Сосуды для водяных заслонов

Взрыволокализующие заслоны предназначены для локализации (предупреждения распространения) взрывов метана и угольной пыли.

В соответствии с требованиями Правил безопасности на шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по взрывам метана и угольной пыли, наряду с мероприятиями по предупреждению взрыва должна применяться вторая линия пылевзрывозащиты, предназначенная для локализации и предотвращения распространения по горным выработкам на большее расстояние уже возникших взрывов. Необходимость использования второй линии защиты обусловлена принципиальной невозможностью обеспечить абсолютную надежность всех вместе взятых средств предупреждения взрывов метана и угольной пыли в шахтах.

До настоящего времени в России и в странах СНГ в качестве основного средства второй линии пылевзрывозащиты используются пассивные водяные или сланцевые заслоны, с помощью которых изолируются наиболее вероятные очаги взрывов на шахтах.
Взрыволокализующее действие пассивного заслона состоит в создании гасящей среды на пути распространяющегося по горной выработке фронта пламени от взрыва угольной пыли, представляющей собой облако распыленного в воздухе пламегасящегося вещества (воды или инертной пыли), которое образуется при воздействии на заслон ударной воздушной волны (УВВ) самого взрыва.

Сланцевыми или водяными заслонами должны быть изолированы (защищены):

очистные выработки;
забои подготовительных выработок, проводимых по углю или по углю и породе;
крылья шахтного поля в каждом пласте;
конвейерные выработки;
пожарные участки.

Заслоны размещаются в выработках, на входящей и на исходящей струях изолируемых выработок.
Защита забоев подготовительных выработок до внедрения автоматических систем должна осуществляться рассредоточенными заслонами (сланцевыми или водяными). При этом в тупиковой части выработки устанавливается не менее четырех рядов сосудов или полок. Первый ряд должен быть установлен не ближе 25 и не далее 40 м от забоя.
Подготовительные выработки протяженностью менее 40 м должны изолироваться заслонами, устанавливаемыми в смежных выработках на минимально допустимом расстоянии от сопряжений (60 м для сланцевых и 75 м для водяных заслонов).
Для изоляции крыльев заслоны устанавливаются в откаточных и вентиляционных штреках у бремсбергов, уклонов, квершлагов и у других примыкающих к ним выработок.
Для защиты конвейерных выработок, тупиковых подготовительных выработок, проводимых по углю, сланцевые или водяные заслоны
должны устанавливаться на всем протяжении выработок на расстоянии не более 300 м для сланцевых и 250 м для водяных заслонов. Установка заслонов в конвейерных выработках не требуется, если по ним транспортируется только порода.
Для изоляции пожарных участков заслоны помещаются во всех примыкающих к ним выработках.
Заслоны устанавливают в горизонтальных и наклонных выработках с углом наклона до 18°. При угле наклона более 18° заслоны должны
устанавливаться в смежных выработках на минимально допустимом расстоянии от их сопряжения с изолируемой выработкой.

Сланцевые заслоны должны устанавливаться на расстоянии не менее 60 и не более 300 м, водяные – не менее 75 и не более 250 м от забоев очистных и подготовительных выработок, сопряжений откаточных и вентиляционных штреков с бремсбергами, уклонами,
квершлагами, а также от изолирующих пожар перемычек. Установка заслонов на откаточных и вентиляционных штреках, у сопряжений с бремсбергами, уклонами, квершлагами не требуется, если сланцевые заслоны, изолирующие забои очистных и подготовительных выработок, находятся на расстоянии 300 м и менее, а водяные – 250 м и менее от этих сопряжений.
Заслоны должны устанавливаться на прямолинейных участках выработок с выдержанным сечением. Запрещается устанавливать
заслоны на участках выработок, имеющих пустоты за креплением (купола, старые погашаемые выработки и т.п.).
За сохранность и исправность заслонов, установленных в выработках участка, несет ответственность начальник участка, в других выработках – ИТР, за которыми закреплена выработка.

