PL242592B1 - Pojemnik wypełniająco-podpornościowy, zwłaszcza do wypełniania pustek w górotworze - Google Patents

Abstract

Pojemnik (1) wypełniająco - podpornościowy, zwłaszcza do wypełniania pustek w górotworze, ma postać worka (2) do wypełniania materiałem ekspansywnym, z ujściem dla powietrza (6). Za pomocą zatrzasku (3) zlokalizowanego na zewnątrz worka (2) wyodrębniono w nim dwie komory (4, 5) odizolowane od siebie, przy czym w pierwszej komorze (4) umieszczony jest pierwszy składnik (A) mieszaniny ekspansywnej, a w drugiej komorze (5) umieszczony jest drugi składnik (B) mieszaniny ekspansywnej, które to składniki (A, B) po zwolnieniu zatrzasku (3) i wzajemnym zmieszaniu tworzą mieszaninę ekspansywną wypełniającą worek (2). Zgłoszenie obejmuje swoim zakresem również wykonanie, w którym pierwsza komora (4) i druga komora (5) utworzone są przez wewnętrzny, szczelny zasobnik umieszczony wewnątrz worka (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojemnik wypełniająco-podpornościowy, zwłaszcza do wypełniania pustek w górotworze, przydatny także w celu stabilizacji obudowy górniczej bądź też budowy tam lub zawarć stosowanych w górnictwie podziemnym kopalin użytecznych.

Znane są pojemniki w postaci worków o różnym kształcie, które przeznaczone są do wypełniania różnymi materiałami w celu uzyskania podpór górniczych bądź pojemników przeznaczonych do wypełniania pustek w górotworze. W zależności od medium wypełniającego pojemniki takie są wykonywane bądź z materiałów hermetycznych, bądź też z materiałów przepuszczających powietrze. Jako medium wypełniające stosuje się mieszanki cementowo-mineralne bądź też materiały ekspansywne, w szczególności oparte na bazie płynnych żywic. Stosowane i znane w stanie techniki materiały ekspansywne, jak przykładowo piana fenolowa izolująco-uszczelniająca, w celu uzyskania gotowego materiału wypełniającego wymagają mieszania dwóch składników. Znane i stosowane w tym celu są żywice, które mieszane są z odpowiednio dobranymi katalizatorami. Dopiero wymieszane ze sobą składniki znacznie zwiększają swoją objętość i tworzą właściwe wypełnienie. Jako konkretne przykłady takich znanych mieszanin ekspansywnych wskazać można na dwuskładnikową pianę krzemianową, sylikatową lub organiczno-mineralną, w której pierwszym komponentem jest żywica w postaci mieszaniny szkła wodnego z dodatkami, a drugim komponentem, katalizatorem, jest izocyjanian MDI. Innym przykładem takiej znanej mieszaniny ekspansywnej jest dwuskładnikowa piana fenolowo-formaldehydowa, w której pierwszym komponentem jest żywica fenolowa z dodatkami, a drugim kom ponentem, katalizatorem, jest mieszanina kwasów. Kolejnym przykładem znanej mieszaniny ekspansywnej jest dwuskładnikowa piana poliuretanowa, w której pierwszym komponentem jest żywica w postaci mieszaniny poliolowej, a drugim komponentem, katalizatorem, jest izocyjanian MDI. Jeszcze innym przykładem mieszaniny ekspansywnej jest sypka mieszanina cementowa, którą miesza się z wodnym roztworem utwardzacza. W zależności od rodzaju mieszaniny ekspansywnej i proporcji składników stopień spienialności mieszanin ek spansywnych czyli ich krotności powiększenia objętości wynosi od kilku do kilkudziesięciu razy.

W szczególności CN202467922 ujawnia kopalniany worek do napełniania materiałem. Worek ma prostopadłościenny szczelny korpus z zestawem zaworów oraz pierścieniam i do zawieszania worka. Po napełnieniu materiałem z zewnątrz worek stanowi podporę górniczą. W zależności od przeznaczenia worek może mieć różne rozmiary i kształty.

Ponadto PL230201 ujawnia izolacyjną przegrodę kanału, w szczególności wyrobiska kopalnianego w formie napełnianego ciśnieniowo pojemnika, zawierającego ścianki czołowe znajdujące się w świetle kanału i ścianki obwodowe do przylegania do ścian przegradzanego kanału. Przegroda ma co najmniej dwie oddzielone od siebie komory, które wypełniane są indywidualnie ekspansywnym czynnikiem samoutwardzalnym. W PL230201 ujawniono także sposób wykonania przegrody polegający na wtłaczaniu czynnika ekspansywnego poprzez dyszę przeprowadzoną bezpośrednio przez ściankę do wnętrza poszczególnych komór poprzez przebicie arkusza materiałowego, w ilości zapewniającej całkowite wypełnienie komory po ekspansji i utwardzeniu rzeczonego czynnika.

