Способ строительства и ремонта вентиляционного сооружения в угольных и сланцевых шахтах
METHOD OF CONSTRUCTION AND REPAIR OF VENTILATION FACILITIES IN COAL AND SHALE MINES

Настоящее изобретение относится к горной промышленности, к строительству и ремонту вентиляционных сооружений в подземных выработках угольных и сланцевых шахт.
В промышленности по добыче угля подземным способом работают высокопроизводительные очистные и проходческие забои. Это вызвано экономической задачей - добыть в единицу времени максимальное количество угля, что значительно снижает себестоимость продукции и позволяет работать угольному предприятию с прибылью. Для обеспечения стабильной и беспрерывной работы высокопроизводительных угольных очистных забоев необходимо заранее готовить горные выработки. Это осуществляется путем организации работы высокоскоростных проходческих забоев, которые позволяют строить выработки, в зависимости от площади поперечного сечения и используемой крепи, с производительностью до 500 п.м. за 1 месяц. Для обеспечения работы высокопроизводительных очистных забоев и высокоскоростных проходческих забоев требуется своевременное возведение вентиляционных сооружений (кроссингов, изолирующих перемычек, вентиляционных перемычек) для регулирования движения воздуха по горным выработкам шахты, изоляции отработанного пространства. При этом перемычки, возводимые в шахте можно разделить на две категории по несущей способности: несущие изолирующие перемычки; самонесущие вентиляционные перемычки. Несущие изолирующие перемычки - это сооружение с рассчитываемой прочностью на внешнее воздействие: воздействие взрывной волны - взрывоустойчивые изолирующие перемычки; воздействие давления воды - водоупорные изолирующие перемычки. Самонесущие вентиляционные перемычки это сооружения служащие для регулирования направления движения воздуха по горным выработкам, например: временная перемычка глухая, временная перемычка с проходом для людей, перемычка глухая врубовая, перемычка с проходом для людей. (Приказ Ростехнадзора от 28.11.2014 N 530 "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах").
Основными требованиями при проектировании несущих изолирующих перемычек являются: сохранение прочности и устойчивости сооружения под влиянием давления вмещающих пород в выработке, где это сооружение возведено; восстановление герметичности (воздухонепроницаемости или водонепроницаемости) при периодическом ремонте (поддержании герметичности) во время всего срока службы изолирующей перемычки.
Из существующего уровня техники и технологии в строительной отрасли известны различные способы и материалы для ремонта монолитных или сборных бетонных сооружений для восстановления их герметичности. В патенте RU 2187652 предложена технология послойного напыления пенополиуретанов ППУ, получаемых из 2-х компонентов путем смешения в «пистолете»-распылителе. Данная технология позволяет возводить эффективные герметичные вентиляционные перемычки за небольшой промежуток времени, выполнять ремонт вентиляционных сооружений для снижения потерь (утечек) воздуха через конструкцию самой вентиляционной перемычки и прилегающего по контуру вентиляционной перемычки массива горных пород. Однако у указанного в патенте RU 2187652 способа есть серьезный недостаток. Материалы, применяемые по данной технологии, пенополиуретаны ППУ: ППУ-17Н-1, ППУ350-Н, Изолан-6, Вилан-405 и другие являются по своему составу синтетическими полимерными материалами и без специальных, дополнительных технологических операций связанных с защитой пенополиуретана путем нанесения эффективного теплоизолирующего и огнезащитного покрытия применятся в угольных и сланцевых шахтах не могут по требованиям пожарной безопасности. Согласно требованиям пункта 474 Приказа Ростехнадзора №550 от 15.11.2013 «Правила безопасности в угольных шахтах» вещества и материалы, используемым в шахтах должны относится к трудногорючим и негорючим по категории горючести. Материалы для возведения и ремонта вентиляционных сооружений, указанные в патенте RU 2187652, относятся к горючим по степени пожарной опасности.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является способ производства эффективного ремонта несущего вентиляционного сооружения, находящегося во втором предельном состоянии.
