PL213873B1 - Tama górnicza przeciwwybuchowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest tama górnicza przeciwwybuchowa stosowana w szczególności w górnictwie podziemnym przy izolowaniu miejsc potencjalnego zagrożenia wybuchem gazów, bądź stref pożarowych.

Z praktyki górniczej znane są tamy przeciwwybuchowe o konstrukcji zróżnicowanej co do pewnych elementów, lecz generalnie opartej na wspólnych, podstawowych założeniach. Tamy takie posiadają na końcach zawarcia oparte pewnie o skały wokół wyrobiska i wsparte znanymi ryglami, między którymi to zawarciami patrzeń wypełniona jest materiałem izolującym. Materiał izolujący może mieć postać korka z materiału podsadzkowego, odpowiednio długiej strefy z worków napełnionych materiałem izolującym, na przykład piaskiem, a nawet odpowiednio długich stref ze spoiw szybkowiążących. Stosowane jest również wewnętrzne zbrojenie tamy przeciwwybuchowej, polegające na wykonywaniu przegród z siatki metalowej, bądź tworzywowej, współpracujących z odrzwiami obudowy chodnikowej podporowej bądź też z dodatkowo wykonanymi zakotwieniami stropu i ociosów wyrobiska chodnikowego na odcinku między zawarciami. Tamy przeciwwybuchowe zazwyczaj wyposażone są w przepusty odpowiednio zamykane i zabezpieczane, a także elementy instalacji pomiarowej i odwadniającej. Konstrukcje takich tam zostały przedstawione w wydawnictwie Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego w Bytomiu zatytułowanym „Sposoby wykonywania tam izolacyjnych przeciwwybuchowych”, Bytom, styczeń 2006 r.

Znane są również, przykładowo ze zgłoszenia polskiego wynalazku P-379066 zawarcia tamowe o takiej konstrukcji, w których segmentowe stojaki rurowe tamy przeciwwybuchowej połączone są poprzecznymi ryglami za pomocą złącz obrotowych, a od wewnątrz konstrukcja rurowa zawarcia pokryta jest elastyczną siatką z płótnem podsadzkowym. Przestrzeń między zawarciami wypełniona jest szybko tężejącym spoiwem, tworzącym korek tamowy. Podobna konstrukcja przedstawiona jest w opisie patentowym RU 2 190 100.

Znane jest także, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 180978 zbrojenie tamy przeciwwybuchowej, wykonane w jej wnętrzu, w którym na obrysie odrzwi obudowy łukowej ma na całym jej obwodzie zamocowany pierścień zbrojeniowy wystający prostopadle do wnętrza przestrzeni tamy. Zbrojenie to stanowi obwodowe wsparcie dla szybko tężejącego spoiwa mineralnego, korzystnie na bazie cementu wysokoglinowego. Pierścień zbrojeniowy może być wykonany z elementów siatki stalowej, bądź też zamiennie z kotwi promieniście i równomiernie rozmieszczonych na obwodzie wyrobiska.

Zawarcia tam przeciwwybuchowych mogą mieć również konstrukcję, znaną na przykład z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-359294, gdzie mają one postać kratownicy wykonanej z lin lub kotew, które są mocowane rozdzielnie z kotwiami usytuowanymi w stropie, spągu i ociosach wyrobiska. Utworzoną w ten sposób kratownicę opina się w celu wzmocnienia wykładziną z siatki górniczej, którą obciąga się materiałem uszczelniającym.

Znane konstrukcje tam przeciwwybuchowych muszą mieć tak osadzone zawarcia, oraz tak wypełnioną przestrzeń wewnętrzną między zawarciami, aby wybuch gazów, bądź powiązany z nim wybuch pyłu węglowego nie zniszczyły tamy i nie otwarły połączenia atmosfery w wyrobiskach kopalnianych z atmosferą w strefie odciętej tamą. Jest to związane z koniecznością wykonywania obydwóch zawarć o bardzo mocnej konstrukcji i w specjalnie przygotowanych miejscach wyrobiska chodnikowego, co połączone jest z bardzo dużymi nakładami robocizny i materiałów, a więc w konsekwencji wysokimi kosztami wykonania. Ponadto niezbędnym jest wykonanie korka tamowego o stosunkowo znacznej długości, aby możliwym było przejęcie i rozproszenie energii fali uderzeniowej ewentualnego wybuchu, działającej na tamę przeciwwybuchową, co w warunkach dołowych stwarza zawsze problemy lokalizacyjne.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji tamy górniczej przeciwwybuchowej, aby możliwym stało się znaczne obniżenie pracochłonności budowy tamy przy jednoczesnym zapewnieniu jej prawidłowej pracy, przy ograniczonej długości korka tamowego i zachowaniu pełnego bezpieczeństwa w wyrobiskach chronionych tamą przeciwwybuchową.