Znane rozwiązania wymagają zewnętrznego źródła materiału do wypełnienia pojemnika. Wymaga to dodatkowych urządzeń dozujących jak w przypadku ekspansywnych dwuskładnikowych materiałów samoutwardzalnych oraz dodatkowych instalacji. Takie pojemniki nie mogą być stosowane w wielu miejscach w kopalniach podziemnych, w których nie ma stosownych instalacji albo akurat w danym momencie nie ma w tym miejscu urządzeń dozujących. Poza tym takie urządzenia są drogie, a także ciężkie i znacznych wymiarów, co mocno komplikuje ich transport w wyrobiskach górniczych.

Poza tym znany jest, na przykład z opisu CN 102052082 worek ekspansywn y, do stosowania w górnictwie i budownictwie. W tym rozwiązaniu w worku umieszczony jest dodatkowy wewnętrzny dwukomorowy worek, którego komory rozdzielone są środkową uszczelką. W każdej komorze umieszczony jest składnik dwuskładnikowej pianki poliuretanowej. Po rozerwaniu z zewnątrz środkowej uszczelki składniki piany poliuretanowej są mieszane, przez co worek samoistnie wypełnia się po pewnym czasie materiałem ekspansywnym. W tym rozwiązaniu problemem jest kwestia sprawnego, łatwego i zwłaszcza bezpiecznego rozszczelnienia komór w wewnętrznym worku.

Wynalazek dotyczy pojemnika wypełniająco-podpornościowego, zwłaszcza do wypełniania pustek w górotworze, który ma postać worka do wypełniania materiałem ekspansywnym, z ujściem dla powietrza, i zawierający szczelny, wewnętrzny zasobnik umieszczony wewnątrz worka z dwoma komorami odizolowanymi od siebie. W pierwszej komorze umieszczony jest pierwszy składnik mieszaniny ekspansywnej, a w drugiej komorze umieszczony jest drugi składnik mieszaniny ekspansywnej. Istota wynalazku polega na tym, że pierwsza i druga komora wewnętrznego zasobnika wyodrębnione są za pomocą zatrzasku zlokalizowanego na zewnątrz worka, przy czym wewnętrzny zasobnik zawiera obszary o obniżonej wytrzymałości.

Najlepiej jest, gdy obszary o obniżonej wytrzymałości zlokalizowane są wzdłuż krawędzi wewnętrznego zasobnika. Dzięki temu można częściowo kontrolować proces wypełniania pojemnika mieszaniną ekspansywną.

Celowym jest również, gdy objętość wewnętrznego zasobnika wynosi co najmniej 50% objętości worka. W najkorzystniejszym wykonaniu objętość wewnętrznego zasobnika wynosi co najmniej 90% objętości worka.

W najprostszym wykonaniu zatrzask zawiera kształtownik z wzdłużnym gniazdem w którym umieszczony jest element blokujący, przy czym pomiędzy kształtownikiem a elementem blokującym umieszczony jest worek, lub w innym przykładzie wykonania worek z wewnętrznym zasobnikiem.

Korzystnym jest gdy kształtownik ma postać profilu U wyposażonego na swych wzdłużnych wewnętrznych krawędziach w występy zatrzaskowe. Dla takiej postaci kształtownika najlepiej jest, gdy element blokujący ma postać wałka z wzdłużnymi występami na jego powierzchni zewnętrznej. Przy prostej budowie zatrzasku i niewielkich kosztach jego wytworzenia uzyskano skuteczne i niezawodne rozdzielenie komór wewnątrz pojemnika.

Zasadnym jest ponadto, gdy długość zatrzasku jest co najmniej równa szerokości worka, co zwiększa pewność rozdzielenia komór wewnątrz worka i eliminuje ryzyko niepożądanego niekontrolowanego wymieszania składników umieszczonych w odrębnych komorach pojemnika.

W najprostszym wykonaniu, w którym wewnątrz worka umieszczony jest wewnętrzny zasobnik, worek wykonany jest z tkaniny polipropylenowej, przepuszczalnej dla powietrza, co ułatwia wypływ gazów z worka powstających po wymieszaniu składników mieszaniny ekspansywnej.

Równie korzystnym jest, gdy wewnętrzny zasobnik wykonany jest z folii polietylenowej, dzięki czemu, poza niewielkim kosztem wykonania, możliwe jest proste wykonanie obszarów o obniżonej wytrzymałości, z wykorzystaniem zróżnicowanej szerokości zgrzewu krawędzi zasobnika.

W najkorzystniejszym wykonaniu mieszaniną ekspansywną jest piana organiczno-mineralna dwukomponentowa na bazie żywic płynnych.

