CN1247587A - 使井下作业区通风的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种在矿山巷道中安装隔墙用的方法,该方法包括:在矿山巷道中牢固地固定一个网屏,其网目尺寸为2至24网目,优选地为10至20网目,最好为12至16网目,并在网屏上涂敷灰浆以形成涂层,并继续涂敷灰浆,直到该井巷隔墙不透空气。最好网屏用直径0.010至0.030英寸(0.025至0.075cm)的钢丝制成。灰浆最好为现成使用的灰浆。本发明也提供在巷道中安装隔墙用的一套部件。包括第一部件和第二部件,第一部件是网目尺寸为2至24的网屏,适合于安装在巷道中并接受灰浆且支承该灰浆,第二部件是一种涂敷在该网屏上以形成井巷隔墙的灰浆,最好为现成使用的灰浆。
Description
本发明涉及一种井巷隔墙，一种井巷隔墙的安装方法，以及安装井巷隔墙的方法中使用的一套部件。
井巷隔墙是构造和安置成将新鲜空气引入井巷选定区域中的隔墙或间壁。人员工作区需要合适地通风。为了达到这一目的，要求井巷隔墙不透空气。
井巷隔墙早先用空心混凝土块体制造，或是干式叠置，或是湿法安置，也即胶结就位。通常在井巷隔墙的表面上和各个对接区上外加无孔涂层，以便将其做成不透空气。常用的技术涉及在表面和对接区上用粘结的灰浆涂抹，这种灰浆是以与水混合的波特兰水泥/砂粉混合物为基础的。
灰浆包括用水预先混合的灰浆和在该技术中称作现成使用的灰浆，其使用由于它们不能在无法干燥的潮湿或高湿度条件下固化而受到限制。
美国专利No.5,165,958描述该问题的一种解决方法，并公开一种在潮湿条件下利用一种现成使用的灰浆密封井巷隔墙的工艺，该灰浆由第一组分和第二组分组成，该第一组分包括一种碱金属硅酸盐溶液和一种不起反应的填充剂，而该第二组分基本上是该碱金属硅酸盐的一种反应剂的溶液。
用混凝土块体制造井巷隔墙随后涂敷灰浆既费时间又费力气。该问题在美国专利No.4,096,702中得到讨论，该专利描述一种井巷隔墙，是用钢丝网制成的，并在该钢丝网上涂敷一层灰泥或水泥。
其次，专利申请书No.WO 85/04444描述利用在钢网上喷洒粘结材料来制造井巷隔墙。发明步骤为利用钢缆张紧该网以防止下垂，这种下垂会导致薄浆从钢网脱落。
但是，利用前述方法安装井巷隔墙很费时间，因此非常需要能够减少安装时间。本发明人发现，利用严格的网目尺寸，通过仅从一侧在网上涂敷灰浆，就可制备有效的井巷隔墙。在这些严格的网目尺寸下，当喷涂灰浆时，灰浆能程度很小地穿过网目，由此使用网目很好地埋置在灰浆中，并形成一个有效的井巷隔墙。
在本发明的利用钢网的一个优选实施例中，可以通过仅从一侧喷洒灰浆来制备耐火的井巷隔墙。
根据本发明，一种在矿山巷道中安装隔墙的方法包括：
在矿山巷道中牢固地固定一个2至24目的网屏，优选地为10至24目，最好为12至16目；以及
在网屏上涂敷一种现成使用的灰浆，以在网屏上形成涂层，并继续涂敷灰浆，直到井巷隔墙不透空气。
为了获得不透空气的涂层，涂层的厚度通常至少为1/32英寸(0.08cm)，可方便地至少为1/16英寸(0.16cm)。灰浆涂层的厚度最好在1/4至2英寸之间，虽然也可大于该厚度。
网屏
该网屏用以支承固化时及固化后的灰浆。该网屏可以是下述网中的一种形式。
该网可以是一种穿孔板的形式，例如一种冲有通孔的金属板，或者是一种膨胀金属的形式。
