способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках севера

Формула изобретения

Способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных камер ожидания в глубоких рудниках Севера, включающий проходку, крепление и оборудование, герметизируемых подходных и камерообразной выработок в районе рудничного двора, отличающийся тем, что камера ожидания имеет две секции, на внутренние поверхности одной из которых способом торкретирования наносят теплоизоляционный слой из легкого бетона, имеющий многофункциональное назначение, а эксплуатацию камер ожидания осуществляют в двух режимах: при положительном температурном режиме в рудничном дворе горнорабочих размещают в обеих секциях, а при отрицательной температуре переводят в герметизируемую теплоизолированную секцию, обогреваемую метаболическим теплом, при этом коэффициент теплопроводности теплоизоляции легкого бетона должен составлять 0,6-0,7 Вт/(м·К), а сорбционная емкость 600 л/м².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве, оборудовании и последующей эксплуатации камер ожидания (КО) в глубоких рудниках Севера, предназначенных для укрытия горнорабочих работающих смен в чрезвычайных ситуациях (ЧС) на время ликвидации последствий аварий, при невозможности своевременного подъема на поверхность.

Известен способ устройства временных подземных баз в шахтах и рудниках для подразделений военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) на время ликвидации ими аварий [1] (Прототип). Базы размещаются в имеющихся горизонтальных выработках, где устанавливаются перемычки с дверьми, скамейки, стеллажи.

Основными недостатками этого способа являются:

- невысокая вместимость сооружения (одно звено ВГСЧ, 7-8 человек);

- нестационарность размещения баз в руднике (вблизи места производства аварийных работ) с возможным неоднократным перемещением в случае необходимости;

- незащищенность размещаемых горноспасателей от воздействия низких температур в зимний период и, как следствие этого, необходимость переодевания в более теплую спецодежду, наличие которой обязательно.

Технической задачей изобретения является разработка экономичного, высокоэффективного способа строительства и оборудования надежных стационарных КО, отвечающих требованиям подземных защитных сооружений гражданской обороны (ПЗСГО) [2, 3], обеспечивающих безопасные и комфортные условия размещения укрываемых горнорабочих работающих смен на период ликвидации последствий аварий в глубоких рудниках криолитозоны, а также рациональных режимов их эксплуатации.

Требуемый результат при реализации изобретения предполагается получить при минимальных затратах за счет:

- использования высокопроизводительных технологий проходки, крепления и теплоизоляции горных выработок (основных и вспомогательных) и местных материалов;

- безэнергетических способов поддержания требуемых климатических параметров микроклимата в КО.

Предлагается новый способ строительства, оборудования и эксплуатации стационарных КО в глубоких рудниках Севера, включающий проходку, крепление и оборудование герметизируемых подходных и камерообразной выработок в районе рудничного двора, отличающийся тем, что КО имеет две секции, на внутренние поверхности одной из которых способом торкретирования наносят теплоизоляционный слой из легкого бетона, имеющий многофункциональное назначение, а эксплуатацию КО в условиях ЧС осуществляют в двух режимах: при положительном температурном режиме в рудничном дворе горнорабочих размещают в обеих секциях, а при отрицательной - в теплоизолированной, герметизированной секции, обогреваемой метаболическим теплом, при этом коэффициент теплопроводности теплоизоляции (легкого бетона) должен составлять 0,6-0,7 Вт/мК, а сорбционная емкость 600 литров/м².

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как разделение КО на две секции - нетеплоизолированную и теплоизолированную, позволяет при понижении температуры в рудничном дворе, вплоть до отрицательных значений в зимний период, переводить людей в теплоизолированную секцию, обеспечивая сохранение и накопление метаболического тепла, выделяемого ими, предотвращая тем самым их переохлаждение.

Существенным признаком является также тот факт, что КО предлагается строить стационарного типа, повышенной надежности, рассчитанных на долговременную эксплуатацию в период отработки нескольких горизонтов рудника.

Следующий существенный признак заключается в том, что КО предлагается оборудовать герметичными дверьми и всем необходимым оборудованием по аналогии с ПЗС ГО [2, 3], обеспечив тем самым защиту укрываемых от внезапных прорывов газа, поступления задымленного и холодного воздуха.

Следующий существенный признак заключается в том, что отопление КО в зимний период рекомендуется осуществлять метаболическим теплом, выделяемым укрываемыми, исключив тем самым необходимость применения каких-либо обогревателей.

