Способ пневматической закладки выработанного пространства и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E21F15/00 

Изобретение о.носится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений

с пневматичес кд Ьат.падкой выработанного пространства..

Известен способ подачи твердеющей закладки в выработанное пространство под естественным напором, для осуществления которого при большой длине транспортного трубопровода ею оборудуют патрубками или пневмоврезкзми, через которые подается сжатый воздух под давлением.

Недостатком аналога является ограниченная область применения способа по углам падения месторождений и длительное время набора максимальной несущей способности закладочного массива и связанные с этим сложности управления кровлей выработанного пространства.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ пневматической закладки выработанного пространства, включающий установку закладочной машины цикличного действия, монтаж транспортного трубопровода, подготовку выработанного пространства к закладке и подачу закладочного материала отдельными порциями под действием энергии сжатого воздуха.

Недостатком прототипа способа являются повышенные требования к закладочному материалу, особенно к содержанию глинистых пород, наличию влаги, значительное пылеобразование и невозможность регулирования оседания кровли выработанного пространства после закладки.

Известное устройство для пневматической закладки выработанного пространства цикличного действия, выбранное в качестве прототипа, содержит воронку для загрузки закладочного материала, приемную камеру с загрузочным верхним и разгрузочным окнами, воздухопровод, сопло и рабочий трубопровод для разгона и транспортирования закладочного материала.

Недостатком прототипа устройства являются повышенные требования к гранулометрическому составу закладо чного материала с верхним пределом крупности 80 мм, значительное измельчение закладочного материала в процессе разгона и транс- портирования с образованием пыли, повышенный износ рабочего трубопровода и его арматуры.

Целью предлагаемого изобретения является снижение запыленности рудничной атмосферы при укладке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечение возможности управления горным давлением за счет регулирования плавного оседания кровли закладываемого пространства,

Указанная цель достигается тем, что в способе пневматической закладки выработанного пространства, включающем установку закладочной машины цикличного действия, монтаж транспортного трубопровода, подготовку выработанного пространства к закладке и подачу закладочного

материала отдельными порциями под действием энергии сжатого воздуха согласно предлагаемому изобретению, порции закладочного материала подают в виде спрессованных и замороженных отдельностей с

последующим их оттаиванием непосредственно в выработанном пространстве, причем изменение прочности уложенного закладочного материала в процессе оттаивания определяют из выражения:

R,(2-eA%

где R/i - прочность закладочного материала на момент времени г.МПз;

т - текущее время закладочного материала (r O...T), сутки;

Rmax - максимальная прочность закладочного материала на сжатие, МПа Rmax Kin (2,72+ 6): К - эмпирический коэффициент , зависящий от физико-механических свойств

закладочного материала в процессе замораживания;

G - абсолютное значение отрицательной температуры замороженного закладочного материала,град;

т - время, в течение которого температура замороженной закладки достигает температуры окружающей среды, сутки;

А - коэффициент, зависящий от физико- механических свойств закладочного материала (Л О...п2).

Указанная цель достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа, содержащем воронку для, загрузки закладочного материала, приемную камеру с

загрузочным верхним и разгрузочным окнами, воздухопровод, сопло и рабочий трубопровод для разгона и транспортирования закладки согласно предлагаемому изобретению, приемная камера снабжена

пресс-формой, выполненной в виде двух горизонтальных пресс-штампов с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную полость и установленных с возможностыо перемещения вдоль продольной оси камеры, в теле корпуса приемной камеры в месте соединения пресс-штампов размещен канал для подачи хладореагента, а разгрузочное окно размещено в нижней части

корпуса камеры, смещено относительно загрузочного окна по длине камеры и соединено патрубком с рабочим трубопроводом, расположенным под приемной камерой и оснащенным пневматическим соплом,

Именно включение в устройство для реализации способа пресс-формы и ее размещение в приемной камере обеспечивает согласно способу подачу в выработанное пространство порций закладочного матери- ала в виде спрессованных и замороженных отдельностей с последующим их оттаиванием непосредственно в выработанном пространстве. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны меж- ду собой единым изобретательским замыслом.

