UA146782U

UA146782U - SYSTEM FOR LOCALIZATION OF COAL DUST EXPLOSIONS

Info

Publication number: UA146782U
Application number: UAU202006376U
Authority: UA
Inventors: Віктор Климентович Костенко; Ярослав Олександрович Ляшок; Олена Леонідівна Зав'ялова; Тетяна Вікторівна Костенко; Анастасія Ігорівна Бородачова
Original assignee: Державний Вищий Навчальний Заклад "Донецький Національний Технічний Університет"
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2021-03-17

Abstract

Система для локалізації вибухів вугільного пилу містить ємність для вогнегасної речовини, що герметично закривається, до якої через зворотний клапан підведений трубопровід стисненого газу, приєднаний також випускний трубопровід, розміщений по контуру виробки і обладнаний кількома випускними патрубками. Випускний трубопровід оснащений краном з електричним приводом, виготовленим у іскробезпечному виконанні, поєднаним електричним кабелем з підсилювачем, який, в свою чергу, поєднаний з сейсмічним датчиком, який замурований в породах, що містять гірничу виробку. В стінці гірничої виробки, на відстані від випускного трубопроводу, яка перевищує радіус чутливості сейсмодатчиків, встановлено додатковий сейсмодатчик, що з’єднаний з підсилювачем. В гірничій виробці встановлено з’єднані з підсилювачем засоби світлової та звукової сигналізації. Позаду випускного трубопроводу розташовано бар’єри у вигляді контейнерів, виконаних з ґратчастих металевих конструкцій, заповнених подрібненою гірничою породою, що закріплені на шарнірах контейнери та зафіксовані у піднятому до покрівлі положенні електричними замками, які підключені до підсилювача.The system for localization of coal dust explosions contains a container for hermetically sealed fire extinguishing agent, to which a compressed gas pipeline is connected through a non-return valve, an exhaust pipe is also connected, located along the production circuit and equipped with several outlets. The exhaust pipe is equipped with a crane with an electric drive, made in an intrinsically safe design, connected by an electric cable with an amplifier, which, in turn, is connected to a seismic sensor, which is walled up in rocks containing the mine. An additional seismic sensor connected to the amplifier is installed in the wall of the mine, at a distance from the outlet pipeline that exceeds the sensitivity radius of the seismic sensors. The mine is equipped with light and sound alarms connected to the amplifier. Behind the exhaust pipe are barriers in the form of containers made of lattice metal structures filled with crushed rock, hinged containers and fixed in the raised position to the roof with electric locks that are connected to the amplifier.

Description

Корисна модель належить до гірничої галузі, зокрема до засобів, які забезпечують підвищення рівня безпеки людей, які працюють в гірничих виробах, і може знайти застосування як заслон для локалізації вибухів пилу, в першу чергу, у вугільних шахтах, небезпечних по газу і пилу.The utility model belongs to the mining industry, in particular to the means that provide an increase in the level of safety of people working in mining products, and can find application as a curtain for the localization of dust explosions, primarily in coal mines, which are dangerous due to gas and dust.

Відома автоматична система локалізації вибухів (Патент України Мо 89840, МПК Е21Е 5/00.The automatic explosion localization system is known (Patent of Ukraine Mo 89840, IPC E21E 5/00.

Автоматична система локалізації вибухів / В.3. Капуциян, О.В. Капуциян; опубл. 25.04.2014,Automatic explosion localization system / B.3. Kaputsiyan, O.V. Capuchin; published 25.04.2014,

Бюл. Мо 8/2014)Ї, що містить ємність для вогнегасного порошку для його розпилення і формування пилової хмари-заслону проти поширення полум'я в гірничій виробці, при цьому судину для вогнегасного порошку виконано у вигляді ємності, що герметично закривається, до якої через зворотний клапан підведений трубопровід стисненого повітря або азоту і випускний трубопровід, розміщений по контуру виробки і обладнаний кількома випускними патрубками з розпилюючими розтрубами на кінцях, на кожному випускному патрубку встановлений кульовий кран, пов'язаний штоком з жорсткою пластиною, розташованою перпендикулярно до поздовжньої осі виробки з можливістю відкриття кранів при повороті пластин під впливом ударної хвилі вибуху вугільного пилу.Bul. Мо 8/2014), which contains a container for fire-extinguishing powder for its spraying and the formation of a dust cloud-curtain against the spread of flames in mining, while the vessel for fire-extinguishing powder is made in the form of a hermetically sealed container, to which through the return the valve is a pipeline of compressed air or nitrogen and an outlet pipeline placed along the contour of the production and equipped with several outlet nozzles with spray nozzles at the ends, a ball valve is installed on each outlet nozzle, connected by a rod to a rigid plate located perpendicular to the longitudinal axis of the product with the possibility opening of the taps when the plates are turned under the influence of the shock wave of the coal dust explosion.

Система працює наступним чином. Ударна хвиля, яка випереджує вогневий фронт вибуху, діє на жорстко пов'язану зі штоком пластину та призводить до відкриття кульових кранів. Це забезпечує подавання вогнегасної речовини до трубопроводу з патрубків з розпилювачами під натиском стисненого повітря або азоту. Хмара вогнегасної речовини що надходить до порожнечі виробки взаємодіє з полум'ям вогневого фронту та ліквідує його.The system works as follows. The shock wave, which precedes the fire front of the explosion, acts on the plate rigidly connected to the rod and leads to the opening of the ball valves. This ensures the supply of fire-extinguishing substance to the pipeline from nozzles with sprayers under the pressure of compressed air or nitrogen. The cloud of fire-extinguishing substance entering the void of the product interacts with the flame of the fire front and eliminates it.

