способ создания инертной среды

Формула изобретения

Способ создания инертной среды в тупиковой выработке, включающий снижение содержания кислорода рудничной атмосферы изолированного объема призабойного пространства до уровня, исключающего процессы горения и взрыва, отличающийся тем, что снижение содержания кислорода осуществляют нагреванием рудничного воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для проведения горных выработок буровзрывным способом в атмосфере, исключающей процессы горения и взрыва.

Известно создание инертной среды вытеснением рудничной атмосферы в призабойном пространстве азотом, углекислым газом, водяным паром [1, 2]. Недостатки известных способов - необходимость транспортирования в подземных выработках веществ для нейтрализации жидкого азота, твердой углекислоты или перегретой воды, генерирующей пар.

Технической задачей данного изобретения является создание в тупиковой горной выработке инертной среды без применения инертизирующих веществ, используя для инертизации рудничную атмосферу, нагревая которую, снижают содержание кислорода до уровня, исключающего процессы горения и взрыва. Призабойное пространство отделяют от горных выработок перемычкой с лабиринтом у почвы выработки, и изолированный объем заполняют нагретым рудничным воздухом.

Схема способа представлена на фиг. 1; на фиг. 2 - перемычка, на фиг. 3 - боковые элементы перемычки. На фиг.1-3 приняты следующие обозначения: 1 - перемычка, 2 - лабиринт, 3 - воздуходувка, 4 - теплообменник, 5 - шланг, 6 - вышибные листы или плиты, образующие центральную и основную площадь перемычки, 7 - эластичные пластины из пористой резины, одним концом закрепленные в раме по ее периметру, а свободные концы пластин прижаты к поверхности стенок, свода и почвы выработки, 8 - упругие пластины из стеклопластика или эквивалентных материалов (фиг. 3), при нагрузке способные к продольному изгибу, 9 - разборная рама для крепления элементов 6, 7 и 8 перемычки.

Пример применения способа

Бурят шпуры и скважину, образующую дополнительную обнаженную поверхность. Шпуры заряжают взрывчатым веществом, применяя мощные непредохранительные ВВ с высокой детонационной способностью, исключающей выгорания шпуровых зарядов, производят забойку, монтируют взрывную сеть и проверяют ее, после чего в призабойном пространстве создают инертную среду благодаря содержанию кислорода менее 13% по объему, исключающего возможность горения и взрыва.

Для беспрепятственного транспортирования по горным выработкам перемычка выполнена разборной. Собирают раму перемычки и устанавливают ее в 2,0-2,5 м от забоя. Проверяют плотность прилегания к поверхности выработки эластичных пластин из пористой резины и вставляют вышибные элементы в центральной части перемычки - листы из фанеры или плиты из жесткого пенопласта. Места установки вышибных элементов герметизированы полосками микропористой резины. Размещают на почве лабиринт. В последней от забоя секции лабиринта размещают термометр.

Доставленные на вагонетке или волокуше теплообменник и воздуходувку устанавливают в 8-10 м от перемычки. В отверстие в верхней части перемычки продевают конец шланга для подачи нагретого воздуха, образующего инертную среду.

Герметично закрытые кожухом спирали электронагрева теплообменника обеспечивают нагрев рудничного воздуха, подаваемого от почвы выработки, до температуры, снижающей содержание кислорода в призабойном пространстве менее 13%.

При нормальном давлении 760 мм рт.ст. и температуре 200^oC содержание кислорода будет 12% по объему; при повышенном давлении на горизонте глубиной 600 м температура должна быть несколько ниже - 210^oC.

Подаваемый к своду выработки нагретый воздух вытесняет рудничную атмосферу в направлении от свода выработки до ее почвы. Окончание инертизации надежно определяют по температуре выходящего из лабиринта воздуха.

Инертную среду создают напластованием или вытеснением нагретым воздухом холодного, достигаемого при ламинарном режиме подачи, без перемешивания холодного и нагретого объемов.

Убирают термометр из секции лабиринта, уходят на безопасное расстояние или в укрытие и взрывают шпуровые заряды. После взрыва первой серии шпуровых зарядов и выброса в призабойную зону продуктов детонации содержание кислорода будет снижено на порядок, например при взрыве четырех шпуровых зарядов массой по 1 кг будет выброшено 20 м³ (объем газов при температуре 1600^oC) газообразных продуктов, не содержащих свободного кислорода.

Воздушной ударной волной листы или плиты будут выброшены из центральной части перемычки (что обеспечит их многократное использование), рама перемычки, удерживаемая по периметру эластичными пластинами из пористой резины, беспрепятственно сдвинется на небольшое расстояние в направлении распространения воздушных ударных волн, и забой будет доступен для проветривания действующей вентиляцией.

Благодаря скважине для создания дополнительной обнаженной поверхности исключается отброс отбитой горной массы, куски которой могли бы разрушить лабиринт и перемычку.

Основные преимущества способа: возможность создания среды, не способной к горению и взрыву без применения флегматизаторов, ингибиторов и инертных газов - инертизация достигается нагреванием рудничной атмосферы; возможность ведения взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли, мощными непредохранительными ВВ при непременном условии применения невыгорающих ВВ.

Источники информации:

1. Авт. свид. СССР N 796461 МКИ E 21 F 5/00, 1979, БИ N 2, 1981.

2. Авт. свид. СССР N 612048 МКИ E 21 F 5/00, 1974, БИ N 23, 1978.