PL214385B1 - Tama izolacyjna przeciwwybuchowa - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214385 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 383537 ^{(51) Int.Cl.}

E21F 5/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 15.10.2007

Tama izolacyjna przeciwwybuchowa (73) Uprawniony z patentu:

GOŁASZEWSKI ANTONI, Katowice, PL GOŁASZEWSKI ARKADIUSZ, Katowice, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

27.04.2009 BUP 09/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.07.2013 WUP 07/13 (72) Twórca(y) wynalazku:

KRZYSZTOF CYBULSKI, Mikołów, PL JOACHIM SZYMIK, Jankowice, PL ARKADIUSZ GOŁASZEWSKI, Katowice, PL ANTONI GOŁASZEWSKI, Katowice, PL LILIANA BISKUPSKA, Bydgoszcz, PL JAN WOJNICKI, Mikołów, PL

JAROSŁAW GÓRCZYK, Nowy Sącz, PL ANDRZEJ ŚMIESZKOŁ, Bytom, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Włodzimierz Caban

PL 214 385 B1

Opis wynalazku

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

Znane są na przykład z wydawnictwa Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego w Bytomiu zatytułowanego „Sposoby wykonywania tam izolacyjnych przeciwwybuchowych”, Bytom, styczeń 2006 r. różne konstrukcje tam możliwych do wykorzystania w górnictwie podziemnym, różniące się od siebie zarówno sposobem wykonania, jak i materiałami wykorzystywanymi do ich wykonania. Generalnie tama izolacyjna przeciwwybuchowa składa się z dwóch zawarć wykonanych na jej końcach, osadzonych pewnie w skałach otaczających wyrobisko chodnikowe, oraz wypełnienia z materiału izolującego przestrzeni wewnętrznej między zawarciami. Zawarcia mogą mieć konstrukcję ciężką, z ryglami i zastrzałami ustalającymi ich położenie, bądź też konstrukcję lekką, wykorzystującą liny, siatki metalowe, kotwie mocujące i tkaninę izolującą. Materiał izolujący zasadniczo ma postać korka z materiału podsadzkowego, worków wypełnionych materiałem niepalnym, na przykład piaskiem, a nawet odpowiednio długich stref ze spoiw szybkowiążących, na przykład zawierających cement wysokoglinowy. Stosowanie tradycyjnych materiałów izolujących do wypełnienia tamy przeciwwybuchowej stwarza szereg problemów technicznych, a jednocześnie nie uzyskuje się pełnej szczelności korka izolującego. Wykorzystywanie tworzyw sztucznych jak na razie napotyka na problemy wynikające z własności tych tworzyw, głównie jeśli chodzi o wymogi niepalności i antystatyczności, co eliminuje większość tworzyw z możliwości stosowania w wyrobiskach kopalń węgla kamiennego.

Znana jest, na przykład z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-359 294 konstrukcja zawarcia typu lekkiego, składająca się z kratownicy lin mocowanych do kotwi osadzonych na obrysie wyrobiska chodnikowego, bądź też wychodzących do przestrzeni chodnika kotwi, która to kratownica pokryta jest wykładziną z siatki górniczej i obciągnięta materiałem uszczelniającym, przykładowo tkaniną podsadzkową. Podobne konstrukcje znane są również z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-379 066, w którym segmentowe stojaki rurowe połączone są poprzecznymi ryglami za pomocą złączy obrotowych i pokryte elastyczną siatką i płótnem podsadzkowym oraz rosyjskiego patentu nr RU 2 190 100, bardzo zbliżonego do przedstawionego powyżej rozwiązania polskiego.

Znane są również rozwiązania wewnętrznego zbrojenia tamy przeciwwybuchowej. Przykładowo zgodnie z polskim opisem patentowym nr 180 978 we wnętrzu odcinka tamy do odrzwi obudowy podporowej lub kotwi osadzonych na obrysie wyrobiska chodnikowego mocowane są elementy siatki metalowej tworzące pierścień zbrojeniowy, wzmacniający wypełnienie wewnętrzne tamy.