Недоліком відомого пристрою є інерційність властива пневмомеханічному ланцюгу "стиснене вибухом повітря - поворотна пластина-шток - кульовий кран - випускний трубопровід - ємність з вогнегасною речовиною - трубопровід стисненого повітря", що знижує вірогідність надійного припинення детонаційного горіння пилоповітряної суміші у вогневому фронті. Після дії ударного фронту вибуху на поворотну пластину потрібен відносно великий проміжок часу для відкриття кульового крану, зрушення з місця стисненим повітрям значної маси вогнегасної речовини у ємності, заповнення нею випускних трубопроводів, розподілення її до вогнегасної концентрації по перерізу виробки. Вибух вугільного пилу має високу швидкість розповсюдження по виробці, тому за цей проміжок часу вогневий фронт проскакує захисний пристрій таThe disadvantage of the known device is the inertia inherent in the pneumomechanical chain "air compressed by explosion - rotary plate-rod - ball valve - exhaust pipe - container with fire extinguishing agent - compressed air pipe", which reduces the probability of reliable termination of detonation of the dust-air mixture in the fire front. After the impact of the shock front of the explosion on the rotary plate, a relatively long period of time is required for opening the ball valve, displacing a significant mass of fire-extinguishing substance in the container with compressed air, filling the outlet pipelines with it, and distributing it to the fire-extinguishing concentration across the cross-section of the product. The explosion of coal dust has a high speed of propagation through the production, so during this time the fire front jumps over the protective device and

Зо продовжує рух по мережі гірничих виробок. Питання підвищення швидкодії пристроїв з локалізації негативних наслідків вибухів вугільного пилу є актуальним.Zo continues to move along the network of mine workings. The question of increasing the speed of devices for localization of the negative consequences of coal dust explosions is urgent.

Іншим недоліком відомого пристрою є низька вірогідність захисту персоналу від негативних факторів вибуху таких як утворення задимленого безкисневого та токсичного газового середовища, а також дія підвищених тиску та температури повітря в мережі гірничих виробок якими продовжують пересуватися продукти вибуху після вдалого спрацювання захисного пристрою. Рештки ударної хвилі вибуху вугільного пилу, у вигляді імпульсу підвищеного тиску що має небезпечну для людського організму енергію, мінував автоматичну систему локалізації вибухів, інерційно продовжують рух мережею гірничих виробок, і можуть оказувати негативний вплив на таких що знаходяться в них людей. Потік газів після вибухів має температуру в кілька десятків градусів Цельсію яка складає загрозу опіків шкіри і слизових поверхонь верхніх дихальних шляхів. Внаслідок швидкодії вибухових процесів люди, котрі знаходяться позаду захисного пристрою, не встигають скористатись індивідуальними саморятівниками які дозволяють безпечно дихати в безкисневому і токсичному середовищі. Крім того, саморятівники передбачають надійну роботу при близькому до нормального атмосферному тиску і температурі не більше 50...607С.Another disadvantage of the known device is the low probability of protecting personnel from the negative factors of the explosion, such as the formation of a smoky, oxygen-free and toxic gas environment, as well as the effect of increased air pressure and temperature in the mine workings network, through which the products of the explosion continue to move after the successful operation of the protective device. The remnants of the shock wave of the coal dust explosion, in the form of a pulse of high pressure that has dangerous energy for the human body, undermined the automatic system of localization of explosions, inertially continue to move through the network of mine workings, and can have a negative impact on such people who are in them. The flow of gases after explosions has a temperature of several tens of degrees Celsius, which poses a threat of burns to the skin and mucous surfaces of the upper respiratory tract. Due to the rapid action of explosive processes, people who are behind the protective device do not have time to use individual self-rescuers that allow them to breathe safely in an oxygen-free and toxic environment. In addition, self-rescuers provide reliable operation at close to normal atmospheric pressure and a temperature of no more than 50...607C.

Найбільш близьким аналогом є пристрій для локалізації вибухів вугільного пилу (ПатентThe closest analogue is a device for localization of coal dust explosions (Patent

України Ме143877, МПК Е21Е 5/00, Е21Е 5/14. Пристрій для локалізації вибухів вугільного пилу /Ukraine Me143877, IPC E21E 5/00, E21E 5/14. Device for localization of coal dust explosions /

В.К. Костенко, О.Л. Зав'ялова, Я.О. Ляшок, Т.В. Костенко, М.І. Таврель; опубл. 10.08.2020, бюл.V.K. Kostenko, O.L. Zavyalova, Ya.O. Lyashok, T.V. Kostenko, M.I. Taurel; published 10.08.2020, Bull.

Мо 15/20201, що містить ємність для вогнегасної речовини, яку герметично закривають, до якої через зворотний клапан підведений трубопровід стисненого газу, до ємності приєднаний також випускний трубопровід, розміщений по контуру виробки і обладнаний випускними патрубками, при цьому випускний трубопровід оснащений краном з електричним приводом, виготовленим у іскробезпечному виконанні, поєднаним електричним кабелем з підсилювачем, а той в свою чергу - з сейсмічним датчиком, який замурований в породах гірничої виробки.Mo 15/20201, containing a container for a fire extinguishing agent, which is hermetically closed, to which a compressed gas pipeline is connected through a non-return valve, an outlet pipeline is also connected to the container, placed along the contour of the product and equipped with outlet nozzles, while the outlet pipeline is equipped with a faucet with an electric drive, manufactured in an intrinsically safe design, connected by an electric cable to the amplifier, and the amplifier, in turn, to the seismic sensor, which is embedded in the rocks of the mine.