但最好是一种编织网(特别由钢丝构成的网)，因为它易于固定在井巷墙上和地板上，并且因为它可以卷成圆筒形式来供应。
该网屏优选地具有至少150磅/英寸的拉伸强度，更优选地为至少200磅/英寸，最优选地为至少250磅/英寸。
该网可以用塑料制成，例如聚烯烃塑料，如聚丙烯，聚酯或聚酰胺。该网也可以用玻璃纤维或金属如钢制成。
最好该网屏具有足够的网目规格，就是当一个8英尺乘4英尺的网屏以间隔12英寸的固定点固定在井巷中时，在涂敷灰浆之前，按照ASTME72的试验标准，该网屏能承受一个至少为每平方英尺39磅的压力。
灰浆
该灰浆最好是一种现成使用的灰浆，可以方便地是一种非水硬的灰浆，也即通过干燥固化的灰浆。最好该灰浆是非粘结的。现成使用的灰浆是在含有所需量水的密封容器内供给的。该灰浆可以是以硅酸盐为基础的，例如如美国专利No.5,165,958中描述的，或者是一种粘结灰浆，后者含有缓凝剂和聚合物，其量能产生挠性，在使用处与加速剂混合。
该灰浆可以是任何粘结灰浆混合物、喷浆混凝土、喷射水泥浆、任何现成使用的灰浆，或利用非水固化的其它物质如聚酯、环氧树脂、聚氨酯灰浆，或能使敷层符合如MSHA说明的30 CFR子部分D节75、300等等。
可以使用挠性灰浆，如在聚合物的灰浆的总重量基础上包含3到20％(重量计)的挠性灰浆。
该灰浆可以是一种快速固化的灰浆，也可以是能够在潮湿条件下固化的。此类灰浆如美国专利No.5,165,958和5,330,785中所述。
该灰浆可以以待混合的两种组分的形式方便地提供。一种组分可以包括碱性金属硅酸盐溶液和不起反应的填充剂，而第二组分可以是一种碱性金属硅酸盐用的可与水混合的反应剂。
最好该碱金属硅酸盐为钠盐或钾盐，而且最好SiO2对M2O的克分子比为2∶1至约4∶1，其中M代表碱金属，而硅酸盐溶液的固体含量为重量的10％至60％，更好为重量的约30％至40％(其余为水)，最好为约36％。同时，如上所述，可以使用硅酸钾。
如上所述，所用的填充剂应当是不起反应的并与硅酸盐溶液可以兼容，以便提供长期的存放寿命。合适的填充剂为碳酸钙，如石灰石、云母、纤维素纤维和其它增强的不起反应的纤维、粘土、高岭土颜料，以及分散剂。
该可与水混合的或可以溶于水的以形成胶体的反应剂可以是任何弱酸，或水解而释放酸的酸盐或酯或酯混合物。此种酯类可以包括二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯和/或商售的称为D、B、E、的二元酯，它们包括己二酸、戊二酸、丁二酸的甲酯或分子式为R1OOC(CH2)nCOOR2的其它材料，式中R1和R2可以是相同的或不同的烷基，含1至20个碳原子，最好为1-6个碳原子，而n为2、3或4，与甘油或丙二醇一起以增加酯的酸溶性。
灰浆的涂敷
该灰浆可以利用一种合适的泥瓦匠工具如瓦刀用手涂敷。
但是灰浆最好喷涂。可以使用泵来进行喷涂，如一个递增腔泵或活塞泵。
可以利用喷嘴在下述条件下方便地进行喷涂：物料离开喷嘴的速度不大于约150英尺/秒，通常为80至115英尺/秒。这些喷射速度是不用压缩空气时获得的，这样的速度减小了网屏弯由的倾向，由此更易于涂敷。
喷嘴离网的距离通常为2至15英尺，更好地为3至12英尺，最好为4至10英尺。
使用小口径喷嘴如直径约1/8英寸的喷嘴来进行喷涂是方便的。喷嘴可以是狭缝形式，在使用中打开到等于约1/8英寸的口径。最好不使用沙子或粗糙物料。