Znane konstrukcje tam przeciwwybuchowych muszą mieć tak osadzone zawarcia oraz tak wypełnioną przestrzeń między zawarciami, aby wybuch gazów w przestrzeni otamowanej nie zniszczył tamy i nie otwarł połączenia atmosfery z pola wybuchu z atmosferą w chronionych wyrobiskach. Zatem tamy takie dotychczas wymagają długiego okresu czasu ich wykonywania, a także są relatywnie bardzo drogie. Działanie tych tam polega zaś wyłącznie na stworzeniu bardzo dużego oporu na drodze przebiegu fali uderzeniowej wybuchu i rozładowaniu energii tej fali na elementach konstrukcyjnych tamy przeciwwybuchowej.

Ograniczenie energii fali uderzeniowej w wyrobisku chodnikowym bez konieczności budowy korka przeciwwybuchowego znane jest przykładowo z rosyjskiego patentu nr RU 2 153 583, gdzie wykorzystuje się konstrukcję zbliżoną do spadochronu z wewnętrznym otworem, który pod wpływem energii fali uderzeniowej i podmuchu napina się, uszczelniając przekrój wyrobiska chodnikowego. Nie jest to jednak zamknięcie szczelne, które uniemożliwiałoby przedostanie się do wyrobisk chronionych szkodliwych dla ludzi gazów wybuchowych, jako że jego działanie zanika po ustąpieniu nadciśnienia powietrza, a więc może być wykorzystywane jako pomocnicze przed dojściem do tamy izolacyjnej przeciwwybuchowej.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji tamy izolacyjnej przeciwwybuchowej, która w sposób zasadniczy obniży pracochłonność wykonywania tamy przy maksymalnym, możliwym skróceniu jej długości z zachowaniem pełnej szczelności i bezpieczeństwa w wyrobiskach chronionych tamą przeciwwybuchową.

Istota tamy izolacyjnej według wynalazku polega na tym, że przynajmniej zawarcie tamy zlokalizowane od strony potencjalnego zagrożenia ma kształt przestrzennie wybrzuszony w kierunku potencjalnego zagrożenia, a materiał izolujący wypełniający przestrzeń pomiędzy zawarciami ma odcinkami dobieraną wytrzymałość mechaniczną.

PL 214 385 B1

Korzystnym jest, gdy materiał izolujący ma postać piany konstrukcyjnej uformowanej w elementy przestrzenne mające zróżnicowaną wytrzymałość mechaniczną, wzrastającą po kolei i stopniowo od strony zawarcia skierowanego w stronę zagrożenia w kierunku drugiego zawarcia tamy.

Możliwym jest także, gdy materiał izolujący mający postać piany uformowany jest w elementy przestrzenne mające zróżnicowaną wytrzymałość mechaniczną, przy czym największą wytrzymałość mechaniczną mają elementy przestrzenne zlokalizowane przy obydwóch zawarciach, natomiast elementy przestrzenne zlokalizowane bardziej ku środkowi długości tamy mają wytrzymałość mechaniczną o wartościach malejących w kierunku środka długości tamy.

Najlepiej jest, gdy elementy przestrzenne z piany konstrukcyjnej o zróżnicowanej wytrzymałości mechanicznej rozdzielone są od siebie przepierzeniami o odpowiednim kształcie, mocowanymi do obudowy chodnikowej podporowej i/lub dodatkowo do kotwi osadzonych w stropie, ociosach i spągu chodnika.

W najprostszym wykonaniu przepierzenie to może być wykonane z siatki metalowej lub tworzywowej wykonanej z materiału antystatycznego.

Możliwym jest również wykonanie tego przepierzenia z tkaniny, przykładowo płótna podsadzkowego.

