使井下作業區通風的方法和設備的製作方法
2023-06-21 22:42:46
專利名稱：使井下作業區通風的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種井巷隔牆，一種井巷隔牆的安裝方法，以及安裝井巷隔牆的方法中使用的一套部件。
井巷隔牆是構造和安置成將新鮮空氣引入井巷選定區域中的隔牆或間壁。人員工作區需要合適地通風。為了達到這一目的，要求井巷隔牆不透空氣。
井巷隔牆早先用空心混凝土塊體製造，或是乾式疊置，或是溼法安置，也即膠結就位。通常在井巷隔牆的表面上和各個對接區上外加無孔塗層，以便將其做成不透空氣。常用的技術涉及在表面和對接區上用粘結的灰漿塗抹，這種灰漿是以與水混合的波特蘭水泥/砂粉混合物為基礎的。
灰漿包括用水預先混合的灰漿和在該技術中稱作現成使用的灰漿，其使用由於它們不能在無法乾燥的潮溼或高溼度條件下固化而受到限制。
美國專利No.5,165,958描述該問題的一種解決方法，並公開一種在潮溼條件下利用一種現成使用的灰漿密封井巷隔牆的工藝，該灰漿由第一組分和第二組分組成，該第一組分包括一種鹼金屬矽酸鹽溶液和一種不起反應的填充劑，而該第二組分基本上是該鹼金屬矽酸鹽的一種反應劑的溶液。
用混凝土塊體製造井巷隔牆隨後塗敷灰漿既費時間又費力氣。該問題在美國專利No.4,096,702中得到討論，該專利描述一種井巷隔牆，是用鋼絲網製成的，並在該鋼絲網上塗敷一層灰泥或水泥。
其次，專利申請書No.WO 85/04444描述利用在鋼網上噴灑粘結材料來製造井巷隔牆。發明步驟為利用鋼纜張緊該網以防止下垂，這種下垂會導致薄漿從鋼網脫落。
但是，利用前述方法安裝井巷隔牆很費時間，因此非常需要能夠減少安裝時間。本發明人發現，利用嚴格的網目尺寸，通過僅從一側在網上塗敷灰漿，就可製備有效的井巷隔牆。在這些嚴格的網目尺寸下，當噴塗灰漿時，灰漿能程度很小地穿過網目，由此使用網目很好地埋置在灰漿中，並形成一個有效的井巷隔牆。
在本發明的利用鋼網的一個優選實施例中，可以通過僅從一側噴灑灰漿來製備耐火的井巷隔牆。
根據本發明，一種在礦山巷道中安裝隔牆的方法包括在礦山巷道中牢固地固定一個2至24目的網屏，優選地為10至24目，最好為12至16目；以及在網屏上塗敷一種現成使用的灰漿，以在網屏上形成塗層，並繼續塗敷灰漿，直到井巷隔牆不透空氣。
為了獲得不透空氣的塗層，塗層的厚度通常至少為1/32英寸(0.08cm)，可方便地至少為1/16英寸(0.16cm)。灰漿塗層的厚度最好在1/4至2英寸之間，雖然也可大於該厚度。
網屏該網屏用以支承固化時及固化後的灰漿。該網屏可以是下述網中的一種形式。
該網可以是一種穿孔板的形式，例如一種衝有通孔的金屬板，或者是一種膨脹金屬的形式。
但最好是一種編織網(特別由鋼絲構成的網)，因為它易於固定在井巷牆上和地板上，並且因為它可以捲成圓筒形式來供應。
該網屏優選地具有至少150磅/英寸的拉伸強度，更優選地為至少200磅/英寸，最優選地為至少250磅/英寸。
該網可以用塑料製成，例如聚烯烴塑料，如聚丙烯，聚酯或聚醯胺。該網也可以用玻璃纖維或金屬如鋼製成。
最好該網屏具有足夠的網目規格，就是當一個8英尺乘4英尺的網屏以間隔12英寸的固定點固定在井巷中時，在塗敷灰漿之前，按照ASTME72的試驗標準，該網屏能承受一個至少為每平方英尺39磅的壓力。