该泵可以是一种递增腔泵。
灰浆的固化并非在一切情况下都是关键的，虽然最好灰浆会固化。在本发明的一种优选形式中，使用的灰浆在安装地点的条件下固化。
虽然仅从一面喷涂就能获得足够好的井巷隔墙，但如果需要，两面喷涂也属于本发明的范围。当网用易燃物料如聚丙烯塑料制成时，喷涂网屏的两侧面可能是方便的，以便获得耐火的井巷隔墙。本发明的特点是，当网用非可燃材料制成时，仅从一面喷涂就可制备一种耐火的井巷隔墙。
牢固地固定网屏，指的是这样固定网屏，就是使其用作支承而不会由于涂敷在其上的灰浆而下垂或弯曲。
术语“井巷”指任何井下工作区。
术语“井巷隔墙”指包括在井巷中分开或隔开空气流的间壁，它们在美国称为架空支架或井下支架。
术语“不透空气的”与井巷隔墙技术中的通常意义相同。
术语“现成使用的灰浆”指一种不需再添加水的灰浆。在某些情况下，可能需要添加额外的物料如固化剂，也可能再添加水是有利的，但这样做并非是关键的。
网目度量被定义为从钢丝网中心测得的每英寸的网孔数目。
支承结构最好用固定在井巷的顶部和/或地面和/或侧壁(肋板)上的螺栓或类似固定机构来固定和张紧。
网屏利用紧固件或摩擦楔方便地安装在井巷中，这些紧固件固定在井巷顶部或地面或侧壁上，而这些摩擦楔位于支承结构与井巷的顶部和/或地面和/或侧壁之间。
最好是，该网屏用钉子、井下测站钉或类似的固定机构直接固定在井巷顶部和肋板墙上。可以使用附加的粗木条或类似材料来帮助将支承件固定在早先固定的粗木料或直接固定在墙上或顶部上。
另一种方法是，首先固定在井巷壁和/或顶部和/或地面上，用螺栓栓住由粗木料做成的板。而后，预先切割成稍大于矿山巷道尺寸的支承结构用钉子或井下测站钉固定在木料上。
根据本发明的另一方面，提供一套将隔墙安装在矿山巷道中用的部件，该套部件包括第一部件和第二部件，第一部件为一个网目尺寸为2至24目(最好10至20目)的网屏，用于安装在矿山巷道中和接受灰浆并支承该灰浆，而第二部件为灰浆，最好是现成使用的灰浆，用于涂敷到网屏上，以便提供井巷隔墙。
该套部件也可包括其它部件如紧固件。
术语“一套部件”指包括一个保持该网屏和灰浆的包装件或容器。
有必要能够利用一种现成使用的灰浆来制备井巷隔墙，因为这能使操作更快地完成，也因为在许多井巷中缺乏现成可用的水。现成使用的灰浆在密封容器中供给，当涂敷时通过空气干燥而固化。本发明人发现，现成使用的灰浆存在一个问题，就是当将其涂敷在网上以制备井巷隔墙时，存在收缩破裂的危险。本发明的特点是，使用上述严格的网目尺寸，避免了收缩破裂的问题。对于需要不透空气的井巷隔墙，这尤其重要。
本发明由附图例示，其中：
图1是表示本发明的固定在井巷顶部上的井巷隔墙的一部分的垂直图；
图2是表示安置在矿山巷道中的井巷隔墙的前视图；
图3是表示安置在矿山巷道中的井巷隔墙的垂直截面图。图2和图3的画图比例比图1小。
参照图1，一个总的用标号2表示的井巷隔墙包括一个钢网，其上已喷涂灰浆5。钢网4用间隔12英寸的3/4英寸自攻丝螺钉固定在矿山巷道的顶部6上，图中仅用标号8示出一个螺钉。围绕井巷空间的所有四侧都用类似的紧固件保持住网4。灰浆5已从用箭头指示的侧面喷涂，而穿过该网的灰浆示于标号10处。本发明用下述例子说明。
例子1
具有现成使用的硅酸盐基灰浆的钢网