Загальними істотними ознаками відомого пристрою і системи, що запропонована, є ємність для вогнегасної речовини, що герметично закривається, до якої через зворотний клапан підведений трубопровід стисненого газу, до ємності приєднаний також випускний трубопровід, розміщений по контуру виробки і обладнаний кількома випускними патрубками, при цьому випускний трубопровід оснащений краном з електричним приводом, виготовленим у 60 іскробезпечному виконанні, поєднаним електричним кабелем з підсилювачем, який в свою чергу, поєднаний з сейсмічним датчиком, який замурований в породах що вміщують гірничу виробку.The general essential features of the known device and the proposed system are a hermetically sealed container for a fire-extinguishing substance, to which a compressed gas pipeline is connected through a non-return valve, an outlet pipeline is also connected to the container, placed along the contour of the product and equipped with several outlet nozzles, while the outlet pipeline is equipped with an electrically operated valve, made in 60 intrinsically safe design, connected by an electric cable to an amplifier, which in turn is connected to a seismic sensor, which is embedded in the rocks containing the mining product.

Недоліком відомого найбільш близького до винаходу пристрою для локалізації вибухів вугільного пилу є малий радіус дії, обумовлений обмеженою чутливістю сейсмодатчика. Вона складається як з технічних характеристик датчика як виробу, так і з особливостей розповсюдження сейсмічних хвиль в порушеному тріщинами гірничому масиві. Сейсмодатчики відрізняються за конструкцією, виконанням у відповідності вимогам іскровибухобезпечності, використаними матеріалами, а також вартістю тощо. Це визначає їх чутливість, надійність та інші експлуатаційні параметри, які впливають на роботу пристрою для локалізації вибухів вугільного пилу. Інша причина обмеження радіусу спрацьовування відомого пристрою є поглинання та розсіювання сейсмічних хвиль просторово орієнтованими системами тріщин, які оточують гірничі виробки.The disadvantage of the known device closest to the invention for the localization of coal dust explosions is the small radius of action due to the limited sensitivity of the seismic sensor. It consists of both the technical characteristics of the sensor as a product, and the characteristics of the propagation of seismic waves in a rock massif disturbed by cracks. Seismic sensors differ in their design, performance in accordance with spark explosion safety requirements, materials used, as well as cost, etc. This determines their sensitivity, reliability and other operational parameters that affect the operation of the device for the localization of coal dust explosions. Another reason for limiting the operating radius of the known device is the absorption and scattering of seismic waves by spatially oriented fracture systems that surround mining operations.

Відбиваючись від країв тріщин сейсмохвилі міняють напрям руху, або поглинаються в газовому низькою щільністю середовищі, що заповнює порожнечу тріщини. Крім того, енергія сейсмохвиль залежить від параметрів власне вибуху пилоповітряної суміші, який, в свою чергу, має непостійний характер і залежить від кількох параметрів природного і технологічного виду.Reflecting from the edges of the cracks, the seismic waves change the direction of movement, or are absorbed in the low-density gas medium that fills the void of the crack. In addition, the energy of seismic waves depends on the parameters of the dust-air mixture explosion itself, which, in turn, is unstable and depends on several parameters of a natural and technological nature.

Внаслідок зазначеного, існує значна вірогідність суттєвого скорочення випередження фронту сейсмічних хвиль від ударного фронту вибуху. В свою чергу, це може призвести до зменшення часу між сигналом на спрацювання пристрою та підходом до пристрою ударного фронту вибуху і, відповідно, збільшенню вірогідності проскочити вогневому фронту крізь захисний бар'єр.As a result of the above, there is a significant probability of a significant reduction in the advance of the seismic wave front from the shock front of the explosion. In turn, this can lead to a decrease in the time between the signal for the device to be triggered and the approach to the device of the shock front of the explosion and, accordingly, to an increase in the probability of the fire front slipping through the protective barrier.

Іншим недоліком відомого пристрою є низька вірогідність захисту персоналу від негативних факторів вибуху, таких як утворення безкисневого та токсичного газового середовища, а також дія підвищених тиску та температури повітря в мережі гірничих виробок, якими продовжують пересуватися продукти вибуху після вдалого спрацювання захисного пристрою. Рештки ударної хвилі вибуху вугільного пилу, у вигляді імпульсу підвищеного тиску, який має небезпечну для людського організму енергію, минаючи автоматичну систему локалізації вибухів, інерційно продовжують рух мережею гірничих виробок, і можуть чинити негативний вплив на людей, що знаходяться в них. Потік після вибухових газів має температуру в кілька десятків градусівAnother disadvantage of the known device is the low probability of protecting personnel from the negative factors of the explosion, such as the formation of an oxygen-free and toxic gas environment, as well as the effect of increased air pressure and temperature in the mine network, through which the products of the explosion continue to move after the successful operation of the protective device. The remnants of the shock wave of the coal dust explosion, in the form of a pulse of increased pressure, which has an energy dangerous for the human body, bypassing the automatic system of localization of explosions, inertially continue to move through the network of mine workings, and can have a negative impact on people who are in them. The flow after the explosive gases has a temperature of several tens of degrees

Цельсія, яка складає загрозу опіків шкіри і слизових поверхонь верхніх дихальних шляхів.Celsius, which poses a threat of burns to the skin and mucous surfaces of the upper respiratory tract.