Сланцевый заслон[править]

Мешки водяного (сланцевого) заслонов

Представляет собой ряд полок, расположенных на трапециевидных опорах, загруженных инертной (в том числе сланцевой) пылью, опрокидывающихся под действием ударной волны или с помощью специальных механизмов. Ширина полок 250—500 мм. Расстояние между полками равно ширине полки. Имеются небольшие бортики – 5 см.
На полки засыпается инертная пыль (из сланца, доломита, ракушечника). Полки заполняются из расчета – 400кг на 1м2 поперечного сечения выработки, длина заслона не менее 20 м. Первый заслон устанавливается не ближе 60 м от забоя, последующие – не далее 300 м.

Пассивный сланцевый заслон может локализовать взрыв лишь на определенной стадии развития взрывного процесса и в очень узком диапазоне скоростей распространения фронта пламени: от 140 м/с до 284 м/с. Кроме того, пассивные заслоны малоэффективны при гашении взрывов только метановоздушной смеси (т.е. без участия во взрыве угольной пыли), а также при взрывах метана в местных и слоевых скоплениях и в куполах. В самом принципе действия сланцевого заслона заложено техническое противоречие. При слабых взрывах ударная волна не в состоянии опрокинуть полки с инертной пылью. А при сильных взрывах из-за большой инерционности сланцевого заслона (более 2 с) не успевает сформироваться облако инертной пыли на пути распространения фронта пламени.

Авария на шахте «Ульяновская» 19 марта 2007 года в очередной раз показала неэффективность сланцевых заслонов. Все сланцевые заслоны были разбиты и сланцевая пыль рассыпана по горной выработке, однако взрыв угольной пыли не только не был локализован, но продолжал развиваться, увеличивая свою мощность и, соответственно, скорость распространения, т.е. сланцевые заслоны не выполнили своей основной функции.

Водяной заслон[править]

Представляет собой сосуды вместимостью более 80 л, размещенные на полках, ориентированных поперек выработки. Заслон снабжен рассекателями в виде пилообразных ножей, жестко закрепленных с обеих сторон сосудов. При взрыве газа или пыли сосуды в эластичной оболочке ударной волной прижимаются к неподвижным ножам, разрезающим оболочку сосудов, и вода выливается, локализуя взрыв.
Количество воды и сосудов из расчета 400 л на 1м2 площади поперечного сечения выработки.
В качестве сосудов для инертной пыли и воды в заслонах могут применять пластиковые мешки.

О бесполезности водяных и сланцевых заслонов:

Это штук тридцать установленных под самой кровлей широких досок, заполненных несколькими тоннами сланцевой пыли. Причем доски устанавливались на трапециевидных баклушах, так что стояли на узком основаниях этих трапеций, перевертывались при взрыве газа, рассеивая сланцевую пыль. Сланцевая пыль взвешивалась в воздухе и, смешиваясь с угольной пылью, предотвращала ее взрыв.

Эта осланцовка могла работать только в Воркуте, где в вечной мерзлоте шахты сухо как в Сахаре. В остальных шахтах всегда осенняя русская грязь и вечно капает и даже льется вода с потолка. А сланец – весьма гигроскопичен, поэтому сланцевая пыль в три дня превращается в кусок грязи. Уголь же гидрофобен, поэтому всегда лучше готов взлететь пылинками. Так что ученые мужи заменили сланцевые заслоны (широкие доски) корытами с водой, столь же бесполезные, ибо воду в корытах надо взрывать, чтоб она тонко распылилась и поглощала энергию взрывного горения в себя, а не выливать ее бесполезно как из ведра на пол.
— Б.П. Синюков Взрыв на шахте Ульяновская

Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов[править]

Основная статья: Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов
В настоящее время в большинстве высокоразвитых угледобывающих странах практически отказались от использования сланцевых заслонов из-за их малой эффективности. Начиная с конца 60-х годов, в этих странах интенсивно проводятся научные исследования по созданию ждущих автоматических систем гашения вспышек (взрывов), предназначенных для взрывозащиты различных горных выработок и оборудования. В России разработана автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов АСВП-ЛВ, на Украине – СЛВА (Система локализации взрывов, автоматическая). На шахте «Ульяновской» из десяти установленных в шахте систем АСВП-ЛВ восемь были установлены в конвейерном уклоне, где взрыв был локализован сработавшими системами АСВП-ЛВ, две из них на выходе конвейерного уклона не сработали ввиду отсутствия в подошедшей к ним ослабленной ударной волне давления, превышающего порог их срабатывания. Распространение и развитие взрыва происходило в выработках, защищаемых сланцевыми заслонами, которые как и во всех других авариях оказались бесполезными для локализации взрыва.