Сопоставительный анализ с прототи пом показывает, что заявляемый способ имеет следующие отличительные признаки: 1).порции закладочного материала подают в виде спрессованных и замороженных отдельностей; 2) формирование порций осуществляется до их подачи в рабочий трубопровод; 3) формирование порций осу- ществляется на период пневматической закладки; 4) оттаивание порций происходит непосредственно в выработанном пространстве, причем изменение прочности уложенного закладочного материала в про- цессе оттаивания определяют из выражения: Ј

% Rmax (2 - ),(1)

где RЈ- прочность закладочного материала на момент времени г.МПа;

т текущее время размораживания закладочного материала (r O...T), сутки;

Rmax максимальная прочность закладочного материала на сжатие, МПа

Rmax - Kln(2,72 + 0} ;(2)

К - эмпирический коэффициент от фи-. зико-механических свойств закладочного материала в процессе замораживания;

О- абсолютное значение отрицательной температуры замороженного закладоч- ного материала, град;

Т - время, в течение которого температура замороженной закладки достигает температуры окружающей среды, сутки;

А - коэффициент, зависящий от физико- механических свойств закладочного материала (А О...п2).

Поскольку формирование отдельностей закладочного материала происходит при прессовании и замораживании, то их проч- ность в основном зависит от температуры охлаждения порции и в зависимости от нее определяется зависимостью (2). Формирование закладочного массива осуществляется отдельностями, обладающими в начальный момент времени прочностью Rmax. с течением времени уменьшающейся, и в любой момент времени Т может быть определена по эмпирической зависимости (1),

На фиг.1 изображена конструктивная схема цикличного действия для осуществления способа; на фиг, 2 - схема процесса загрузки закладочного материала в приемную камеру; на фиг. 3 - схема процесса формирования спрессованных и замороженных отдельностей; на фиг. 4 - схема процесса загрузки порции закладочного материала в рабочий трубопровод.

Устройство для реализации способа состоит из рабочего транспортного трубопровода 1, снабженного соплом 2. К рабочему трубопроводу через основание 3 присоединена приемная камера 4, снабженная воронкой 5 и пресс-формой, выполненной в виде двух горизонтальных пресс-штампов б и 7 с фасонной торцевой поверхностью, соединенных соответственно со штоками поршней 8 и 9. Соединение пресс-штемпелей друг с другом образует замкнутую герметичную полость, а в теле корпуса приемной камеры в месте соединения пресс-штампое размещен канал 10 для подачи хладореаген- та, В нижней части приемной камеры расположено разгрузочное окно, смещенное относительно загрузочных окон 11 и 12 по длине камеры, и соединено патрубком 13 с рабочим трубопроводом, расположенным под приемной камерой. Под разгрузочным окном 13 установлен весовой контактный датчик 14, а в теле пресс-штампов установлены спирали 15 для подачи токов высокой частоты (см.фиг. 1).

Работа устройства и реализация способа пневматической закладки осуществляется следующим образом.

Порции материала через воронку 5 и загрузочные окна 11 и 12 корпуса приемной камеры загружается в приемную камеру 4 (см.фиг. 2). При перемещении штоков 8 и 9 к центру приемной камеры пресс-штампы 6 и 7 с фасонной торцевой поверхностью прессуют отдельность (см.фиг. 3). Одновременно в канал 10 подается хладореагент. После замораживания отдельности штоки 8 и 9 цилиндров выдвигаются в направлении разгрузочного окна 13 приемной камеры, перемещая при этом сформированную отдельность. Достигнув разгрузочного окна 13, отдельность сбрасывается через разгрузочное окно в рабочий трубопровод 1. Для гарантированного сброса отдельности в рабочий трубопровод по спирали 15 пресс- штампов кратковременно подают ток высокой частоты. При попадании отдельности закладочного материала в рабочий трубопровод срабатывает контактный датчик 14 и сопло 2 в рабочий трубопровод подает сжатый воздух. При этом происходит транспортирование сформированной и загруженной

отдельности в выработанное пространство (см.фиг. 4). После этого пресс-штампы возвращаются в исходное положение (см фиг. 2) и цикл работы устройства повторяется. Для исключения примерзания пресс-штам- лов к приемной камере используется подача токов высокой частоты по спирали 15 Привод пресс-штампов может быть выполнен пневматическим, гидравлическим или электрическим. Управление устройством может осуществляться системой автоматики.

