Способ теплоизоляции горных выработок

 

Изобретение относится к горной пром-сти, в частности к креплению горных выработок в условиях многолетней мерзлоты с применением теплоизолйции. Цель - повышение несущей способности крепи путем создания равномерного ореола протаивания вокруг выработок. Для равномерного протаивания горных пород вокруг крепк по периметру выработки изменяют про центное содержание теплоизоляционного заполнителя - перлита - в перлито бетоне. Изменение производится порционально температуре горных пород по контуру В1)1работки и определяется зависимостью меяду коэффициен том теплопроводности пёрлитбетона от содержания перлита.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС}ЪБ ЛИК

}}9} (}}), У

C.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С» > В.Ш» ——. (46) 15.06.91. Ъюл» 8 22 (61) 1121446 (21) 4080434/03 (22) 05.05,86 (71) Институт горного дела. Севера

Якутского филиала СО АН СССР, Произ» водственное обьединение "Якутуголь" (72) А.Ф. Галкин, Ф.М. Еиржнер н П.Н. Васильев (53). 624.281(088.8)

1 (56) Витальев В,П. Весканальная прокладка тепповых сетей, М.} Энергоатомиэдат, 1983, с. 278, Авторское свидетельство СССР

Ф 1121446, кл..Е 21 8 11(38 ° 1984 ° (54) СПОСОВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ГОРНЫХ. ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горной пром-сти, в частности к креплению горных выработок в условиях многолетней мерзлоты с применением теплоизоляции. Цель - повыщение несущей способнрсти крепи путем создания равномерного ореола протаивания во" круг выработок. Для равномерного протаивания горных пород вокруг крепи по периметру выработки изменяют про» центное содержание теплоизоляционного заполнителя - перлнта - в перлито бетоне. Изменение производится про порцнонально температуре горных пород по контуру выработки и определяется зависимостью между аоэффицнею . р том теплопроводности перлитбетона от содержания перлита.

1412407 !, а + Ъп, Вт/м К мер 0,2 Вт/м К, это означает, что

Та вспуч нн гою а 1е толщина крепи, которая обеспечит про-, Ь - -0,01З, таивание не более чем на 0,5 м за пРоце"твое содеРжан"е "eP 50-,5 г должна быть соответственно 0,4 и в го еск в бетоне Х, (г) 55 п - (> -a)/b.

МЗ

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению горных выработок в условиях мно" голетней мерзлоты с применением теплоизоляции, 3

Цель изобретения - повышение несущей способности крепи за счет создания равномерного ореола протаивання вокруг выработки. 1Î

Из практики эксплуатации горных выработок угольных шахт известно, что глубина ореола протаивания в кровле выработки в 1,3-1,5 раза больme, чем в боках, и и !,5-2 раза боль- 15 ше, чем в почве. В это же время на рудниках иногда наблюдается обратная зависимость, вызванная тем, .что в кровле, боках и почве выработок залегают породы с различными физическими характеристиками (льдистостью, трещиноватостью, теплопроводностью и др.), которые определяют скорость .формирования и величину ореола протаивания, Неравномерность ореола про- 25 таивания вызывает и неравномерность нагрузок иа кре ь что приводит к созданию аварийных ситуаций.

Таким образом, оптимальным режи« жом эксплуатации крепи следует считать режим, когда протаивание горных

1 пород вокруг крепи будет равномерным.