Korzystnym jest, gdy przepierzenie zbudowane jest z siatki, do której zamocowana jest tkanina, co umożliwia dokładne odwzorowanie elementów przestrzennych z piany konstrukcyjnej.

W podstawowym wykonaniu zlokalizowane od strony zagrożenia zawarcie tamy ma kształt zbliżony do leżącego ostrosłupa ściętego, skierowanego mniejszą podstawą w stronę potencjalnego wybuchu.

Zbliżonym jest wykonanie, w którym wybrzuszenie zawarcia zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt podobny do leżącego stożka ściętego, skierowanego mniejszą podstawą w stronę zagrożenia.

Możliwym jest również takie wykonanie zawarcia usytuowanego od strony potencjalnego zagrożenia, w którym jego wybrzuszenie ma kształt zbliżony do odcinka kuli, wypukłego w stronę potencjalnego zagrożenia.

W innym, stosunkowo prostym wykonaniu, wybrzuszenie zawarcia zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt zbliżony do klina, skierowanego ostrą krawędzią w stronę zagrożenia.

Najlepiej jest wówczas, gdy ostra krawędź wybrzuszenia przebiega w przybliżeniu pionowo, względnie prostopadle do szerokości spągu wyrobiska, co jest proste w realizacji.

W innym wykonaniu wybrzuszenie zawarcia zlokalizowanego od strony potencjalnego zagrożenia ma kształt zbliżony w pionowym przekroju podłużnym do wycinka pierścienia kołowego.

Wówczas najlepiej jest, gdy ten wycinek pierścienia kołowego ma oś wzdłużną zlokalizowaną w przybliżeniu do spągu wyrobiska, zgodnie z jego długością.

Dla pracy tamy w przypadku zaistnienia wybuchu ważnym jest, aby wybrzuszenie zawarcia zlokalizowanego od strony potencjalnego zagrożenia miało gładką powierzchnię zewnętrzną o dużej wytrzymałości, dzięki czemu siły działające na to zawarcie są lepiej przekierowywane na boki, w stronę skał otaczających tamę.

W sytuacji przewidywanych bardzo dużych energii fali uderzeniowej zawarcie z wybrzuszeniem wsparte jest od strony wnętrza tamy bezpośrednim wspornikiem z piany konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, graniczącym ze strefą piany konstrukcyjnej o niższej wytrzymałości, co poprawia tłumienie energii wybuchu.

Wówczas najlepszą charakterystykę wytłumienia uzyskuje się dzięki wspornikowi o kształcie zbliżonym do leżącego stożka ściętego, skierowanego mniejszą podstawą ku zawarciu zlokalizowanemu od strony wyrobisk chronionych, zachodzącego na znacznej długości swej pobocznicy do wnętrza strefy piany konstrukcyjnej o niższej wytrzymałości mechanicznej.

Podstawową zaletą konstrukcji tamy według wynalazku jest to, że w przypadku zaistnienia wybuchu w polu otamowanym energia fali uderzeniowej jest na zawarciu skierowanym w stronę potencjalnego wybuchu ukierunkowana na skały otaczające tamę, co w znacznym stopniu odciąża samą konstrukcję tamy przeciwwybuchowej. Odpowiednio ukształtowane wybrzuszenie zawarcia zlokalizowanego od strony potencjalnego zagrożenia pozwala przy tym ukierunkować falę uderzeniową w wybranym kierunku, gdzie neutralizacja energii wybuchu będzie najbardziej korzystna, biorąc pod uwagę charakter skał otaczających tamę. Trzeba również podkreślić, że sama konstrukcja tamy, zwłaszcza dzięki wypełnieniu pianą konstrukcyjną o zróżnicowanej strefami wytrzymałości mechanicznej pozwala przejmować energię fali uderzeniowej poddając się kaskadowo na podobieństwo stref zgniotu w kon4

