, и может быть использовано для управления горным давлением в подземных капитальных выработках, пройденных в трещиноватых и пористых мерзлых породах, в условиях воздействия электромагнитного излучения.

Известно изоляционное покрытие, создаваемое по известной технологии, содержащее волокнистый листовой материал, пропитанный синтетической смолой и изолированный эластичной пленкой.

Известно защитное покрытие, состоящее из теплоаккумулирующего и теплоизоляционных слоев, причем в качестве теплоаккумулирующего слоя используют раствор поваренной соли.

Известна теплоизолирующая крепь горных выработок в условиях вечной мерзлоты, включающая несущую конструкцию с размещенными в закрепном пространстве эластичными емкостями в форме эллипсоида вращения, выполненными из химически нейтрального материала, наполненными легкокипящей жидкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является защитное покрытие, содержащее теплоизолирующий материал с наполнителем из токопроводящего материала.

Недостатком защитного покрытия-про- тогипа РВПЯРТГЯ то, что при его использовании в пройденных в многолетнемерзлых породах горных выработках в условиях воздействия электромагнитного излучения от электроэнергооборудования (электрораспределительные подстанции, трансформаторы и другие электрические приборы и оборудование, необходимость расположения которых в горных выработках обусловлена принятой технологией проходки и используемой техникой) происходит интен ч

W 00

О

ч ел

СлЭ

сивное растепление массива многолетне- мерзлых пород. Электромагнитное излучение от действующего энергетического оборудования наводит поверхностные токи в алюминиевой фольге покрытия, что также приводит ко вторичной наводке поверхностных токов в металлической крепи горной выработки, в промороженном токопроводя- щем слое горных пород и ведет к их нагреванию и увеличению ореола оттаивания, что в свою очередь снижает устойчивость обнажений краевых частей массива горных пород. Хлопчатобумажная промороженная ткань и полиэтилен не защищают массив многолетнемерзлых пород от протаивания под воздействием нагретой вихревыми токами алюминиевой фольги.

Цель изобретения - повышение устойчивости горных выработок путем снижения глубины ореола оттаивания многолетней мерзлоты в условиях воздействия электромагнитного излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в защитном покрытии, содержащем теплоизолирующий материал с наполнителем из токопроводящего материала, в качестве теплоизолирующе го материала использован пеноасбест, а в качестве наполнителя - угленовые волокна, равнораспределенные по массе теплоизолирующего материала, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Угленовое волокно3-12

ПеноасбестОстальное

Защитное покрытие содержит теплоизолирующий материал в виде пеноасбеста и наполнитель изугленовых волокон, равно- распределенных по массе пеноасбеста при указанном соотношении ингредиентов.

Угленовые волокна представляют собой карбонизированные углеродные волокна длиной 3-20 мм и сечением от нескольких микрон до десятков микрон с высокими электропроводящими свойствами (0,2 - 1,0 Ом х см). Угленовые волокна указанных параметров используются в заявленном объекте как токопроводящий (или электропроводящий) наполнитель в качестве поглотителя электромагнитных волн, излучаемых технологическим оборудованием и приборами, размещенными в горных выработках, возбуждающих вуглено- вых волокнах слабые (по сравнению с величи- нами, возбуждаемыми, например, в алюминиевых фольгах) поверхностные токи, ведущие к нагреванию волоком.

Пеноасбестовый материал с угленовым наполнителем в указанном соотношении изготавливается следующим образом.

Исходные компоненты гидрофооизиру- ющей эмульсии (жидкость, вода и олеат натрия в пропорции 5:4:1 вес.ч.) смешивают и вводят в эмульгатор, где их перемешивают мешалкой при скорости 3000 об/мин в течение 5-7 мин. При этом для приготовления

5 олеата натрия 13,3 г кристаллического едкого натра растворяют в 500 мл воды, добавляют в раствор 100 - 105 мл олеиновой кислоты небольшими порциями при постоянном перемешивании, подогревают рас0 твор на водной бане в течение 2 - 2,5 ч до растворения осадка и разбавляют раствор водой до объема 1 л.

Готовят асбест, для чего в ножевой смеситель (куттер) загружают 2,4 - 2,6 кг сухого

5 асбеста, 50 л воды и 6,8 кг специального смачивателя или жидкого сульфанола в том же количестве. После обработки в течение 30-40 мин асбеста в куттере изготавливают поглотительный материал, для чего распу0 шенный в куттере асбест, воду и угленовое волокно помещают в бак-смеситель, где смесь перемешивают в течение 5-7 мин после чего, не прекращая перемешивания, вводят в смеситель смачиватель и после 10 - 12

5 мин перемешивания добавляют приготовленную гидрофобизирующую эмульсию.