Достичь этого можно изменением по периметру выработки процентного содержания теплоизоляционного заполнителя - перлита -.в перлитобетоне. Ç5

Причем это изменение определяется saвисимостью между коэффициентом тепловРОвоДности пеРлитобетона (!н ) от . содержания перлита по формуле, полученной экспериментально 49. Где а Ь коэффищюенты пОлученные экспериментально для данКОГО вида теплоизОляциОнного заполнителя - перлилтоо п а в

Зная коэффициент теплопроводности перлитобетбна, определяют необходимое содержание перлита (Х) по выражению

Способ осуществляют следующим обоаэом. В месте укладки перлитобетона устанавливают две емкости. В одной из них готовят обыкновенный цементный раствор с добавкой обычного песка, в другом — раствор с нерлитовым песком. Растворы иэ обеих емкостей подают насосамн к смесителю. Причем поступление их регулируется специальными устройствами — регуляторами, изменяющими производительность. В процессе укладки перлитобетона, зная распределения по периметру выработки коэффициента теплопроводности, изменяют содержание перлита в перлитобе тоне в нужных пределах.

Таким образом, за счет изменения теплофизнческих свойств. теплоизоляционнoro раствора толщина его по периметру выработки выполняется постоянной, а несущая способность крепи повышается.

П р н м е р. На шахте "Джебарикнхая" имеем выработку, пройденную в породах с различными по периметру льднстостью и коэффициентом теплопроводности. Причем в боках выработки они равны ч и !,, а в кровле и почве ч и Д (- коэффициент теплопроводности, Вт/м К, w - льдистость пород, 7) . Для обеспечения asдежной безопасной . эксплуатации крепи необходимо, чтобы ореол протаива ния вокруг выработки был равномерен и не превышал 0,5 м от контура выработки вчерне. Обратным тепловьм расчетом устанавливаем (использована.

) численная модель определения температурного поля горных пород вокруг выработок различного назначения при наличии фазовых переходов влаги), что прн P,, = 1,2 Вт/и ° Ê н g< 115 Вт/м К

a v, = 6X и ът . 207 термическое сопротивление изоляционного слоя должно быть в боках выработки В «2 м /Вт К, а в кровле и почве К 2 = 4,2 м /Вт К, 2

При одинаковом коэффициенте теплопро водности изоляционного слоя, наприI н 0,84 и. Здесь принято, что R

4 / и, где 4 - толщина крепи, м, I

Естественно, что такое изменение толщины крепи по периметру допустить нельзя, так как это повлечет увеличение выработки вчерне, чтобы обеспечить необходимый просвет, предусмотренный правилами,безопасности, для

1412407

Формула изобретения

100Х

0 42 4 2-1 4

-0,013

Составитель Л.Березкина

Техред М.Ходанич

Редактор .А,Бер

Ю!

Корректор; В. Гирняк

Тираж 296

Заказ 2566

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 прохода клети. Иэ эксперимента известно, что коэффициент теплопровод.ности перлнтобетона изменяется в saвисимости от содержания перлитв в соответствии с формулой (1).

Таким образом, если содержание пер. лита равно 0Х. то Лнз 1,4 Вт/м K а если перлита 100Z, а простого песка нет, то Д„g О, 1 Вт/м K.

С целью обеспечения минимальной толщины изоляционного слоя крепи

1для области с большим термическим

)сопротивлением выберем Вц 0,1 Вт/м K,1) тогда толщина крепи будет равна д R ° 3ц 4,2 0,1 0,42 м. Про центное содержание перлита для крепи толщиной 0,42 м во втором слое должно быть (см. формулу 2) ! аГ" - Ю

Ь Ь

Окончательно имеем, что для обеспечения равномерного ореола протан-. вания вокруг рассмотренной выработки необходимо во втором слое ввести в изоляционный слой 100Х перлитового песка в качестве наполнителя, à s первый слой

Фи /R -а 0 42/2-1 4

n —. " — - — — —.а- 91 я

-0,0!3 !

Оставшиеся 8,5Z нанолнителя заменяют обычным песком, Способ теплоизоляции горных выработок по авт.св. В 1121446, î тл и ч а ю шийся тем, что, с г! . целью повышения несущей способности крепи путем создания равномерного ореола протаивания вокруг выработок, содержание заполнителя в теплонзоляцнонном слое изменяют по периметру выработки пропорционально температура горных пород по контуру выработки.