PL 214 385 B1 strukcjach narażonych na zgniatanie. Wykorzystanie przy tym piany konstrukcyjnej jedno, bądź dwukomponentowej pozwala w bardzo łatwy sposób dobrze wypełnić przeznaczoną na to przestrzeń, a jednocześnie dowolnie w pewnym, dużym zakresie, kształtować wynikową wytrzymałość mechaniczną piany poprzez regulację ilości składników/odpowiedniego komponentu tworzącego pianę konstrukcyjną. Dzięki tym zaletom tama według wynalazku jest bardziej skuteczna od dotychczasowych, znanych w praktyce, a jednocześnie szybsza i tańsza w wykonaniu.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie schematycznie przedstawiono tamę izolacyjną przeciwwybuchową w przekroju podłużnym przez wyrobisko chodnikowe z wybrzuszeniem zawarcia w postaci zbliżonej do pierścienia kołowego.

W wyrobisku chodnikowym 1 zbudowano tamę przeciwwybuchową 2 ograniczoną dwoma zawarciami: zawarciem tylnym 3 usytuowanym od strony potencjalnego zagrożenia i zawarciem przednim 4 wzmocnionym zastrzałami 5 od strony wyrobisk chronionych. Zawarcie tylne 3 wykonane jest z muru i ma w przekroju podłużnym przez wyrobisko chodnikowe 1 kształt zbliżony do pierścienia kołowego, wypukłego w kierunku potencjalnego zagrożenia wybuchem, którego oś wzdłużna O jest równoległa do spągu chodnika 1. Bezpośrednio przy zawarciu tylnym 3 we wnętrzu tamy 1 wykonany jest wspornik 6 ukształtowany przez przepierzenie 7 składające się z siatki metalowej 8 i tkaniny podsadzkowej 9. Wspornik 6 wykonany jest przykładowo z poliuretanowej piany konstrukcyjnej P o bardzo dużej wytrzymałości mechanicznej i ma kształt zbliżony w przekroju podłużnym do trapezu skierowanego mniejszą podstawą w kierunku zawarcia przedniego 4. Jednocześnie wspornik 6 zachodzi prawie na całej swej długości do strefy 10, wypełnionej poliuretanową pianą konstrukcyjną P o wytrzymałości mechanicznej stanowiącej w przybliżeniu połowę wytrzymałości mechanicznej wspornika 6. Strefa 10 oddzielona jest przepierzeniem 7, również zbudowanym z siatki metalowej 8 pokrytej tkaniną podsadzkową 9 i zamocowanym do kotwi 11, od strefy 12 wypełnionej poliuretanową pianą konstrukcyjną P, przylegającej do zawarcia przedniego 4 tamy przeciwwybuchowej 2. Piana konstrukcyjna P w strefie 12 ma wytrzymałość mechaniczną większą od piany konstrukcyjnej P ulokowanej w strefie 10, a porównywalną do wytrzymałości mechanicznej wspornika 6 zawarcia tylnego 3. Tama izolacyjna przeciwwybuchowa 2 wyposażona jest również w nie narysowane przepusty oraz elementy instalacji pomiarowej i odwadniającej.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Tama izolacyjna przeciwwybuchowa, budowana w wyrobisku chodnikowym i posiadająca na obydwóch swych końcach zawarcia, między którymi przestrzeń wyrobiska zapełniona jest materiałem izolującym współpracującym z dodatkowym wewnętrznym zbrojeniem wzmacniającym i/lub kotwiami osadzonymi w stropie, względnie ociosach, przy czym jako materiał izolujący wykorzystuje się również spoiwa piankowe o właściwościach antystatycznych, posiadająca opcjonalnie odpowiednie przepusty, oraz elementy instalacji pomiarowej i odwadniającej, znamienna tym, że przynajmniej zawarcie (3) tamy (2) zlokalizowane od strony zagrożenia ma kształt przestrzennie wybrzuszony w kierunku potencjalnego zagrożenia, a materiał izolujący (P) ma na długości tamy (2) pomiędzy zawarciami (3, 4) dobieraną wartość wytrzymałości mechanicznej.
2. 2. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał izolujący (P) ma postać piany konstrukcyjnej uformowanej w elementy przestrzenne (6, 10, 12) mające zróżnicowaną wytrzymałość mechaniczną, wzrastającą kolejno od zawarcia (3) skierowanego w stronę zagrożenia w kierunku drugiego zawarcia (4) zamykającego tamę (2).
3. 3. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał izolujący (P) ma postać piany konstrukcyjnej uformowanej w elementy przestrzenne (6, 10, 12) mające zróżnicowaną wytrzymałość mechaniczną, przy czym największą wytrzymałość mechaniczną mają elementy przestrzenne (6, 10, 12) zlokalizowane przy obydwóch zawarciach (3, 4), natomiast element przestrzenny (10) zlokalizowany między nimi ma wytrzymałość mechaniczną o wartościach malejących w kierunku środka długości tamy (2).
4. 4. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że elementy przestrzenne (6, 10, 12) z piany konstrukcyjnej (P) o zróżnicowanej wytrzymałości mechanicznej rozdzielone są od siebie przepierzeniami (7) mocowanymi do obudowy chodnikowej i/lub dodatkowo do kotwi (11) osadzonych w stropie, ociosach i spągu chodnika (1).
5. 5. Tama według zastrz. 4, znamienna tym, że przepierzenie (7) wykonane jest z siatki (8).