灰漿該灰漿最好是一種現成使用的灰漿，可以方便地是一種非水硬的灰漿，也即通過乾燥固化的灰漿。最好該灰漿是非粘結的。現成使用的灰漿是在含有所需量水的密封容器內供給的。該灰漿可以是以矽酸鹽為基礎的，例如如美國專利No.5,165,958中描述的，或者是一種粘結灰漿，後者含有緩凝劑和聚合物，其量能產生撓性，在使用處與加速劑混合。
該灰漿可以是任何粘結灰漿混合物、噴漿混凝土、噴射水泥漿、任何現成使用的灰漿，或利用非水固化的其它物質如聚酯、環氧樹脂、聚氨酯灰漿，或能使敷層符合如MSHA說明的30 CFR子部分D節75、300等等。
可以使用撓性灰漿，如在聚合物的灰漿的總重量基礎上包含3到20％(重量計)的撓性灰漿。
該灰漿可以是一種快速固化的灰漿，也可以是能夠在潮溼條件下固化的。此類灰漿如美國專利No.5,165,958和5,330,785中所述。
該灰漿可以以待混合的兩種組分的形式方便地提供。一種組分可以包括鹼性金屬矽酸鹽溶液和不起反應的填充劑，而第二組分可以是一種鹼性金屬矽酸鹽用的可與水混合的反應劑。
最好該鹼金屬矽酸鹽為鈉鹽或鉀鹽，而且最好SiO2對M2O的克分子比為2∶1至約4∶1，其中M代表鹼金屬，而矽酸鹽溶液的固體含量為重量的10％至60％，更好為重量的約30％至40％(其餘為水)，最好為約36％。同時，如上所述，可以使用矽酸鉀。
如上所述，所用的填充劑應當是不起反應的並與矽酸鹽溶液可以兼容，以便提供長期的存放壽命。合適的填充劑為碳酸鈣，如石灰石、雲母、纖維素纖維和其它增強的不起反應的纖維、粘土、高嶺土顏料，以及分散劑。
該可與水混合的或可以溶於水的以形成膠體的反應劑可以是任何弱酸，或水解而釋放酸的酸鹽或酯或酯混合物。此種酯類可以包括二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯和/或商售的稱為D、B、E、的二元酯，它們包括己二酸、戊二酸、丁二酸的甲酯或分子式為R1OOC(CH2)nCOOR2的其它材料，式中R1和R2可以是相同的或不同的烷基，含1至20個碳原子，最好為1-6個碳原子，而n為2、3或4，與甘油或丙二醇一起以增加酯的酸溶性。
灰漿的塗敷該灰漿可以利用一種合適的泥瓦匠工具如瓦刀用手塗敷。
但是灰漿最好噴塗。可以使用泵來進行噴塗，如一個遞增腔泵或活塞泵。
可以利用噴嘴在下述條件下方便地進行噴塗物料離開噴嘴的速度不大於約150英尺/秒，通常為80至115英尺/秒。這些噴射速度是不用壓縮空氣時獲得的，這樣的速度減小了網屏彎由的傾向，由此更易於塗敷。
噴嘴離網的距離通常為2至15英尺，更好地為3至12英尺，最好為4至10英尺。
使用小口徑噴嘴如直徑約1/8英寸的噴嘴來進行噴塗是方便的。噴嘴可以是狹縫形式，在使用中打開到等於約1/8英寸的口徑。最好不使用沙子或粗糙物料。
該泵可以是一種遞增腔泵。
灰漿的固化並非在一切情況下都是關鍵的，雖然最好灰漿會固化。在本發明的一種優選形式中，使用的灰漿在安裝地點的條件下固化。
雖然僅從一面噴塗就能獲得足夠好的井巷隔牆，但如果需要，兩面噴塗也屬於本發明的範圍。當網用易燃物料如聚丙烯塑料製成時，噴塗網屏的兩側面可能是方便的，以便獲得耐火的井巷隔牆。本發明的特點是，當網用非可燃材料製成時，僅從一面噴塗就可製備一種耐火的井巷隔牆。