Внаслідок швидкості вибухових процесів люди, які знаходяться позаду захисного пристрою, не встигають скористатись індивідуальними саморятівниками, які дозволяють безпечно дихати в безкисневому і токсичному середовищі. Крім того, існуючі конструкції саморятівників передбачають надійну роботу при близькому до нормального атмосферному тиску і температурі не більше 50...600С. Вони не спроможні функціонувати при різкому збільшенні зовнішнього тиску повітря, оскільки спрацьовують надлишкові клапани їх дихальних торб і киснева суміш вилучається з ізольованого дихального циклу. Тканина дихальних торб, пелюстки клапанів та інші неметалеві деталі схильні до термодеструкції і робота дихальних апаратів припиняється.Due to the speed of explosive processes, people who are behind the protective device do not have time to use individual self-rescuers, which allow them to breathe safely in an oxygen-free and toxic environment. In addition, the existing designs of self-rescuers provide for reliable operation at close to normal atmospheric pressure and a temperature of no more than 50...600C. They are unable to function with a sharp increase in external air pressure, because the redundant valves of their breathing bags are activated and the oxygen mixture is withdrawn from the isolated respiratory cycle. The fabric of breathing bags, valve petals and other non-metallic parts are prone to thermal destruction and the operation of breathing apparatus stops.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення відомого пристрою для підвищення його швидкодії, завчасного створення ефективного заслону для надійного придушення вогневого фронту, а також забезпечення плавної зміни тиску та зменшення температури повітря на дільниці виробки позаду системи для локалізації вибуху вугільного пилу, тобто створення умов для зниження негативних факторів вибуху на персонал, що знаходиться в мережі виробок позаду системи для локалізації вибуху вугільного пилу.The useful model is based on the task of improving the known device to increase its speed, creating an effective curtain in advance for reliable suppression of the fire front, as well as ensuring a smooth change in pressure and reducing the air temperature in the production area behind the system to localize the explosion of coal dust, i.e. creating conditions for reducing negative factors of the explosion on the personnel located in the network of workings behind the system for the localization of the explosion of coal dust.

Поставлена задача вирішується тим, що система для локалізації вибухів вугільного пилу, яка містить ємність для вогнегасної речовини, що герметично закривається, до якої через зворотний клапан підведений трубопровід стисненого газу, до ємності приєднаний також випускний трубопровід, розміщений по контуру виробки і обладнаний кількома випускними патрубками, при цьому випускний трубопровід оснащений краном з електричним приводом, виготовленим у іскробезпечному виконанні, поєднаним електричним кабелем з підсилювачем, який, в свою чергу, поєднаний з сейсмічним датчиком, і замурований в породах, що містять гірничу виробку, згідно з корисною моделлю, в стінці гірничої виробки, на відстані від випускного трубопроводу, яка перевищує радіус чутливості сейсмодатчиків встановлено додатковий сейсмодатчик, який з'єднаний з підсилювачем, в гірничій виробці, встановлено з'єднані з підсилювачем засоби світлової та звукової сигналізації, позаду випускного трубопроводу розташовано бар'єри у вигляді контейнерів, виконаних з гратчастих металевих конструкцій, заповнених подрібненою гірничою породою, закріплені на шарнірах контейнери зафіксовані у піднятому до покрівлі положенні електричними замками, які підключені до підсилювача.The task is solved by the fact that the system for the localization of coal dust explosions, which contains a container for a fire-extinguishing substance that is hermetically closed, to which a compressed gas pipeline is connected through a non-return valve, an exhaust pipeline is also connected to the container, located along the contour of the production and equipped with several exhaust nozzles , while the discharge pipeline is equipped with an electrically actuated valve, manufactured in an intrinsically safe design, connected by an electric cable to an amplifier, which in turn is connected to a seismic sensor, and is embedded in the rocks containing the mining product, according to a useful model, in the wall of the mine, at a distance from the outlet pipeline that exceeds the sensitivity radius of the seismic sensors, an additional seismic sensor is installed, which is connected to an amplifier, in the mine, light and sound signaling devices connected to the amplifier are installed, behind the outlet pipeline there are barriers in the form of conte yners made of latticed metal structures filled with crushed rock, hinged containers are fixed in a raised position to the roof by electric locks that are connected to an amplifier.

Указані ознаки складають суть корисної моделі, тому що вони є необхідними і достатніми 60 для досягнення технічного результату - підвищення швидкодії, завчасного створення ефективного заслону для надійного придушення вогневого фронту, а також забезпечення умов для зниження негативних факторів вибуху на персонал, що знаходиться в мережі виробок позаду пристрою для локалізації вибуху вугільного пилу.The indicated features make up the essence of a useful model, because they are necessary and sufficient 60 to achieve the technical result - increase in speed, early creation of an effective curtain for reliable suppression of the fire front, as well as provision of conditions for reducing the negative factors of the explosion on the personnel located in the workings network behind the coal dust explosion containment device.

Причинно-наслідковий зв'язок ознак, які складають суть корисної моделі, з технічним результатом, що досягається, пояснюється наступним.The causal relationship between the features that make up the essence of a useful model and the technical result achieved is explained as follows.