   PL 214 385 B1
6. 6. Tama według zastrz. 4, znamienna tym, że przepierzenie (7) wykonane jest z tkaniny (9).
7. 7. Tama według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że przepierzenie (7) składa się z siatki (8), do której zamocowane jest płótno podsadzkowe (9).
8. 8. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zlokalizowane od strony zagrożenia zawarcie (3) ma kształt zbliżony do leżącego ostrosłupa ściętego, skierowanego mniejszą podstawą w stronę zagrożenia.
9. 9. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybrzuszenie zawarcia (3) zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt zbliżony do leżącego stożka ściętego, skierowanego mniejszą podstawą w stronę zagrożenia.
10. 10. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybrzuszenie zawarcia (3) zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt zbliżony do odcinka kuli, wypukłego w stronę zagrożenia.
11. 11. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybrzuszenie zawarcia (3) zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt zbliżony do klina skierowanego ostrą krawędzią w stronę zagrożenia.
12. 12. Tama według zastrz. 11, znamienna tym, że ostra krawędź przebiega w przybliżeniu pionowo, względnie prostopadle do szerokości spągu wyrobiska chodnikowego (1).
13. 13. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybrzuszenie zawarcia (3) zlokalizowanego od strony zagrożenia ma kształt zbliżony w pionowym przekroju podłużnym do wycinka pierścienia kołowego.
14. 14. Tama według zastrz. 13, znamienna tym, że wycinek pierścienia kołowego ma oś wzdłużną (O) zlokalizowaną w przybliżeniu równolegle do spągu wyrobiska chodnikowego (1).
15. 15. Tama według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybrzuszenie zawarcia (3) ma gładką zewnętrzną powierzchnię o dużej wytrzymałości.
16. 16. Tama według zastrz. 3, znamienna tym, że zawarcie (3) z wybrzuszeniem wsparte jest od strony wnętrza tamy bezpośrednim wspornikiem (6) z piany konstrukcyjnej (P) o wysokiej wytrzymałości mechanicznej graniczącym z pianą konstrukcyjną (P) o niższej wytrzymałości mechanicznej.
17. 17. Tama według zastrz. 16, znamienna tym, że bezpośredni wspornik (6) zawarcia (3) ma kształt zbliżony do leżącego stożka ściętego, zachodzącego na znacznej długości swojej pobocznicy do wnętrza strefy (10) piany konstrukcyjnej (P) o niższej wytrzymałości mechanicznej.