牢固地固定網屏，指的是這樣固定網屏，就是使其用作支承而不會由於塗敷在其上的灰漿而下垂或彎曲。
術語「井巷」指任何井下工作區。
術語「井巷隔牆」指包括在井巷中分開或隔開空氣流的間壁，它們在美國稱為架空支架或井下支架。
術語「不透空氣的」與井巷隔牆技術中的通常意義相同。
術語「現成使用的灰漿」指一種不需再添加水的灰漿。在某些情況下，可能需要添加額外的物料如固化劑，也可能再添加水是有利的，但這樣做並非是關鍵的。
網目度量被定義為從鋼絲網中心測得的每英寸的網孔數目。
支承結構最好用固定在井巷的頂部和/或地面和/或側壁(肋板)上的螺栓或類似固定機構來固定和張緊。
網屏利用緊固件或摩擦楔方便地安裝在井巷中，這些緊固件固定在井巷頂部或地面或側壁上，而這些摩擦楔位於支承結構與井巷的頂部和/或地面和/或側壁之間。
最好是，該網屏用釘子、井下測站釘或類似的固定機構直接固定在井巷頂部和肋板牆上。可以使用附加的粗木條或類似材料來幫助將支承件固定在早先固定的粗木料或直接固定在牆上或頂部上。
另一種方法是，首先固定在井巷壁和/或頂部和/或地面上，用螺栓栓住由粗木料做成的板。而後，預先切割成稍大於礦山巷道尺寸的支承結構用釘子或井下測站釘固定在木料上。
根據本發明的另一方面，提供一套將隔牆安裝在礦山巷道中用的部件，該套部件包括第一部件和第二部件，第一部件為一個網目尺寸為2至24目(最好10至20目)的網屏，用於安裝在礦山巷道中和接受灰漿並支承該灰漿，而第二部件為灰漿，最好是現成使用的灰漿，用於塗敷到網屏上，以便提供井巷隔牆。
該套部件也可包括其它部件如緊固件。
術語「一套部件」指包括一個保持該網屏和灰漿的包裝件或容器。
有必要能夠利用一種現成使用的灰漿來製備井巷隔牆，因為這能使操作更快地完成，也因為在許多井巷中缺乏現成可用的水。現成使用的灰漿在密封容器中供給，當塗敷時通過空氣乾燥而固化。本發明人發現，現成使用的灰漿存在一個問題，就是當將其塗敷在網上以製備井巷隔牆時，存在收縮破裂的危險。本發明的特點是，使用上述嚴格的網目尺寸，避免了收縮破裂的問題。對於需要不透空氣的井巷隔牆，這尤其重要。
本發明由附圖例示，其中
圖1是表示本發明的固定在井巷頂部上的井巷隔牆的一部分的垂直圖；圖2是表示安置在礦山巷道中的井巷隔牆的前視圖；圖3是表示安置在礦山巷道中的井巷隔牆的垂直截面圖。圖2和圖3的畫圖比例比圖1小。
參照圖1，一個總的用標號2表示的井巷隔牆包括一個鋼網，其上已噴塗灰漿5。鋼網4用間隔12英寸的3/4英寸自攻絲螺釘固定在礦山巷道的頂部6上，圖中僅用標號8示出一個螺釘。圍繞井巷空間的所有四側都用類似的緊固件保持住網4。灰漿5已從用箭頭指示的側面噴塗，而穿過該網的灰漿示於標號10處。本發明用下述例子說明。
例子1具有現成使用的矽酸鹽基灰漿的鋼網一個模擬巷道的支承框架製造如下製造一個4英尺乘8英尺的木頭框架，其上布置一個網目尺寸14的4英尺乘8英尺的鋼絲網，用直徑0.020英寸的鋼絲編織而成。該支承結構的一側用Airtite 10-19 HC(一種可從Fosroc國際公司買到的矽酸鹽基井巷隔牆化合物)噴塗而產生厚1/2英寸的塗層。灰漿離開噴嘴的速度為80至115英尺/秒，噴嘴離支承結構的距離為約5英尺。灰漿能夠在數天後固化和乾燥。
僅從一側噴塗就能得到強度足夠大的井巷隔牆。發現灰漿已穿過該鋼絲網並積累在網屏的另一側上，使支承結構中的網被埋置在灰漿中，形成一堅固的井巷隔牆。