一个模拟巷道的支承框架制造如下：制造一个4英尺乘8英尺的木头框架，其上布置一个网目尺寸14的4英尺乘8英尺的钢丝网，用直径0.020英寸的钢丝编织而成。该支承结构的一侧用Airtite 10-19 HC(一种可从Fosroc国际公司买到的硅酸盐基井巷隔墙化合物)喷涂而产生厚1/2英寸的涂层。灰浆离开喷嘴的速度为80至115英尺/秒，喷嘴离支承结构的距离为约5英尺。灰浆能够在数天后固化和干燥。
仅从一侧喷涂就能得到强度足够大的井巷隔墙。发现灰浆已穿过该钢丝网并积累在网屏的另一侧上，使支承结构中的网被埋置在灰浆中，形成一坚固的井巷隔墙。
不产生收缩破裂。
上述例子的另一优点是，不需要背衬材料来防止灰浆通过网孔。
网目尺寸很关键。如果网目太小，灰浆就穿透不够。如果网目太大，灰浆就穿过网孔。
使用Airtite与同样粘度和厚度的灰浆，网目尺寸应当为12至16。对于粘度较小的灰浆，较小的网目尺寸可能最好，而对于粘度较大的灰浆，较大的网目尺寸可能最好。
测试井巷隔墙承受沉陷的能力如下：将高12英寸和宽12英寸的样品置于压缩试验机中，外加负载(模拟沉陷)，发现能被压缩30％而没有涂层破裂或剥落的任何证据。
按照ASTME119对该例子的井巷隔墙试验了耐火性能，成功地通过了该测试。这很重要，它表明仅从一侧喷涂就可制备一个耐火的井巷隔墙。
例子2
使用粘结灰浆的钢网
一种可从Fosroc公司买到的粘结灰浆Nitocote CM 210与水混合，比例为2248g粉末对522g水。在12英寸乘12英寸的编织钢丝网的一个侧面上手工涂抹1/4英寸厚的涂层。钢丝直径为0.020英寸，网目尺寸为14。样品存放固化一星期。
没有显著的收缩破裂。通过在压缩试验机中外加负载来测试承受沉陷的能力。在微量(小于5％)的沉陷后，冲撞样品导致其中部破裂。
除了用乳胶聚合物乳剂代替水以外，重复例子2。1884g Nitocote CM210粉末与522g Nitocote CM210乳胶聚合物液体混合。在12英寸乘12英寸的编织钢丝网的一侧上手工涂抹1/4英寸涂层，钢丝直径为0.020英寸，网目尺寸为14。样品存放固化一星期。没有发生收缩破裂。然后样品受到上述相同的沉陷测试。样品在负载下弯曲，注意到大于30％的沉陷程度。
该例子表明，对于某些粘结灰浆，通过加入聚合物，灰浆的挠性以及与其一起的承受沉陷的能力增加了。
例子3
具有现成使用的灰浆的钢网
一种预定模拟井巷间隔的结构构造如下：
一个网目尺寸为14而钢丝直径为0.020英寸的编织钢网用间隔1英尺的方头螺栓固定在尺寸为8英尺乘4英尺的矩形木头框架上。钢丝网和框架的组合安置成矩形的较长侧(即8英尺长度)是直立的，并用硅酸盐基的灰浆Airtite喷涂级XTC(该产品可从Fosroc国际公司买到)与固化剂一起喷涂。喷涂仅从一侧进行，灰浆离开喷嘴的速度为每秒80至115英尺，喷嘴离钢网约5英尺。喷涂继续到灰浆厚度积累到1/2英寸。然后结构固化和干燥10天。未观察到收缩破裂。
然后使结构经受如下的垂直四点弯曲试验：将两个4英尺长的端部刚性地保持在一框架中，以便模拟固定在井巷顶部和地面上。该8英尺长的两侧并不固定。在加载框架的中心前面安置一个五顿千斤顶。然后用千斤顶施加负载，负载增加到至少超过39磅/平方英尺。在该数字未观察到破裂或剥落。负载增大到1590磅，该值对应于49.7磅/平方英尺。无论是材料还是坚固系统均无失效。
