УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОДЯНОГО ЗАСЛОНА

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и может быть использована для борьбы со взрывами газа и угольной пыли в горных выработках.
Известно устройство для водяного заслона, включающее размещенные в горной выработке сосуды, по краям каждого из которых имеются отверстия, через которые пропущена бесконечная гибкая связь, образующая два равных пучка петель, установленных на плечах кронштейна (авторское свидетельство СССР на изобретение №1305389, кл. Е21F 5/00, опубликовано в 1987 г., Б.№15). При взрыве метана или угольной пыли петли с одного плеча кронштейна соскальзывают, в результате чего сосуд зависает, раскрывается и находящаяся в нем вода диспергируется ударной волной в выработку, образуя водяную завесу.
Известное устройство прошло промышленные испытания и использовалось на ряде шахт Кузбасса для гашения взрывов газа и угольной пыли.
К недостаткам его следует отнести:
трудно контролировать уровень заполнения сосудов водой;
сложность сочетания таких свойств пленки, как достаточная прочность в период ожидания взрыва и легкость разрушения под действием ударной волны взрыва различной силы.
Известно устройство для водяных заслонов, выполненное в виде закрепленных в выработке кронштейнов, на которых закреплены по одному «водяные карманы» с приспособлениями для заливки воды (Ж. «Глюкауф» на русском языке, Эссен, ФРГ, 2005 г., №1(2), с.53-59). Известный противовзрывной заслон с боковым каскадным расположением сосудов («водяных карманов») применяется в ряде стран и отличается от приведенного выше аналога тем, что:
сосуды изготовлены из специальной полиэтиленовой пленки с расположенными в виде узора ослабленными местами, благодаря чему пленка легко разрушается под действием ударной волны взрыва, но в то же время обладает достаточной прочностью и долговечностью;
для заливки воды в сосудах имеются прорезь или выштампованное отверстие, которое затем заклеивают прилагаемой клейкой лентой, что исключает испарение воды;
заслон не имеет большого аэродинамического сопротивления и не препятствует передвижению по выработке, т.к. сосуды имеют боковое каскадное расположение, образуя свободное пространство в средней части выработки, и закреплены в ней по одному на специальном кронштейне.
К недостаткам известного устройства следует отнести:
сложность изготовления специальной армированной пленки;
необходимость установки большого количества сосудов в заслоне, т.к. по прочностным свойствам пленки и узлов ее крепления к кронштейнам объем каждого сосуда ограничен 40 л;
энергия части ударной волны взрыва, проходящей по центру выработки, не гасится, т.е. вследствие отжатия к бортам водяной завесы может произойти «проскок» пламени через заслон.
Техническим результатом полезной модели является снижение количества сосудов в водяном заслоне и повышение его эффективности.
Предложено устройство для водяного заслона, включающее сосуды с приспособлениями для заливки воды, выполненные из эластичного материала, и крепежные элементы для установки сосудов в выработке.
Отличием является то, что каждый сосуд снабжен каркасом, имеющим жесткое основание для установки внутри каркаса сосуда, а сам каркас выполнен в виде сетки из эластичного материала, при этом сосуды установлены в выработке по длине водяного заслона в шахматном порядке.
Отличием является также то, что устройство снабжено гибкими связями, соединенными с каркасом, а в верхней части сосуда закреплены проушины, причем гибкие связи пропущены через указанные проушины.
В предложенном устройстве для водяных заслонов подавляющая часть нагрузки передается на элементы каркаса, прочность которых можно оперативно изменять известными методами: изменением диаметра нитей, образующих сетку, изменением размера ячеек сетки, увеличением прочности основания каркаса, гибких тяг и т.д. Таким образом, для создания водяного заслона заданной длины и плотности водяной завесы можно использовать не 160 сосудов емкостью 40 л каждый, а например 4, 6, 8 или 10 сосудов емкостью соответственно 1600, 1200, 800 или 650 л, при этом сосуды с водой могут быть подвешены в выработке на требуемой высоте или установлены на почве. Каркас сохраняет форму сосуда, близкую к цилиндрической по всей его высоте. Установка сосудов вдоль выработки в шахматном порядке обеспечивает возможность движения по ней и в то же время при возникновении взрыва обеспечивает гашение ударной волны по всему сечению, исключая возможность «проскока» пламени через водяную завесу.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан сосуд водяного заслона, прикрепленный к кровле выработки, на фиг.2 - сосуд, установленный на почве выработки, на фиг.3 - расположение сосудов в пределах заслона по длине выработки.
Устройство для водяного заслона содержит сосуд 1 из эластичного материала, например, полиэтиленовой пленки. Сосуд помещен в каркас 2, имеющий, например, цилиндрическую форму и изготовленный в виде сетки из эластичного материала (синтетические нити и др.). Основание 3 каркаса, на которое устанавливают сосуд, изготавливают из прочного материала, т.к. оно должно выдерживать вес сосуда с водой и защищать его от внешних воздействий снизу. Сосуд имеет герметично запаянный верхний торец, а в верхней части сосуда установлено, по крайней мере, одно приспособление 4 для заливки воды. Указанное приспособление может быть выполнено в виде отверстия, перекрываемого клейкой лентой, клапана и т.д. Для подвески сосуда к кровле горной выработки, например, с помощью анкеров 5, устройство снабжено гибкими связями 6, которые с
одной стороны соединены с каркасом, а с другой стороны крепятся к анкеру.
Для улучшения сохранения формы сосуда в подвешенном к кровле положении или при установке его на почве сосуд снабжен проушинами 7, которые прикреплены к верхней его части и через них пропущены гибкие связи 6. При установке на почву выработки основание каркаса может быть снабжено штырями 8.
В выработке 9 сосуды размещают в шахматном порядке так, чтобы при разрушении сосудов ударной волной взрыва водяная завеса заданной плотности перекрывала все сечение по длине выработки, по крайней мере, в пределах длины l водяного заслона.
Для установки водяного заслона сосуды 1 в каркасах 2 размещают в проектных точках и подвешивают их к анкерам 5 с помощью гибких связей 6, предварительно соединенных с каркасами и пропущенных через проушины 7 сосудов. При размещении сосудов на почве выработки основания 3 каркасов с помощью штырей 8 прикрепляют к почве. От пожарного трубопровода или с помощью насоса заполняют через приспособления 4 сосуды водой и герметизируют их. За счет наличия каркаса сосуды принимают заданную, например, цилиндрическую форму и сохраняют ее в течение всего срока службы водяного заслона.
3
При взрыве газа или угольной пыли ударная волна разрушает сосуды 1, при этом толщину пленки, из которой изготавливают сосуды, выбирают так, чтобы она разрушалась от слабых взрывов. В результате разрушения сосудов с водой в выработке образуется водяная завеса заданной плотности, например, 30 кг/м, которая гасит фронт пламени от взрыва, а часть энергии ударной волны затрачивается на разрушение сосудов. Наличие каркаса на сосудах обеспечивает возможность использовать сосуды большой емкости при условии защиты от взрывов, включая слабые.