不產生收縮破裂。
上述例子的另一優點是，不需要背襯材料來防止灰漿通過網孔。
網目尺寸很關鍵。如果網目太小，灰漿就穿透不夠。如果網目太大，灰漿就穿過網孔。
使用Airtite與同樣粘度和厚度的灰漿，網目尺寸應當為12至16。對於粘度較小的灰漿，較小的網目尺寸可能最好，而對於粘度較大的灰漿，較大的網目尺寸可能最好。
測試井巷隔牆承受沉陷的能力如下將高12英寸和寬12英寸的樣品置於壓縮試驗機中，外加負載(模擬沉陷)，發現能被壓縮30％而沒有塗層破裂或剝落的任何證據。
按照ASTME119對該例子的井巷隔牆試驗了耐火性能，成功地通過了該測試。這很重要，它表明僅從一側噴塗就可製備一個耐火的井巷隔牆。
例子2使用粘結灰漿的鋼網一種可從Fosroc公司買到的粘結灰漿Nitocote CM 210與水混合，比例為2248g粉末對522g水。在12英寸乘12英寸的編織鋼絲網的一個側面上手工塗抹1/4英寸厚的塗層。鋼絲直徑為0.020英寸，網目尺寸為14。樣品存放固化一星期。
沒有顯著的收縮破裂。通過在壓縮試驗機中外加負載來測試承受沉陷的能力。在微量(小於5％)的沉陷後，衝撞樣品導致其中部破裂。
除了用乳膠聚合物乳劑代替水以外，重複例子2。1884g Nitocote CM210粉末與522g Nitocote CM210乳膠聚合物液體混合。在12英寸乘12英寸的編織鋼絲網的一側上手工塗抹1/4英寸塗層，鋼絲直徑為0.020英寸，網目尺寸為14。樣品存放固化一星期。沒有發生收縮破裂。然後樣品受到上述相同的沉陷測試。樣品在負載下彎曲，注意到大於30％的沉陷程度。
該例子表明，對於某些粘結灰漿，通過加入聚合物，灰漿的撓性以及與其一起的承受沉陷的能力增加了。
例子3具有現成使用的灰漿的鋼網一種預定模擬井巷間隔的結構構造如下一個網目尺寸為14而鋼絲直徑為0.020英寸的編織鋼網用間隔1英尺的方頭螺栓固定在尺寸為8英尺乘4英尺的矩形木頭框架上。鋼絲網和框架的組合安置成矩形的較長側(即8英尺長度)是直立的，並用矽酸鹽基的灰漿Airtite噴塗級XTC(該產品可從Fosroc國際公司買到)與固化劑一起噴塗。噴塗僅從一側進行，灰漿離開噴嘴的速度為每秒80至115英尺，噴嘴離鋼網約5英尺。噴塗繼續到灰漿厚度積累到1/2英寸。然後結構固化和乾燥10天。未觀察到收縮破裂。
然後使結構經受如下的垂直四點彎曲試驗將兩個4英尺長的端部剛性地保持在一框架中，以便模擬固定在井巷頂部和地面上。該8英尺長的兩側並不固定。在加載框架的中心前面安置一個五頓千斤頂。然後用千斤頂施加負載，負載增加到至少超過39磅/平方英尺。在該數字未觀察到破裂或剝落。負載增大到1590磅，該值對應於49.7磅/平方英尺。無論是材料還是堅固系統均無失效。
一種第二結構與上述完全一樣地製備和測試。施加1250磅的負載，對應於39.1磅/平方英尺。當材料在施加負載的兩個內間隔件位置處撕裂時，該負載在該數字處停止。
一種第三結構與上述一樣地製備和測試。施加負載，增大到1770磅的數字，該值對應於55.3磅/平方英尺。在該負載處在網緊固於木材端部上的90度角的角落處形成撕裂。
上述測試的結論是，第一和第三結構很容易超過MSHA所需的39磅/平方英尺的數字，該值是美國工業中的正常主體，而第二結構在該數字之前是滿意的。
權利要求