При виникненні вибуху вугільного пилу в гірничій виробці формується ударний фронт стисненого повітря, за яким на відстані кількох метрів переміщується вогневий фронт, де відбувається детонаційне горіння пило повітряної суміші. Вибух розповсюджується по гірничій виробці зі швидкістю близької до швидкості звуку в повітрі. Частина енергії ударного фронту передається до оточуючих виробку гірничих порід, в них утворюються сейсмічні хвилі, які розповсюджуються в порідному масиві зі швидкістю, що в кілька разів перевищує швидкість руху ударного фронту. Однак внаслідок наявності природної та техногенної тріщинуватості гірничих порід відбувається розсіювання та поглинання сейсмічних хвиль, тому радіус розповсюдження сейсмічних хвиль обмежений, і на певної відстані більшої від ударного фронту їх потужність недостатня для збудження сейсмічного датчика. Встановлення додаткового датчика на відстані, що перевищує радіус затухання сейсмохвиль, дає змогу зареєструвати вибух раніше ніж сейсмохвилі досягнуть основного сейсмодатчика. Спрацювання додаткового сейсмодатчика відбувається на кілька секунд раніше ніж сейсмохвилі досягнуть основного сейсмодатчика. Сигнал від додаткового сейсмодатчика поступає по кабелю до підсилювача, де виробляється команда на включення звукової та світлової сигналізації, також на спрацювання замків, що утримують контейнери. Світлові та звукові сигнали оповіщають людей про наявність вибуху і необхідність підключення до саморятувальників і переходу в захисні укриття або прийняття безпечних позицій. Перетворена в силовий імпульс команда від додаткового сейсмодатчика призводить до дії замки контейнерів, які знаходились у підвішеному стані під покрівлею виробки, і вони на шарнірах опускаються до вертикального положення. Крім того, за сигналом додаткового сейсмодатчика автоматично починається подавання стисненого газу до ємності з вогнегасною речовиною. Система локалізації вибухів вугільного пилу переводиться в готовність до дії при наближенні ударного і вогневого фронтів вибуху. При наближенні фронту вибуху до основного сейсмодатчика спрацьовує сейсмічний датчик, видає по кабелю сигнал наWhen a coal dust explosion occurs in a mine, a shock front of compressed air is formed, behind which a fire front moves at a distance of several meters, where detonation of the dust-air mixture takes place. The explosion spreads through the mine at a speed close to the speed of sound in air. Part of the energy of the shock front is transmitted to the mining rocks surrounding the production, seismic waves are formed in them, which spread in the rock massif at a speed that is several times higher than the speed of the shock front. However, due to the presence of natural and man-made fracturing of mining rocks, scattering and absorption of seismic waves occurs, therefore the radius of propagation of seismic waves is limited, and at a certain distance greater than the shock front, their power is insufficient to excite the seismic sensor. Installing an additional sensor at a distance that exceeds the attenuation radius of seismic waves makes it possible to register an explosion before the seismic waves reach the main seismic sensor. The activation of the additional seismic sensor occurs a few seconds before the seismic waves reach the main seismic sensor. The signal from the additional seismic sensor is transmitted through the cable to the amplifier, where a command is issued to turn on the sound and light alarm, as well as to activate the locks holding the containers. Light and sound signals alert people to the presence of an explosion and the need to connect to self-rescuers and move to protective shelters or take safe positions. Converted into a power pulse, the command from the additional seismic sensor leads to the operation of the lock of the containers, which were in a suspended state under the roof of the production, and they are lowered to a vertical position on the hinges. In addition, according to the signal of the additional seismic sensor, the supply of compressed gas to the container with the fire-extinguishing substance automatically begins. The system of localization of coal dust explosions is put into readiness for action when the shock and fire fronts of the explosion approach. When the explosion front approaches the main seismic sensor, the seismic sensor is activated and sends a signal via the cable to

Зо підсилювач, той, на основі цього сигналу, виробляє виконавчий імпульс та по іншій гілці кабелю відправляє його до крану, де спрацьовує електричний привід і відкриває кран. Після відкривання крану, під натиском стисненого газу, вогнегасна речовина поступає з ємності до трубопроводу та патрубків, утворюючи в порожнечі виробки хмару-заслон, який придушує вогняний фронт та локалізує розповсюдження вибуху. Маюча високий тиск та температуру суміш пожежних газів та вогнегасної речовини продовжує рух по виробці. Вона несе потенціальну загрозу для людей у вигляді баротравм, контузій, опіків, ядухи. Для локалізації значної долі такого виду небезпек служать підвішені на шарнірах контейнери. Вони перекривають основну частину перерізу виробки, утворюючи механічний бар'єр на шляху ударної хвилі, загальмовуючи її. Основна частина механічної енергії ударної хвилі витрачається на переміщення важких контейнерів, а також на дроселювання газів крізь зазори між стінками контейнерів і виробки. Температура контактуючих зі стінками виробки і кусками породи, що знаходиться за решітками контейнерів, різко знижується. Мінуючи бар'єр амплітуда ударної хвилі значно слабшає, а період її дії - збільшується, вона не спроможна призвести до баротравм або контузій. Тепловий імпульс, який переносять ослаблені рештки ударної хвили також зменшується, відповідно скорочується вірогідність опіків. Заздалегідь попереджені сигналами світлової та звукової сигналізації, люди в виробках, включені в ізолюючі дихальні прибори (саморятувальники), тому захищені від пов'язаних з рештками ударної хвили небезпеками, отруєння токсичними пожежними газами та ядухи.From the amplifier, it, based on this signal, produces an executive pulse and sends it to the faucet through another branch of the cable, where the electric drive activates and opens the faucet. After opening the tap, under the pressure of compressed gas, the fire-extinguishing substance flows from the container to the pipeline and nozzles, forming a curtain cloud in the vacuum of the product, which suppresses the fire front and localizes the spread of the explosion. The high-pressure and high-temperature mixture of fire gases and fire-extinguishing substance continues to move through the production. It poses a potential threat to people in the form of barotrauma, contusions, burns, and heatstroke. Containers suspended on hinges are used to localize a significant portion of this type of hazards. They cover the main part of the cross-section of the product, forming a mechanical barrier in the path of the shock wave, slowing it down. The main part of the mechanical energy of the shock wave is spent on the movement of heavy containers, as well as on the throttling of gases through the gaps between the walls of the containers and the production. The temperature of the rock in contact with the walls of the work and the pieces of rock located behind the grates of the containers drops sharply. Passing the barrier, the amplitude of the shock wave weakens significantly, and the period of its action increases, it cannot cause barotrauma or contusions. The thermal impulse carried by the weakened remnants of the shock wave is also reduced, correspondingly, the probability of burns is reduced. Warned in advance by light and sound alarm signals, people in the works are included in isolating breathing devices (self-rescuers), so they are protected from the dangers associated with the remnants of the shock wave, poisoning by toxic fire gases and fumes.