Поставленная задача решена путем послойного нанесения на поверхность несущего вентиляционного сооружения и прилегающих к нему поверхностей горных выработок различных по своему составу материалов: минеральные; пенополиуретаны для восстановления герметичности сооружения.
Сущность изобретения. Капитальное вентиляционное изолирующее сооружение ремонтируются (для восстановления его герметичности) при помощи нанесения различных материалов слоями. При этом каждый отдельный слой нанесенного на поверхность вентиляционного сооружения материала акцентировано выполняет определенную задачу по герметизации сооружения, а в комплексе, полученное многослойное покрытие позволяет добиться более качественной герметизации вентиляционного сооружения при общем сокращении стоимости примененных для обработки материалов.
Технический результат. При ремонте изолирующей перемычки для восстановления или поддержания ее герметичности способом послойного нанесения материалов становится возможным совместить в одной единице объема нанесенного герметизирующего покрытия, но в разных слоях этой единицы объема, материалов имеющих различающуюся во много раз скорость: твердения и последующей воздухонепроницаемости; твердения и последующей водонепроницаемости; твердения и набора прочности. Это позволяет эффективно проводить герметизацию изолирующей перемычки, находящейся в втором предельном состоянии. При этом ремонт осуществляется при поступлении воды из трещин в теле сооружения для водоупорной изолирующей перемычки, при поступлении газовоздушной смеси из отработанного пространства через трещины в теле сооружения для взрывоустойчивой вентиляционной изолирующей перемычки.
Предлагаемый способ был использован для профилактического ремонта вентиляционной изолирующей перемычки на одном из угольных предприятий в Кузбассе.
Под влиянием значительных деформаций вмещающих пород в конструкции перемычки рисунок №1 образовались трещины. В результате воздух из отработанного пространства начал поступать в эксплуатируемые горные выработки. Поверхность перемычки рисунок №2 и прилегающие поверхности горных выработок обработали жидкой минеральной герметизирующей композицией «Негорючая крепь» (3) ТУ 5772-004-50576573-2014. В течение 3-х часов после нанесение покрытие (3) отвердело и стало воздухонепроницаемым и влагоустойчивым. После проведенных работ по устройству покрытия перемычки для ее ремонта материалом герметизирующая композиция «Негорючая крепь», дренаж воздуха из отработанного пространства через перемычку значительно сократился, но продолжался по трещинам в которых материал не успевал затвердеть до того времени, пока давление газовоздушной смеси из отработанного пространства полностью выдувала его из трещины. Для полного устранения дренажа воздуха через оставшиеся трещины на перемычку нанесли слой пенополиуретана (4) из автономной двухкомпонентной системы торговой марки  толщиной 3 мм, пенополиуретан становится воздухонепроницаемым, но податливым к механическим воздействиям через 15 минут после нанесения. В результате дренаж воздуха прекратился полностью. Для защиты слоя пенополиуретана (4) на него несли слой (3) из герметизирующей композиции «Негорючая крепь».
Схема послойного возведения при строительстве вентиляционной перемычки и послойного нанесения материалов при ремонте изолирующей перемычки представлена на рис. №1; рис. №2.
Краткое описание чертежей.
На рисунке №1 представлен поперечный разрез вентиляционной изолирующей перемычки с нанесенным послойным покрытием для поддержания герметичности. На рисунке №2 представлен Вид А. Многослойное покрытие вентиляционной изолирующей перемычки для ее ремонта и восстановления герметичности:
1. Бетон «тела» перемычки;
2. Несъемная опалубка из шлакобетонных камней;
3. Герметизирующая композиция «Негорючая крепь» ТУ 5772-004-50576573-2014;
4. Слой пенополиуретана толщиной 3 мм из автономной двухкомпонентной системы торговой марки
5. Трещины в шлакобетонных камнях и бетоне «тела» перемычки, заполненные герметизирующей композицией «Негорючая крепь» ТУ 5772-004-50576573-2014.
Литература.
1. Приказ Ростехнадзора от 28.11.2014 N 530 "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах".
2. RU 2187652.
3. Приказ Ростехнадзора №550 от 15.11.2013 «Правила безопасности в угольных шахтах».