1.一種在礦山巷道中安裝隔牆用的方法，該方法包括在礦山巷道中牢固地固定一個網屏，該網屏由一個尺寸為2至24網目的網構成；以及在網屏上塗敷灰漿，從而在網屏上形成塗層，繼續塗敷灰漿，直到該井巷隔牆不透空氣。
2.一種如權利要求1中所述的方法，其特徵在於，該網屏的網目尺寸為10至20。
3.一種如權利要求2中所述的方法，其特徵在於，該網屏的網目尺寸為12至16。
4.一種如上述權利要求中任何一項所述的方法，其特徵在於，該網屏是一種編織的網。
5.一種如上述權利要求中任何一項所述的方法，其特徵在於，該網用直徑0.010至0.030英寸(0.025至0.075cm)的鋼絲構成。
6.一種如權利要求1至4中任何一項所述的方法，其特徵在於，該網用聚烯烴塑料、聚酯、聚醯胺或玻璃纖維製成。
7.一種如上述權利要求中任何一項所述的方法，其特徵在於，該網是利用緊固件或摩擦楔安裝的，該緊固件安裝在礦山巷道的頂部或地面或側壁上，而該摩擦楔位於結構支承件與礦山巷道的頂部和/或地面和/或側壁之間。
8.一套在礦山巷道中安裝隔牆用的部件，該套部件包括第一部件，是一個網狀的網屏，網目尺寸為2至24，適合於安裝在礦山巷道中並接受灰漿且支承該灰漿；以及第二部件，是一種塗敷在該網屏上以形成井巷隔牆的灰漿。
9.如權利要求8中所述的一套部件，其特徵在於，該灰漿是一種現成使用的灰漿。
10.如權利要求8或9中所述的一套部件，其特徵在於，該灰漿在潮溼條件下能夠固化。
11.如權利要求8至10中任何一項所述的一套部件，其特徵在於，該灰漿為待混合的兩種組分的形式，一種組分由鹼金屬矽酸鹽溶液和不起反應的填充劑組成，而第二組分為鹼金屬矽酸鹽用的可與水混合的反應劑的溶液。
12.一種包括網屏的井巷隔牆，該網屏為具有不透空氣的灰漿塗層的網，其網目尺寸為2至24，優選的為10至20，最好為12至16。
13.一種如權利要求12中所述的井巷隔牆，其特徵在於，該網是一種編織的鋼絲網。
14.一種在礦山巷道中安裝隔牆的方法，該方法包括在礦山巷道中牢固地固定一個編織鋼絲網組成的網屏，網目尺寸為10至20，鋼絲直徑為0.010至0.030英寸，以及從噴嘴將一種現成使用的灰漿噴塗在該網屏上，並繼續噴塗，直到井巷隔牆不透空氣。
15.一種如權利要求14中所述的方法，其特徵在於，灰漿從噴嘴噴射的速度為80至115英尺/秒，而噴嘴離網屏的距離為3至15英尺。
全文摘要
一種在礦山巷道中安裝隔牆用的方法,該方法包括:在礦山巷道中牢固地固定一個網屏,其網目尺寸為2至24網目,優選地為10至20網目,最好為12至16網目,並在網屏上塗敷灰漿以形成塗層,並繼續塗敷灰漿,直到該井巷隔牆不透空氣。最好網屏用直徑0.010至0.030英寸(0.025至0.075cm)的鋼絲製成。灰漿最好為現成使用的灰漿。本發明也提供在巷道中安裝隔牆用的一套部件。包括第一部件和第二部件,第一部件是網目尺寸為2至24的網屏,適合於安裝在巷道中並接受灰漿且支承該灰漿,第二部件是一種塗敷在該網屏上以形成井巷隔牆的灰漿,最好為現成使用的灰漿。
文檔編號E21F17/103GK1247587SQ9718112
公開日2000年3月15日 申請日期1997年10月20日 優先權日1996年10月31日
發明者P·S·米爾斯, A·C·普萊斯特德, M·R·阿米克 申請人:福斯洛克國際有限公司