Таким чином, при використанні системи, завчасного створення ефективного заслону для надійного придушення вогневого фронту, а також забезпечення умов для зниження негативних факторів вибуху на персонал, що знаходиться в мережі виробок за системою локалізації вибухів вугільного пилу.Thus, when using the system, early creation of an effective curtain for reliable suppression of the fire front, as well as provision of conditions for reducing the negative factors of the explosion on the personnel located in the network of products according to the system of localization of coal dust explosions.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: - фіг. 1 - горизонтальний переріз гірничої виробки, в якому розміщено систему для локалізації вибухів вугільного пилу, де 1 - трубопровід стисненого газу; 2 - клапан з електричним приводом; З - ємність для вогнегасних речовин; 4 - трубопровід вогнегасної речовини; 5 - клапан з електричним приводом; 6 - випускний трубопровід з патрубками; 7 - підсилювач; 8 - засоби звукової і світлової сигналізації; 9 - замок з електричним приводом; 10 -- контейнер; 11 - шарнір; М; Ме - відповідно, швидкості розповсюдження хвиль, ударних та 60 сейсмічних; Юа, Оо - відповідно, додатковий і основної сейсмічні датчики; Її - радіус вловлювання сейсмічних хвиль сейсмодатчиком; Ї2 - відстань між місцями встановлення основного і додаткового сейсмодатчиків - фіг. 2 - горизонтальний переріз гірничої виробки в місці розташування контейнера; - фіг. 3 - поперечний переріз виробки по лінії А-А; пунктиром позначено положення контейнера після спрацювання замка.The essence of the useful model is explained by the drawings, which show: - fig. 1 - a horizontal cross-section of a mine, in which a system for localization of coal dust explosions is placed, where 1 - a compressed gas pipeline; 2 - valve with electric drive; C - capacity for fire-extinguishing substances; 4 - fire extinguishing agent pipeline; 5 - valve with electric drive; 6 - outlet pipeline with nozzles; 7 - amplifier; 8 - means of sound and light signaling; 9 - lock with electric drive; 10 -- container; 11 - hinge; M; Me - respectively, the speed of propagation of waves, shock and 60 seismic; Yua, Oo - respectively, additional and main seismic sensors; Her is the radius of capture of seismic waves by the seismometer; Y2 - the distance between the places of installation of the main and additional seismic sensors - fig. 2 - horizontal section of the mine at the location of the container; - fig. 3 - cross-section of the product along the line A-A; the dotted line indicates the position of the container after the lock is activated.

Система локалізації вибухів вугільного пилу вміщує трубопровід 1 стисненого газу, клапан 2 з електричним приводом, ємність З для вогнегасних речовин, трубопровід 4 вогнегасної речовини, клапан 5 з електричним приводом, випускний трубопровід б з патрубками, підсилювач 7, засоби звукової і світлової сигналізації 8, замок 9У з електричним приводом, контейнер 10, шарнір 11.The system of localization of coal dust explosions includes pipeline 1 of compressed gas, valve 2 with electric drive, container C for fire extinguishing substances, pipeline 4 of fire extinguishing substance, valve 5 with electric drive, exhaust pipeline b with nozzles, amplifier 7, means of sound and light signaling 8, lock 9U with electric drive, container 10, hinge 11.

Система локалізації вибухів вугільного пилу працює у такий спосіб.The coal dust explosion containment system works as follows.

Систему локалізації вибухів вугільного пилу було змонтовано в горизонтальної гірничої виробці. Вона складалась з трубопроводу 1 для подавання через клапан з електроприводом 2 стисненого газу до ємності З з вогнегасної речовиною, яка трубопроводом 4 пов'язана через клапан з електроприводом 5 з випускним трубопроводом 6 з патрубками. Попередньо були проведені шахтні випробування сейсмічного датчика типу СД-1Е з визначення радіусу вловлювання сейсмічних хвиль, встановлено, що він склав І -240Ом. У стінці гірничої виробки на відстані Ї2-1500 м від трубопроводу б, яка більше ніж в шість разів перевищує радіус І, вмурований сейсмічний датчик Юа. Ще один сейсмодатчик Юо вмурований в стінку виробки поряд з випускним трубопроводом 6. Електричні кабелі для передавання сигналів від сейсмодатчиків підключено до підсилювача 7. Підсилювач 7 передає підсилені сигнали від датчика Юа до клапана з електроприводом 2, засобів звукової і світлової сигналізації 8, а також на замок 9, який утримує контейнер 10 за допомогою шарніра 11 підвішеним під покрівлею. Підсилювач 7 на основі сигналу від сейсмодатчика Оо передає управляючий імпульс до клапану 5 з електричним приводом.The coal dust explosion localization system was installed in a horizontal mine. It consisted of a pipeline 1 for supplying compressed gas through a valve with an electric drive 2 to a container C with a fire extinguishing agent, which is connected by a pipeline 4 through a valve with an electric drive 5 to an outlet pipeline 6 with nozzles. Previously, mine tests of the SD-1E type seismic sensor were conducted to determine the radius of seismic wave detection, and it was established that it was I -240Ω. Seismic sensor Yua is embedded in the mine wall at a distance of 2-1500 m from the pipeline b, which is more than six times greater than the radius I. Another Yuo seismic sensor is built into the wall of the production next to the outlet pipeline 6. Electric cables for transmitting signals from the seismic sensors are connected to the amplifier 7. The amplifier 7 transmits the amplified signals from the Yuo sensor to the valve with an electric drive 2, sound and light signaling devices 8, as well as to the lock 9, which keeps the container 10 suspended under the roof by means of a hinge 11. The amplifier 7 based on the signal from the seismic sensor Oo transmits a control pulse to the valve 5 with an electric drive.