Существенным признаком является также тот фактор, что в качестве теплоизоляционного материала предлагается применять легкий бетон с использованием в качестве легкого наполнителя местных материалов (керамзита, азерита, вермикулита и т.д.), который наносится на внутренние ограждения одной из секций КО высокопроизводительным способом - торкретированием по технологии ИГДС СО РАН [4]. Варьированием состава сухой смеси можно направленно изменять теплоизоляционные, а также сорбционные свойства покрытия.

В этом случае может быть обеспечено:

- сохранение и накопление метаболического тепла в период эксплуатации КО ввиду высоких теплозащитных свойств покрытия и, как следствие этого, поддержание требуемого температурного режима в зимний период эксплуатации, при этом отпадает необходимость переодевания укрываемых в теплую одежду, а также ее приобретения;

- сорбирование антропогенов, выдыхаемых людьми (двуокиси углерода (CO₂ ) и паров воды (Н₂О)), ввиду высокой сорбционной способности и емкости покрытия, поддерживая тем самым требуемые параметры воздушной среды в КО без применения химических поглотителей;

- дополнительное поступление тепла в КО вследствие того, что реакция сорбируемой двуокиси углерода с цементосодержащим покрытием из легкого бетона - адиабатическая (происходит с выделением тепла), что, в свою очередь, способствует нормализации температурного режима в условиях охлаждаемого наружного климата.

Способ поясняется чертежом, на котором представлен план рекомендуемой КО.

Условные обозначения, принятые в чертеже:

1) подходная горизонтальная выработка (вход в КО);

2) камерообразная выработка (КО);

3) сбойка (запасной выход из КО);

4) торкретбетонная крепь;

5) металлическая перегородка;

6) теплоизоляция из легкого бетона;

7) герметичные двери;

8) металлические перегородки;

9) коридор;

10) санузлы;

11) складское помещение;

12) скамейки для размещения укрываемых горнорабочих.

Реализация предлагаемого способа производится следующим образом. Вначале в районе рудничного двора в целике с использованием горных технологий проходится подземная горизонтальная выработка (1), служащая входом в КО, из которой проходится камерообразная выработка (2), соединяемая с другой выработкой рудничного двора, выполняющей функции запасного выхода (3). Затем во всех выработках возводится торкретбетонная крепь (4) по традиционной технологии. После этого в камере (2) сооружается металлическая перегородка (5), с помощью которой КО разделяется на две секции, в одной из которых торкретированием на внутренние ограждения возводится слой теплоизоляции (6) из легкого бетона расчетного состава и требуемой толщины по технологии ИГДС [4].

Затем в теплоизолированной секции КО устанавливаются три герметично закрывающиеся двери (7), обеспечивающие, в случае надобности, защиту от проникновения извне газов, задымленного или холодного воздуха.

В нетеплоизолированной секции КО возводятся две герметичные металлические перегородки (8), тем самым она разделяется на ряд отдельных помещений, обеспечивающих приемлемые условия обитания: коридор (9), два санузла (10) и складское помещение (11). Все помещения (включая вход) оборудуются шестью герметичными дверьми (7).

В обеих секциях КО устанавливаются скамьи для сиденья (12) и прочее оборудование в соответствии с требованиями к ПЗС Г0 [2, 3].

КО в условиях ЧС эксплуатируются в двух режимах, в зависимости от температурных условий в рудничном дворе: при положительном температурном режиме укрываемые размещаются в обеих секциях КО; при понижении температуры (в зимний период) до низких или отрицательных значений закрываются все двери и горнорабочие переводятся в теплоизолированную секцию, где размещаются в сидячем положении, с более высокой плотностью.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- низкие материальные затраты на строительство КО за счет использования местных материалов;

- высокая скорость строительства вследствие использования высокопроизводительных технологий горного дела;

- дешевизна, простота возведения, прочность, ремонтопригодность и многофункциональность теплоизоляционного покрытия из легкого бетона;

- высокая надежность укрытия горнорабочих в условиях ЧС при воздействии ряда отрицательных факторов (задымленность и низкая температура воздушной среды, прорывы газов);

- отсутствие необходимости приобретения и переодевания укрываемых горнорабочих в зимний период в теплую одежду;

- низкие энергетические, материальные и эксплуатационные затраты.

Источники информации

1. Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. - М.: «Недра», 1979. - 432 с.

2. Нормы и требования к защитным сооружениям в зоне многолетней мерзлоты. - М., 1985. - 64 с.

3. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации быстровозводимых защитных сооружений в горных выработках. М: Изд-во ЦНИИПромзданий, 1984. - 34 с.

4. Галкин А.Ф., Киселев В.В., Курилко А.С. Набрызгбетонная теплозащитная крепь. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1992. - 161 с.