Источник

Сланцевыми или водяными заслонами должны быть изолированы (защищены):

очистные выработки;
забои подготовительных выработок, проводимых по углю или по углю и породе;
крылья шахтного поля в каждом пласте;
конвейерные выработки;
пожарные участки.

Сланцевый заслон[править | править код]

Мешки с инертной пылью

Мешки водяного(сланцевого) заслонов

Представляет собой ряд полок, расположенных на трапециевидных опорах, загруженных инертной (в том числе сланцевой) пылью, опрокидывающихся под действием ударной волны или с помощью специальных механизмов. Ширина полок 250—500 мм. Расстояние между полками равно ширине полки. Имеются небольшие бортики – 5 см.
На полки засыпается инертная пыль (из сланца, доломита, ракушечника). Полки заполняются из расчета – 400кг на 1м2 поперечного сечения выработки, длина заслона не менее 20м. Первый заслон устанавливается не ближе 60м от забоя, последующие – не далее 300м.

Водяной заслон[править | править код]

Представляет собой сосуды вместимостью более 80 л, размещенные на полках, ориентированных поперек выработки. Заслон снабжен рассекателями в виде пилообразных ножей, жестко закрепленных с обеих сторон сосудов. При взрыве газа или пыли сосуды в эластичной оболочке ударной волной прижимаются к неподвижным ножам, разрезающим оболочку сосудов, и вода выливается, локализуя взрыв.
Количество воды и сосудов из расчета 400л на 1м2 площади поперечного сечения выработки.
В качестве сосудов для инертной пыли и воды в заслонах могут применять пластиковые мешки.

О бесполезности водяных и сланцевых заслонов:

Это штук тридцать установленных под самой кровлей широких досок, заполненных несколькими тоннами сланцевой пыли. Причем доски устанавливались на трапециевидных баклушах, так что стояли на узком основаниях этих трапеций, перевертывались при взрыве газа, рассеивая сланцевую пыль. Сланцевая пыль взвешивалась в воздухе и, смешиваясь с угольной пылью, предотвращала ее взрыв.

Эта осланцовка могла работать только в Воркуте, где в вечной мерзлоте шахты сухо как в Сахаре. В остальных шахтах всегда осенняя русская грязь и вечно капает и даже льется вода с потолка. А сланец – весьма гигроскопичен, поэтому сланцевая пыль в три дня превращается в кусок грязи. Уголь же гидрофобен, поэтому всегда лучше готов взлететь пылинками. Так что ученые мужи заменили сланцевые заслоны (широкие доски) корытами с водой, столь же бесполезные, ибо воду в корытах надо взрывать, чтоб она тонко распылилась и поглощала энергию взрывного горения в себя, а не выливать ее бесполезно как из ведра на пол.
— Б.П. Синюков Взрыв на шахте Ульяновская

Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов[править | править код]

Основная статья: Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов
В настоящее время в большинстве высокоразвитых угледобывающих странах практически отказались от использования сланцевых заслонов из-за их малой эффективности. Начиная с конца 60-х годов, в этих странах интенсивно проводятся научные исследования по созданию ждущих автоматических систем гашения вспышек (взрывов), предназначенных для взрывозащиты различных горных выработок и оборудования. В России разработана автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов АСВП-ЛВ, на Украине – СЛВА (Система локализации взрывов, автоматическая). На шахте «Ульяновской» из десяти сработали пять систем АСВП-ЛВ, остальные пять не сработали ввиду отсутствия в подошедшей к ним ударной волне давления, превышающего порог срабатывания.