一种第二结构与上述完全一样地制备和测试。施加1250磅的负载，对应于39.1磅/平方英尺。当材料在施加负载的两个内间隔件位置处撕裂时，该负载在该数字处停止。
一种第三结构与上述一样地制备和测试。施加负载，增大到1770磅的数字，该值对应于55.3磅/平方英尺。在该负载处在网紧固于木材端部上的90度角的角落处形成撕裂。
上述测试的结论是，第一和第三结构很容易超过MSHA所需的39磅/平方英尺的数字，该值是美国工业中的正常主体，而第二结构在该数字之前是满意的。
Claims (15)
1.一种在矿山巷道中安装隔墙用的方法，该方法包括：
在矿山巷道中牢固地固定一个网屏，该网屏由一个尺寸为2至24网目的网构成；以及
在网屏上涂敷灰浆，从而在网屏上形成涂层，继续涂敷灰浆，直到该井巷隔墙不透空气。
2.一种如权利要求1中所述的方法，其特征在于，该网屏的网目尺寸为10至20。
3.一种如权利要求2中所述的方法，其特征在于，该网屏的网目尺寸为12至16。
4.一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，该网屏是一种编织的网。
5.一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，该网用直径0.010至0.030英寸(0.025至0.075cm)的钢丝构成。
6.一种如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，该网用聚烯烃塑料、聚酯、聚酰胺或玻璃纤维制成。
7.一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，该网是利用紧固件或摩擦楔安装的，该紧固件安装在矿山巷道的顶部或地面或侧壁上，而该摩擦楔位于结构支承件与矿山巷道的顶部和/或地面和/或侧壁之间。
8.一套在矿山巷道中安装隔墙用的部件，该套部件包括：
第一部件，是一个网状的网屏，网目尺寸为2至24，适合于安装在矿山巷道中并接受灰浆且支承该灰浆；以及
第二部件，是一种涂敷在该网屏上以形成井巷隔墙的灰浆。
9.如权利要求8中所述的一套部件，其特征在于，该灰浆是一种现成使用的灰浆。
10.如权利要求8或9中所述的一套部件，其特征在于，该灰浆在潮湿条件下能够固化。
11.如权利要求8至10中任何一项所述的一套部件，其特征在于，该灰浆为待混合的两种组分的形式，一种组分由碱金属硅酸盐溶液和不起反应的填充剂组成，而第二组分为碱金属硅酸盐用的可与水混合的反应剂的溶液。
12.一种包括网屏的井巷隔墙，该网屏为具有不透空气的灰浆涂层的网，其网目尺寸为2至24，优选的为10至20，最好为12至16。
13.一种如权利要求12中所述的井巷隔墙，其特征在于，该网是一种编织的钢丝网。
14.一种在矿山巷道中安装隔墙的方法，该方法包括：
在矿山巷道中牢固地固定一个编织钢丝网组成的网屏，网目尺寸为10至20，钢丝直径为0.010至0.030英寸，以及
从喷嘴将一种现成使用的灰浆喷涂在该网屏上，并继续喷涂，直到井巷隔墙不透空气。
15.一种如权利要求14中所述的方法，其特征在于，灰浆从喷嘴喷射的速度为80至115英尺/秒，而喷嘴离网屏的距离为3至15英尺。
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