При виникненні вибуху вугільного пилу в гірничої виробці формується ударний фронт стисненого повітря, за яким на відстані кількох метрів переміщується вогневий фронт де відбувається детонаційне горіння пило повітряної суміші. Процес повторюється циклічно до тих пір доки у виробці знаходиться достатньо вугільного пилу. Фронт вибух розповсюджується поWhen a coal dust explosion occurs in a mine, a shock front of compressed air is formed, behind which a fire front moves at a distance of several meters, where the detonation combustion of the dust-air mixture takes place. The process is repeated cyclically until there is enough coal dust in the product. The explosion front spreads over

Зо гірничій виробці зі швидкістю М1-330 м/с" близької до швидкості звуку в повітрі. Частина енергії ударного фронту передається до оточуючих виробку гірничих порід, в них утворюються сейсмічні хвилі розповсюджуються в порідному масиві зі швидкістю Ме-2500...3000 м/с", що в кілька разів перевищує швидкість руху ударного фронту. Однак внаслідок наявності природної та техногенної тріщинуватості гірничих порід відбувається розсіювання та поглинання сейсмічних хвиль, тому радіус розповсюдження сейсмічних хвиль обмежений, і на певної відстані більшої І від ударного фронту їх потужність недостатня для збудження сейсмічного датчика. Цей показник доцільно експериментально встановлювати для конкретного типу сейсмічних датчиків при проведенні буро-вибухових робіт у підземних виробках. Встановлення додаткового датчика Юа на відстані І», що значно перевищує радіус затухання сейсмохвиль І у, дає змогу зареєструвати вибух раніше ніж сейсмохвилі досягнуть основного сейсмодатчика Юо.From the mine with a speed of M1-330 m/s" close to the speed of sound in air. Part of the energy of the shock front is transmitted to the rocks surrounding the mine, seismic waves are formed in them and propagate in the rock massif at a speed of Me-2500...3000 m/s s", which is several times higher than the speed of the shock front. However, due to the presence of natural and man-made fracturing of mining rocks, scattering and absorption of seismic waves occurs, therefore the radius of propagation of seismic waves is limited, and at a certain distance of greater I from the shock front, their power is insufficient to excite the seismic sensor. It is expedient to set this indicator experimentally for a specific type of seismic sensors during drilling and blasting operations in underground workings. Installation of an additional Yua sensor at a distance I", which is significantly greater than the radius of attenuation of seismic waves I y, makes it possible to register an explosion before the seismic waves reach the main seismic sensor Yuo.

Спрацювання додаткового сейсмодатчика Юа відбувається на кілька секунд раніше ніж сейсмохвилі досягнуть основного сейсмодатчика ЮОо у нашому випадку спізнення складає 1500/330-4,5 с. Сигнал від додаткового сейсмодатчика поступає по кабелю до підсилювача 7, де виробляється команда на включення звукової та світлової сигналізації 8, також на спрацювання замків 9, що утримують контейнери 10. Засоби світлової та звукової сигналізації оповіщають людей про наявність вибуху і необхідність включення до саморятувальників і переходу в захисні укриття або прийняття безпечних позицій. На це персонал матиме більше 4,5 секунд, такого резерву часу не забезпечують існуючи засоби боротьбі з вибухами вугільного пилу. Перетворена в силовий імпульс команда від додаткового сейсмодатчика Юа призводить до дії замки контейнерів 10, які знаходились у підвішеному стані під покрівлею виробки, і вони на шарнірах 11 опускаються до вертикального положення. Крім того по сигналу додаткового сейсмодатчика Юа автоматично починається подавання стисненого газу з трубопроводу 1 до ємності З з вогнегасної речовиною. Таким чином, система локалізації вибухів вугільного пилу переводиться до готовності к дії при наближенні ударного і вогневого фронтів вибуху. При наближенні фронту вибуху до місця розташування випускного трубопроводу 6 спрацьовує сейсмічний датчик Об і видає по кабелю сигнал на підсилювач 7, який, на основі цього сигналу, виробляє виконавчий імпульс та по іншої гілці кабелю відправляє його до клапану 5, де спрацьовує електричний привід і відкриває його. Після відкривання клапану 5, під натиском стисненого газу, вогнегасна речовина поступає з ємності до випускного трубопроводу з бо патрубками 6, утворюючи в порожнечі виробки хмару-заслон, який придушує вогняний фронт та локалізує розповсюдження вибуху. Така, що має високий тиск та температуру, суміш пожежних газів та вогнегасної речовини продовжує рух по виробці. Вона несе потенціальну загрозу для людей у вигляді баротравм, контузій, опіків, ядухи. Для локалізації значної долі такого виду небезпек служать підвішені на шарнірах 11 контейнери 10. Вони перекривають основну частину перерізу виробки, утворюючи механічний бар'єр на шляху ударної хвилі, загальмовуючи її.The activation of the additional seismic sensor Yua occurs a few seconds before the seismic waves reach the main seismic sensor YuOo, in our case the delay is 1500/330-4.5 s. The signal from the additional seismic sensor is transmitted through the cable to the amplifier 7, where a command is issued to turn on the sound and light alarm 8, as well as to activate the locks 9 that hold the containers 10. Light and sound signaling devices notify people of the presence of an explosion and the need to join the self-rescuers and move in protective shelters or taking safe positions. For this, the personnel will have more than 4.5 seconds, such a time reserve is not provided by the existing means of combating coal dust explosions. Converted into a power pulse, the command from the additional seismic sensor Yua leads to the action of the lock of the containers 10, which were in a suspended state under the roof of the production, and they are lowered to the vertical position on the hinges 11. In addition, according to the signal of the additional seismic sensor Yua, the supply of compressed gas from the pipeline 1 to the container C with a fire extinguishing agent automatically begins. Thus, the system of localization of coal dust explosions is transferred to readiness for action when the shock and fire fronts of the explosion approach. When the explosion front approaches the location of the exhaust pipeline 6, the seismic sensor Ob is activated and sends a signal through the cable to the amplifier 7, which, based on this signal, produces an executive pulse and sends it to valve 5 through another branch of the cable, where the electric drive is activated and opens him. After opening the valve 5, under the pressure of compressed gas, the fire extinguishing substance flows from the tank to the outlet pipeline with the nozzles 6, forming a curtain cloud in the vacuum of the product, which suppresses the fire front and localizes the spread of the explosion. One that has high pressure and temperature, a mixture of fire gases and extinguishing agent continues to move through the production. It poses a potential threat to people in the form of barotrauma, contusions, burns, and heatstroke. Containers 10 suspended on hinges 11 serve to localize a significant portion of this type of hazards. They cover the main part of the cross-section of the product, forming a mechanical barrier in the path of the shock wave, slowing it down.