Полученную смесь перемешивают еще 20-25 мин до получения вспененной однородной массы. Готовую пеномассу с образо0 ванным равнораспределенным по массе теплоизолирующего материала угленовым волокном в соотношении 3- 12 мас.% выливают из смесителя в поддоны, застеленные фильтровальной бумагой или стеклотканью.

5 Поверхность пеномассы в поддонах можно выравнивать с помощью шпателя или придавать ей любую необходимую форму, после чего ее накрывают фильтровальной бумагой. Затем пеномассу сушат, для этого под0 доны с пеномассой устанавливают на полки сушильного шкафа, нагретого до температуры 80°С. Сушку осуществляют в следующем режиме: 1-й час - 80°С; 2-й час - 90°С; 3-й час - 100°С и далее по два часа на каждые

5 10 мм материала покрытия при температуре 110°С.

После сушки пенэмассу подвергают термической обработке, для чего извлекают

0 материал покрытия из поддона, освобожда- ютего от фильтровальной бумаги и стеклоткани и помещают в камеру обжига в один слой, где проводят термообработку при 230-240°С в течение 35 - 40 мин. После термообработ5 ки материал раскраивают на плиты заданных размеров, которыми облицовывают необходимые участки горных выработок. Коэффициент теплопроводности изготовленного таким образом защитного покрытия находится а пределах 0,03 - 0,05 Вт/(м х к).

Объемная масса полученного материала защитного покрытия не превышает 20 кг/м . Структурно полученный материал защитного покрытия представляет собой мелкопористую пеномассу светлосерого цвета с ячейками многогранной формы. Каждая ячейка представляет собой объем, созданный распушенными асбестовыми фибриллами диаметром до 2 мкм. Такая структура достигается описанной тщательной механи- ческой химической распушкой асбестовых фибрилл в водных растворах органических веществ, которые (относится к органическим веществам) после сушки и термической обработки полностью выгорают. Таким образом формируется негорючий, водостойкий, эластичный, теплоизоляционный (особенно для условий электромагнитного излучения) высокопористый легкий углено- вый пеноасбест.

При указанном соотношении угленовых волокон в теплоизолирующем материале поглотитель электромагнитных и СВЧ-волн имеет максимальный коэффициент их поглощения. При содержании угленовых воло- кон в пеноасбесте менее 3 и более 12 мас.% коэффициент поглощения электромагнитных и СВЧ-волн уменьшается, увеличивается их проникновение к экранированным обнажениям краевых частей массива пород, при котором возникает взаимодействие электромагнитных волн с мерзлыми породами, вызывая растепление массива и интенсификацию ореола оттаивания стенок горных выработок,

Работа защитного покрытия заключается в следующем. При облучении покрытия электромагнитным или СВЧ-излучением от работающего в подземных горных выработках электроэнергооборудования происхо- дит перевод энергии электромагнитного излучения в тепловую энергию за счет наведения рассеянных слабых токов в угленовых

волокнах, равнораспределенных по массе

теплоизолирующего материала. Тепловая энергия практически полностью (до 99,9%) гасится пеноасбестовым теплоизолирующим материалом, в котором угленовые волокна являются наполнителем, а вторичная наводка электромагнитных волн от возбужденных угленовых волокон защитного покрытия полностью исключается.

Технология изготовления покрытия позволяет сформировать покрытие любой конфигурации, толщины и формы. Кроме того, из плит защитного покрытия можно легко формировать (вырезать и склеивать) детали для изготовления теплозащитных экранов любого вида, например призматических - в форме полых кубов, параллелепипедов, пирамидальной формы (шиловидное покрытие), т.е. в зависимости от вида и формы поверхности конкретной горной выработки. Использование предлагаемого защитного покрытия позволяет обеспечить уменьшение глубины ореола оттаивания краевых частей горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, от влияния электромагнитного излучения энергооборудования, размещение которого предусмотрено в подземных горных выработках. Формула изобретения Защитное покрытие, содержащее теплоизолирующий материал с наполнителем из токопроводящего материала, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости горных выработок путем снижения глубины ореола оттаивания многолетней мерзлоты в условиях воздействия электромагнитного излучения, в качестве теплоизолирующего материала использован пеноасбест, а в качестве наполнителя - угленовые волокна, равнораспределенные по массе теплоизолирующего материала, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Угленовые волокна 3-12 ПеноасбестОстальное