Формула изобретения 1. Способ пневматической закладки выработанного пространства, включающий ус- тановку закладочной машины цикличного действия, монтаж рабочего трубопровода, подготовку выработанного пространства к закладке и подачу закладочного материала отдельными порциями под действием энер- гии сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения запыленности рудничной атмосферы при укладке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечения возможности управления горным давлением за счет регулировки плавного оседания кровли закладываемого пространства, порции закладочного материала подают в виде спрессованных и замороженных отдельно- стей с последуюа им их оттаиванием непосредственно в выработанном пространстве, причем изменение прочности уложенного закладочного материала в процессе оттаивания определяют из выражения

Rmax(2 - eAf) ,

где прочность закладочного материала на момент времени rt МПз;

г- текущее время размораживания закладочного материала (Г О Т), су г;

ЗаклйЗ матер

8

ZZZZZSZ:. Дарение

Порция натеривла

Хлвдоршет $ ю Фиг А

Rmax - максимальная прочность закладочного материала на сжатие, МПа,

Rmax- Kin (2,72+ 6)

К - эмпирический коэффициент, зависящий от физико-механических свойств закладочного материала в процессе замораживания;

О - абсолютное значение отрицательной температуры замороженного закладочного материала, град;

Т - время, в течение которого температура замороженной закладки достигает температурь: окружающей среды, сут;

Л - коэффициент, зависящий от физико- механических свойств закладочного материала в процессе оттаивания, А О...п2.

2. Устройство для пневматической закладки выработанного пространства цикличного действия, включающее ооронкудля загрузки закладочного материала, приемную камеру с загрузочным верхним и разгрузочным окнами,воздухопровод, сопло и рабочий трубопровод длп транспортирования -закладки, отличающееся тем, что приемная камера снабжена пресс-формой, выполненной в виде двух горизонтальных пресс-штампов с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную полость и установленных с возможностью перемещения вдоль продольной оси камеры, в теле корпуса приемной камеры в месте соединения пресс-штампов размещен канал для подачи хладореагента, а разгрузочное окно размещено в нижней части корпуса камеры, смещено относительно загрузочного окна по длине камеры и соединено патрубком с рабочим трубопроводом, расположенным под приемной камерой и оснащенным пневматическим соплом

К

arwdirgutf

SL

Ј-апф шизгаз&о0ои-х

I

аянаи-доу

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства. Цель - снижение запыленности рудничной атмосферы при уклэдке закладочного материала в выработанное пространство и обеспечение возможности управления горным давлением за счет регулировки плавного оседания кроели закладываемого пространства. Способ заключается о подготовке выработанного пространства к закладке, установке закладочной машины цикличного действия, монтаже рабочего трубопровода и подаче закладочного материала (ЗМ) отдельными порциям ч. Порции ЗМ подают в виде спрессоеанш х и замороженных отдельностей с последующим их оттаиванием под действием температуры окружающей среды непосредственно в выработанном пространстве, Закладочная машина содержит рабочий трубопровод 1, снабженный соплом 2 для подачи сжатого воздуха, и соединенную с ним патрубком 13 приемную камеру (ПК) 4. ПК 4 снабжена воронкой 5 и пресс-формой, выполненной в виде двух пресс-штемпелей 6 и 7 с фасонной торцевой поверхностью, образующих при соединении друг с другом замкнутую герметичную полость. В теле корпуса ПК 4 размещен канал 10 для подачи хладореагента. В нижней части ПК 4 расположено разгрузочное окно, смещенное относительно загрузочных окон 11 и 12 по длине ПК 4. Порция ЗМ через коронку 5 и загрузочные окна 11, 12 поступает в ПК 4, где под действием пресс-формы и подаваемого в канал 10 хладореагента преобразуется в прессованную и 33NOpo- женную отдельность. После этого движония пресс-штемпелей 6 и 7 разгрузочному окну отдельность попадает и патрубок 13, да.ее - в рабочий трубопровод 1, откуда под действием сжатого воздуха - в выработанное пространство. Уложенные под кровлю выработанного пространства отдельности при оттаивании постепенно теряют свою прочность, что способствует плавному оседанию кровли. Предложена расчетная формула для определения прочности ЗМ на любой момент времени при оттаивании , 2 с.п.ф-лы, 4 ил. ю С 4 00 А К)

{голс/дшоь/

n/WhOpDtfXQg

2 Мф

IStCSAl

съ

Xh

П