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.

Источник

Полезная модель относится к средствам взрыво- и пламязащиты в горных выработках. Устройство водяного заслона содержит эластичные сосуды из рукава полиэтилена с равными карманами, образованными перегибом сосуда по средней линии. Карманы имеют открытые края, вдоль которых выполнены средства крепления в виде лямок, петель, и др. подобных средств, равномерно разнесенных по длине зоны контакта сосуда с жесткой опорой, к которой крепится сосуд. Карманы сосудов могут быть выполнены с запаянными краями, с открытыми с одной из сторон частями размером не более 5 см. 1 н.п. и 2 з.п. ф-лы. 6 ил.

Полезная модель относится к взрывозащите в горном деле и может быть использована для борьбы с взрывами газа и пыли в подземных горных выработках.

Известно устройство водяного заслона (RU ПМ №65969, Е21F 5/00, опубл. 27.08.2007), содержащее балку с элементами крепления ее в горной выработке, сосуды из эластичного материала с патрубками для заливки в них воды; заглушки для патрубков, и элементы крепления сосудов к балке. Сосуды снабжены проушинами по их периметру для соединения сосудов между собой, при этом патрубки для заливки воды помещены в одном из углов сосуда. Соединение сосудов заслона с помощью проушин значительно усложняет их сборку в выработке, особенно при сложной конфигурации линий заслона, увеличивает время по обслуживанию заслона.

Наиболее близким по устройству водяной завесы является устройство водяного заслона (RU ПМ №28185, Е21F 5/00, опубл. 10.03.2003), включающее эластичные оболочки (сосуды) с герметичными карманами, каждый из которых снабжен отверстием в верхней части для заливки воды, приспособлением для его перекрытия (клейкой лентой), и жесткую опору для навески оболочек. Оболочки также снабжены средствами крепления их к жесткой опоре, расположенными по длине зоны контакта оболочки с опорой. Средство крепления по оси оболочки разделено усиливающей полосой, в которую встроены средства крепления, выполненные в виде завязок, скоб и т.п.

Основным недостатком такого устройства водяного заслона является вероятность порывов, порезов и др. дефектов, которые могут возникнуть в наполненных карманах сосудов при повторном монтаже/ демонтаже конструкции.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение крепления сосудов водяного заслона к опоре, создание удобства обслуживания водяного заслона при заливке его водой или при освобождении от воды при переносе в горной выработке, возможность многократного использования линий водяного заслона и исключение дефектов при повторном монтаже/демонтаже конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве водяного заслона, включающем эластичные сосуды с карманами, каждый из которых снабжен отверстием для заливки воды, жесткую опору для навески оболочек, и средства крепления сосудов к жесткой опоре, предлагается отверстие для заливки воды в карманы выполнить по всей длине карманов в зоне контакта сосуда с жесткой опорой.

При этом средства крепления сосудов к жесткой опоре выполнены в виде лямок, или петель, или других подобных средств, равномерно и симметрично друг другу разнесенных по длине зоны контакта сосуда с жесткой опорой.

Сущность предложения поясняется прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 представлено схематичное изображение одной линии водяного заслона, установленного в горной выработке, на фиг.2 – вид сосуда в развернутом положении; на фиг.3 – вид сосуда в профиль с перегибом по центральной линии, образующим карманы, один из которых закреплен на жесткой опоре; на фиг.4 – вид сосуда в профиль с обоими карманами, закрепленными на опоре, на фиг.5 – вид сосуда в развернутом положении с запаянными краями и с небольшими открытыми отверстиями с одной стороны сосуда; фиг.6 – вид фрагмента средства крепления к жесткой опоре.