Istota tamy według wynalazku polega na tym, że w przestrzeni między zawarciami wykonane są wewnętrzne strefy/z których każda wypełniona jest materiałem izolującym o dobranej, innej niż w strefach sąsiednich, wytrzymałości mechanicznej na ściskanie.

Ze względów wykonawczych korzystnym jest, gdy każda ze stref z materiałem izolującym ograniczona jest z dwóch stron zamykającą konstrukcją nośną.

PL 213 873 B1

Najprostszym jest, gdy konstrukcja nośna każdej strefy zbudowana jest z siatki metalowej.

Możliwym jest również wykonanie ograniczenia stref z siatki z tworzywa antystatycznego.

Najlepsze rozgraniczenie stref uzyskuje się wtedy, gdy konstrukcja nośna z siatki pokryta jest stosunkowo gęstą tkaniną, przykładowo płótnem wentylacyjnym.

Najbardziej pożądanym jest takie wykonanie tamy przeciwwybuchowej, w którym poszczególne wewnętrzne strefy wypełnione są tworzywową pianą konstrukcyjną, przy czym wytrzymałość mechaniczna tej piany w poszczególnych wewnętrznych strefach jest zróżnicowana i wzrasta w kierunku od zawarcia zlokalizowanego po stronie potencjalnego zagrożenia do drugiego zawarcia zlokalizowanego po stronie chronionych wyrobisk.

W takim przypadku najlepiej jest, gdy między zawarciami są trzy wewnętrzne strefy wypełnione tworzywową pianą konstrukcyjną, przy czym wytrzymałość mechaniczna w następnych strefach, licząc od sąsiadującej z zawarciem skierowanym od strony potencjalnego zagrożenia, wzrasta dwukrotnie w stosunku do poprzedniej w kolejności.

Najprostszym rozwiązaniem przy takiej budowie tamy jest wykonanie zawarcia zlokalizowanego po stronie potencjalnego zagrożenia w postaci zawarcia o lekkiej konstrukcji.

Możliwym jest również takie wykonanie tamy, w którym wewnętrzne strefy wypełnione są tworzywową pianą konstrukcyjną z takim rozłożeniem wytrzymałości mechanicznej w poszczególnych strefach, że wytrzymałość ta jest największa przy obydwóch zawarciach i maleje sukcesywnie w strefach zlokalizowanych coraz bliżej środka długości tamy.

Zasadniczą zaletą tamy według wynalazku jest to, że wypełniający ją między krańcowymi zawarciami materiał izolacyjny ułożony w wewnętrzne strefy, z których każda ma dobieraną wytrzymałość mechaniczną, działa jak następujące po sobie strefy zgniotu przejmujące ze wzrastającym oporem i rozpraszające energię fali uderzeniowej ewentualnego wybuchu w przestrzeni zamkniętej tamami. Sprzyja takiemu działaniu tamy odpowiednie, korzystne rozgraniczenie stref o zróżnicowanej wytrzymałości mechanicznej, a także odpowiednie kolejne usytuowanie stref o zmieniającej się wytrzymałości mechanicznej. Trzeba tutaj zauważyć, ze w najbardziej pożądanym wykonaniu wytrzymałość mechaniczna materiału izolującego w poszczególnych strefach wzrasta w kierunku przestrzeni chronionej, a więc samo zawarcie od strony potencjalnego zagrożenia może być wykonane jako konstrukcja lekka, znacznie łatwiejsza w wykonaniu i zdecydowanie tańsza. Podstawową zaletą zaś jedno, lub dwu komponentowego tworzywa używanego w postaci piany konstrukcyjnej do wypełniania wewnętrznych stref tamy jest zasadnicza łatwość tworzenia piany i jej lokowania w miejscu przeznaczenia. Sama modyfikacja otrzymywanej piany konstrukcyjnej pod względem jej wytrzymałości mechanicznej jest bardzo prosta i polega głównie na zmienianiu zawartości składników w komponencie, z którego jest tworzona.

Dodatkową zaletą takiego środka tworzywowego jest jego anty statyczność pozwalająca na wykorzystanie piany w górnictwie podziemnym, a także odporność na działanie wysokich temperatur i płomienia.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie przedstawiono schematycznie tamę górniczą przeciwwybuchową wykonaną w wyrobisku chodnikowym.