Nowy pojemnik nie wymaga zastosowania dodatkowych urządzeń czy ins talacji do jego zastosowania w warunkach kopalni podziemnej czy tez innych miejsc w takich dziedzinach jak budowa tuneli lub ogólnie budownictwo. Wykorzystanie zewnętrznego zatrzasku do rozdzielenia objętości wewnętrznego zasobnika na dwie komory pozwala na proste i bezpieczne użytkowanie pojemnika, a ponadto zabezpiecza przed niekontrolowanym wymieszaniem składników mieszaniny ekspansywnej. Wewnątrz pojemnika wyodrębnione są dwie komory, a w każdej z nich znajduje się komponent mieszaniny ekspansywnej. Po zwolnieniu zewnętrznego zatrzasku i wymieszaniu komponentów następuje ekspansywne wypełnienie pojemnika mieszaniną powstałą z wymieszania obydwóch komponentów. Stąd też pojemnik może być zastosowany praktycznie w każdym miejscu, w którym jest taka potrzeba. Pojemnik jest przy tym łatwy w transporcie i składowaniu, a także przyjazny w użyciu. Ponadto pojemnik jest bezpieczny w użytkowaniu, gdyż do rozszczelnienia odizolowanych komór służy usytuowany na zewnątrz worka zatrzask uszczelniający, a sama r eakcja przebiega wewnątrz pojemnika. Wyjmując element blokujący z gniazda kształtownika, co jest czynnością prostą i szybką, można potrząsając workiem doprowadzić do wymieszania składników mieszaniny ekspansywnej i rozpoczęcia reakcji, jednocześnie umieszczając pojemnik w miejscu jego końcowego przeznaczenia, w którym ma się całkowicie rozprężyć i pełnić swoją funkcję, przykładowo stanowić wypełnienie pustki w górotworze. Nie bez znaczenia jest także fakt niskich kosztów wytworzenia pojemnika według wynalazku.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania i na załączonym rysunku, na którym fig. 1 ilustruje pojemnik w schematycznym widoku z góry, fig. 2 - pojemnik z fig. 1 po demontażu zatrzasku uszczelniającego, fig. 3 - kształtownik zatrzasku uszczelniającego w przekroju poprzecznym, fig. 4 - element blokujący zatrzasku uszczelniającego w przekroju poprzecznym, zaś fig. 5 - pojemnik z fig. 1 z zatrzaskiem uszczelniającym w widoku z boku.

Pojemnik 1 według wynalazku (fig. 1 - fig. 5), przeznaczony przykładowo do wypełniania pustek w górotworze, zawiera worek 2 wykonany z materiału przepuszczalnego dla powietrza. Pod tym pojęciem należy rozumieć to, że worek 2 może być wykonany z tkaniny która sama w sobie jest przepuszczalna dla powietrza, jak tkanina polipropylenowa stosowana powszechnie w górnictwie, albo z innego materiału, w którym znajdują się ujścia dla powietrza, jak przykładowo mikrootwory albo zawory. Wewnątrz worka 2 umieszczony jest mniejszy, szczelny wewnętrzny zasobnik 2A, wykonany przykładowo z folii polietylenowej. Ponadto na zewnątrz worka 2 umieszczony jest zatrzask uszczelniający 3 zawierający kształtownik 3A w postaci profilu U, wyposażony na swych wzdłużnych wewnętrznych krawędziach w występy zatrzaskowe oraz umieszczony w gnieździe tego profilu U element blokujący 3B z wzdłużnymi występami zatrzaskowymi na jego powierzchni zewnętrznej. Worek 2 z wewnętrznym zasobnikiem 2A umieszczony jest pomiędzy kształtownikiem 3A a osadzonym w gnieździe elementem blokującym 3B tak, że zatrzask uszczelniający 3 dzieli pojemność wewnętrznego zasobnika 2A na dwie odizolowane od siebie komory 4 i 5. W pierwszej komorze 4 umieszczony jest pierwszy składnik A, a w drugiej komorze 5 umieszczony jest drugi składnik B do wytworzenia mieszaniny ekspansywnej. Jako mieszaninę ekspansywną stosuje się mieszaninę znaną w stanie techniki, w tym mieszaniny opisane powyżej. Zatrzask uszczelniający 3 ma taką długość aby swym zasięgiem obejmował wewnętrzny zasobnik 2A, uniemożliwiając przypadkowy kontakt składników A i B i zapobiegając niepożądanej reakcji. W zależności od rozmiaru i kształtu worka 2 może on być przechowywany przed użyciem w stanie rozłożonym - w przypadku pojemników o nieznacznych rozmiarach, albo w stanie złożonym - w przypadku pojemników większych. Istotne jest, aby zawsze zatrzask uszczelniający obejmował swym zakresem uszczelnienia całą szerokość wewnętrznego zasobnika 2A. Korzystnie objętość wewnętrznego zasobnika 2A wynosi co najmniej 50% objętości worka 2. Najkorzystniej jest to co najmniej 90% objętości worka 2, co przekłada się na łatwiejsze wytwarzanie pojemnika, bezpieczniejsze składowanie i transport oraz skuteczność wypełnienia. Wewnętrzny zasobnik 2A wykonany jest z folii polietylenowej.