Основна частина механічної енергії ударної хвилі втрачається на переміщення важких контейнерів 10, а також на дроселювання газів крізь зазори між стінками контейнерів і виробки.The main part of the mechanical energy of the shock wave is lost to the movement of heavy containers 10, as well as to the throttling of gases through the gaps between the walls of the containers and the product.

Температура контактуючих зі стінками виробки і кусками породи, що знаходиться за грантами контейнерів 10, різко знижується. Минаючи бар'єр, амплітуда ударної хвилі значно слабшає, а період її дії - збільшується, вона не спроможна призвести до баротравм або контузій. Тепловий імпульс, який переносять ослаблені рештки ударної хвили, також зменшується, відповідно скорочується вірогідність опіків. Заздалегідь попереджені сигналами світлової та звукової сигналізації 8 люди в виробках включені в ізолюючі дихальні пристрої (саморятувальники), тому захищені від пов'язаних з рештками ударної хвили небезпеками, отруєння токсичними пожежними газами та ядухи.The temperature of the rock in contact with the walls of the work and pieces of rock, which is behind the grants of containers 10, drops sharply. Passing the barrier, the amplitude of the shock wave weakens significantly, and the period of its action increases, it cannot cause barotrauma or contusions. The thermal impulse carried by the weakened remnants of the shock wave is also reduced, accordingly, the probability of burns is reduced. Warned in advance by light and sound alarm signals, 8 people in the works are included in isolating breathing devices (self-rescuers), so they are protected from the dangers associated with the remnants of the shock wave, poisoning by toxic fire gases and fumes.

Таким чином, при використанні системи, завчасного створюється ефективний заслон для надійного придушення вогневого фронту, а також забезпечуються умови для зниження негативних факторів вибуху на персонал, що знаходиться в мережі виробок позаду елементів системи для локалізації вибуху вугільного пилу.Thus, when using the system, an effective curtain is created in advance to reliably suppress the fire front, and conditions are also provided to reduce the negative factors of the explosion on the personnel located in the network of productions behind the elements of the system for the localization of the coal dust explosion.

Застосування запропонованої системи локалізації вибухів вугільного пилу дає можливість створення ефективного заслону для надійного придушення вогневого фронту, а також забезпечення умов для зниження негативних факторів вибуху на персонал, що знаходиться в мережі виробок позаду системи для локалізації вибуху вугільного пилу.The application of the proposed coal dust explosion localization system makes it possible to create an effective curtain for reliable suppression of the fire front, as well as to provide conditions for reducing the negative factors of the explosion on the personnel located in the network of workings behind the coal dust explosion localization system.

Claims

25 USEFUL MODEL FORMULA A system for the localization of coal dust explosions, which contains a container for a fire-extinguishing substance that is hermetically closed, to which a compressed gas pipeline is connected through a check valve, an exhaust pipeline is also connected, located along the contour of the production and equipped with several exhaust nozzles, while the outlet pipeline is equipped with an electrically actuated tap, manufactured in an intrinsically safe design, connected by an electric cable to an amplifier, which in turn is connected to a seismic sensor, which is embedded in the rocks containing the mine, which differs in that in the wall of the mine, on distance from the outlet pipeline, which exceeds the sensitivity radius of 35 seismic sensors, an additional seismic sensor connected to the amplifier is installed, light and sound signaling devices connected to the amplifier are installed in the mine, behind the outlet pipeline there are barriers in the form of containers made from gratch a verse of metal structures filled with crushed rock, hinged containers are fixed in a raised position to the roof with electric locks that are connected to an amplifier. From all over and from Z | ka Ves V b vv I m. mu . b KE : and m M. ! i y ' yam MDNSH Shenkh y: Boriv va 32 from fig. 1