Устройство водяного заслона выполнено следующим образом. Оно содержит сосуд 1, выполненный из эластичного материала, например, полиэтиленового

рукава, который должен быть, с одной стороны, достаточно прочным, для удерживания воды суммарной вместимостью двойных водяных карманов 2 до 45 л (п.1.2. Инструкции по применению емкостей типа «водяной мешок» для сооружения пламягасящих и взрывозащитных водяных заслонов.- ООО «Праймер», Кемерово 2007 г. (основана на ПБ 05-08 – 03), М., 2003), далее по тексту Инструкция). А с другой стороны, материал сосудов должен быть таков, чтобы карманы могли легко разрушаться под действием ударной волны взрыва и выполнять свою функцию пламя – и взрывогашения. Сосуд образует два кармана 2, действующих как сообщающиеся сосуды, образуемые перегибом 3 сосуда 1 из полиэтиленового рукава. Перегиб 3 сосуда образует низ двух сообщающихся карманов 2, верхние края 4 которых не имеют шва и через данный разъем производится заполнение карманов 2 водой. Карманы 2 расположены симметрично относительно поперечной оси 3 – линии перегиба сосуда 1. Разомкнутые же верхние края 4 карманов имеют средства крепления в виде, например, лямок 5 (фиг.2), петель, проушин, отверстий и др., для крепления на несущей жесткой опоре 6. На одной опоре 6 устанавливается несколько сосудов 1 (на фиг.1 – три), которые образуют одну линию защиты в выработке 7, которых может быть установлено несколько, согласно Инструкции.

Заполнение карманов 2 водой производится после установки сосудов 1 на опоре 6, через края рукава. Несущие жесткие опоры 6 с установленными на них сосудами с водой крепятся в кровле или на бортах выработки 7 с помощью фиксаторов опоры 7, например, анкеров 8 через посредство переходных втулок 9 и с помощью хомутов 10 (фиг.6).

Для установки водяного заслона из линий водяных сосудов 1 в кровле или в бортах выработки устанавливают анкеры 8, на которых с помощью переходных втулок 9 крепят жесткую несущую опору 6, на которую предварительно надевают лямки 5 сосудов 1 и образуют карманы 2. Либо к анкеру 8 крепят опору 6, и затем при помощи хомутов 10 монтируют водяной сосуд 1 лямками 5. После установки сосудов на опоре 6 производят заполнение карманов

2 водой через открытые края 4. При конструкции сосудов с запаянными краями 4 и открытыми небольшими частями 11 длиной не более 5 см заполнение карманов 2 водой производится через эти открытые части 11..

Объем водяных карманов и количество сосудов в сечении по длине вы-. работки и количество линий заслона определяется проектом на установку водяного заслона в конкретной выработке, выполняемым в соответствии с Инструкцией.

Открытые края сосуда упрощают и ускоряют заливку воды в сосуд. Соединенные на опоре разомкнутые края сосудов замыкаются при растяжении краев 4 на опоре 6 и тем самым достигается минимальное испарение воды через них» В случае же открытой небольшой части 11 сосуда на опоре в одной из сторон, испарение практически отсутствует за счет защемления створок открытого разъема с помощью зажима на опоре.

По предложенной конструкции с помощью анкеров линии водяных заслонов могут закрепляться на требуемом расстоянии в горной выработке в соответствии с требованиями Инструкции.

Одним из преимуществ является также удобство и уменьшение времени крепления на несущей опоре, и уменьшение количества комплектующих элементов. Преимуществом является так же более простой и быстрый монтаж и демонтаж заслона. При демонтаже снимается один из краев водяного. сосуда с опоры и сливается вода из всей емкости при необходимости переноса всей линии сосудов. Таким образом, обеспечивается многократное ее использование до случая взрыва.

1. Устройство водяного заслона, включающее эластичные сосуды с карманами, каждый из которых снабжен отверстием для заливки воды, жесткую опору для навески оболочек и средства крепления сосудов к жесткой опоре, отличающееся тем, что отверстие для заливки воды в карманы выполнено открытым по всей длине карманов в зоне контакта сосуда с жесткой опорой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства крепления сосудов к жесткой опоре выполнены в виде лямок, или петель, или других подобных средств, равномерно и симметрично друг другу разнесенных по длине зоны контакта сосуда с жесткой опорой.

Источник