Użycie i instalacja pojemnika 1 przebiega następująco. Worek 2 układa się na płaskiej powierzchni i demontuje zatrzask uszczelniający 3, przez co uzyskuje się połączenie komór 4 i 5 w wewnętrznym zasobniku 2A. Następnie jedna lub dwie osoby trzymając worek 2 potrząsają nim mieszając tym samym składniki A i B, doprowadzając do ich wymieszania i rozpoczęcia reakcji. Wówczas worek 2 instaluje się w miejscu przeznaczonym do wypełnienia, a po kilkunastu sekundach pojemnik 1, rozumiany jako całość, samoczynnie wypełnia się materiałem ekspansywnym. Przez wypełnienie pojemnika 1 rozumie się wypełnienie worka 2 dwuskładnikowym materiałem ekspansywnym pochodzącym z wewnętrznego zasobnika 2A. Stopień wypełniania uzależniony jest od użytych proporcji składników A i B, oraz rodzaju materiału ekspansywneg o. Gazy wytworzone podczas reakcji ulatniają się na zewnątrz pojemnika 1 przez przepuszczalny dla powietrza worek 2. Wewnętrzny zasobnik 2A zawiera przy tym obszary o obniżonej wytrzymałości na ciśnienie wypełniania materiałem ekspansywnym, w szczególności wzdłuż krawędzi wewnętrznego zasobnika, co pomaga w ukierunkowaniu wypełnienia worka 2. Strzałkami na rysunku zaznaczono schematycznie rozprzestrzenianie się materiału ekspansywnego wewnątrz worka 2, jak i odprowadzanie powietrza na zewnątrz worka 2.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pojemnik wypełniająco-podpornościowy, zwłaszcza do wypełniania pustek w górotworze, mający postać worka do wypełniania materiałem ekspansywnym, z ujściem dla powietrza, zawierający szczelny, wewnętrzny zasobnik umieszczony wewnątrz worka z dwoma komorami odizolowanymi od siebie, przy czym w pierwszej komorze umieszczony jest pierwszy składnik mieszaniny ekspansywnej, a w drugiej komorze umieszczony jest drugi składnik mieszaniny ekspansywnej, znamienny tym, że pierwsza komora (4) i druga komora (5) wewnętrznego zasobnika (2A) wyodrębnione są za pomocą zatrzasku (3) usytuowanego na zewnątrz worka (2), przy czym wewnętrzny zasobnik (2A) zawiera obszary o obniżonej wytrzymałości.
2. 2. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że obszary o obniżonej wytrzymałości zlokalizowane są wzdłuż krawędzi wewnętrznego zasobnika (2A).
3. 3. Pojemnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że objętość wewnętrznego zasobnika (2A) wynosi co najmniej 50% objętości worka (2).
4. 4. Pojemnik według zastrz. 3, znamienny tym, że objętość wewnętrznego zasobnika (2A) wynosi co najmniej 90% objętości worka (2).
5. 5. Pojemnik według jednego z zastrz. 1, znamienny tym, że zatrzask (3) zawiera kształtownik (3A) z wzdłużnym gniazdem w którym umieszczony jest element blokujący (3B), przy cz ym pomiędzy kształtownikiem a elementem blokującym umieszczony jest worek (2).
6. 6. Pojemnik według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że zatrzask (3) zawiera kształtownik (3A) z wzdłużnym gniazdem w którym umieszczony jest element blokujący (3B), przy czym pomiędzy kształtownikiem a elementem blokującym umieszczony jest worek (2) z zasobnikiem (2A).
7. 7. Pojemnik według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że kształtownik (3A) ma postać profilu U wyposażonego na swych wzdłużnych wewnętrznych krawędziach w występy zatrzask owe.
8. 8. Pojemnik według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że element blokujący (3B) ma postać wałka z wzdłużnymi występami na jego powierzchni zewnętrznej.
9. 9. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że długość zatrzasku (3) jest co najmniej równa szerokości worka (2).
10. 10. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że worek (2) wykonany jest z tkaniny polipropylenowej.
11. 11. Pojemnik według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że wewnętrzny zasobnik (2A) wykonany jest z folii polietylenowej.
12. 12. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaniną ekspansywną jest piana organiczno-mineralna dwukomponentowa na bazie żywic płynnych.