Wyrobisko chodnikowe 1, w którym wybudowana jest tama przeciwwybuchowa 2, zabudowane jest typową podporową obudową łukową 3. Z jednego końca, od strony chronionych wyrobisk, w wyrobisku chodnikowym 1 zabudowane jest zawarcie 4 z zastrzałami 5, natomiast z drugiego końca wykonane jest drugie zawarcie 6 o konstrukcji lekkiej, składające się z kratownicy z lin zamocowanych do obwodowo rozmieszczonych kotwi 7, siatki metalowej i płótna podsadzkowego. Pomiędzy zawarciami 4 i 6 przestrzeń wyrobiska chodnikowego 1 wypełniona jest materiałem izolującym 8, 8', 8” w postaci antystatycznej piany konstrukcyjnej, umieszczonej w trzech zlokalizowanych obok siebie strefach 9, 9', 9”. Wytrzymałość mechaniczna piany 8, 8', 8” w każdej ze stref 9, 91, 9” jest inna, przy czym jest tak skomponowana, ze najniższą wytrzymałość mechaniczną ma piana 8” w strefie 9” leżącej bezpośrednio przy zawarciu 6 skierowanym w stronę potencjalnego wybuchu, w strefie 9' wytrzymałość mechaniczna piany 8' jest większa, a największa wytrzymałość mechaniczna piany 8 występuje w strefie 9, przylegającej do zawarcia 4 zlokalizowanego od strony wyrobisk chronionych. Poszczególne strefy 9, 9', 9” rozdzielone są konstrukcją nośną 10, zbudowaną z rozmieszczonych obwodowo w wyrobisku chodnikowym 1 kotwi 7 powiązanych z lin, oraz z siatką metalową i płótnem podsadzkowym. Tama przeciwwybuchowa wyposażona jest w nie narysowane przepusty oraz elementy instalacji pomiarowej i odwadniającej.

Claims (9)

1. Tama górnicza przeciwwybuchowa, przeznaczona do podziemnych wyrobisk chodnikowych i posiadająca na obydwóch swych zakończeniach czołowych rozparte w chodniku zawarcia, między którymi przestrzeń wyrobiska zapełniona jest materiałem izolującym współpracującym z dodatkowym wewnętrznym zbrojeniem wzmacniającym i/lub kotwiami osadzonymi w stropie, względnie w ociosach wyrobiska chodnikowego na odcinku tamy, przy czym jako materiał izolujący wykorzystuje się również spoiwa piankowe o własnościach antystatycznych, a opcjonalnie tama wyposażona jest w odpowiednie przepusty oraz elementy instalacji pomiarowej i odwadniającej, znamienna tym, że w przestrzeni między zawarciami (4, 6) tama (2) posiada wewnętrzne strefy (9, 9', 9”), z których każda wypełniona jest materiałem izolującym (8, 8', 8”) o dobranej wytrzymałości mechanicznej.

2. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że każda ze stref (9, 9', 9”) ograniczona jest z dwóch stron zamykającą ją konstrukcją nośną (10).

3. Tama według zastrz. 2, znamienna tym, że konstrukcja nośna (10) ma postać siatki metalowej.

4. Tama według zastrz. 2, znamienna tym, że konstrukcja nośna (10) ma postać siatki z tworzywa antystatyzowanego.

5. Tama według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że na konstrukcji nośnej (10) zamocowana jest powłoka z tkaniny, zwłaszcza z płótna podsadzkowego.

6. Tama według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że strefy (9, 9', 9”) wypełnione są tworzywową pianą konstrukcyjną (8, 8', 8”) o wytrzymałości mechanicznej wzrastającej w kierunku od zawarcia (6) skierowanego w stronę zagrożenia do drugiego zawarcia (4).

7. Tama według zastrz. 6, znamienna tym, że w przestrzeni między zawarciami (4, 6) ma trzy strefy (9, 9', 9”) wypełnione tworzywową pianą konstrukcyjną (8, 8', 8”), przy czym wytrzymałość mechaniczna piany (8, 8', 8”) w poszczególnych wewnętrznych strefach (9, 9', 9”) wzrasta w kierunku od zawarcia (6) zlokalizowanego od strony zagrożenia tak, że wytrzymałość mechaniczna w następnej strefie (9, 9', 9”) jest w przybliżeniu dwukrotnie większa, niż w poprzedzającej ją strefie (9, 9', 9”).

8. Tama według zastrz. 6, znamienna tym, że zawarcie (6) zlokalizowane od strony potencjalnego zagrożenia wybuchem jest zawarciem o konstrukcji lekkiej.

9. Tama według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że strefy (9,-91 9”) wypełnione są tworzywową pianą konstrukcyjną (8, 8', 8”) o wytrzymałości mechanicznej malejącej w kierunku od obydwóch zawarć (4, 6) do środka odległości między zawarciami (4, 6).