RZECZPO SPO LITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 177702 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 310649 (22) Data zgłoszenia: 25.09.1995 (5 1 ) IntCl6: E21F 15/00 (54) Sposób i urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych (43) Zgłoszenie ogłoszono: 01.04.1997 BUP 07/97 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2000 WUP 01/00 (73) Uprawniony z patentu: Katowicki Holding Węglowy Spółka Akcyjna Kopalnia Węgla Kamiennego "WIECZOREK", Katowice, PL (72) Twórcy wynalazku: Józef Sapek, Mysłowice, PL Andrzej Wietrzyk, Mysłowice, PL Stanisław Gajos, Katowice, PL Rudolf Sobkowiak, Katowice, PL Krzysztof Domanik, Katowice, PL Józef Tyburski, Katowice, PL Jerzy Rutkowski, Katowice, PL Janusz Styrylski, Katowice, PL Marek Pieszczek, Katowice, PL Andrzej Hilaszek, Mysłowice, PL PL 177702 B1 (57) 4. Urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych mieszaniną podsadzkową, zawierającą odpady drobnofrakcyjne, sporządzoną w zbiorniku w kształcie walca, posiadającą przewód wodny doprowadzający wodę do zbiornika oraz wlot i wylot odpadów drobnofrakcyjnych z mieszadłem ślimakowym i łopatkowym, znamienne tym, że zbiornik (1) w kształcie walca posiada na całej swej długości poniżej osi zbiornika mieszadło ślimakowe (2) z łopatkami (3) usytuowanymi wzdłuż osi wału (4) na obwiedni ślimaka w odstępach osi skrętnej co 90 i wystającymi poza jego obwiednię oraz poniżej osi wału (4) po obu jej bokach co najmniej dwie rury (7) doprowadzające sprężone powietrze z otworami skierowanymi na boczne ściany zbiornika (1) o kącie napowietrzania do 140 każdej z nich, zaś w górnej części zbiornik (1) posiada otwór z klapą bezpieczeństwa (10) i filtrem (11) z obok usytuowanym otworem z rurociągiem (12) do doprowadzania powietrza do zbiornika (13) wypełnionego wodą z osadnikiem pyłów (14). fig. 1
Sposób i urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych mieszaniną podsadzkową, zawierającą odpady drobnofrakcyjne zmieszane z wodą i sporządzane w zbiorniku w kształcie walca do ich nawilżania i mieszania, znamienny tym, że mieszaninę podsadzkową poddaje się jednoczesnemu wirowaniu obwodowemu i wzdłużnemu w zbiorniku oraz intensywnemu napowietrzaniu sprężonym powietrzem, zarówno oddolnemu jak i na całej długości bocznych ścian zbiornika, utrzymując jej ciągłą cyrkulację w proporcjach objętościowych od 30-55% odpadów drobnofrakcyjnych, 3-10% spoiwa wiążącego oraz 35-70% wody, po czym mieszaninę podsadzkową zaworem spustowym kieruje się do instalacji podsadzkowej z zaworami regulującymi ruch tej mieszaniny podsadzkowej w wyrobiskach podpoziomowych instalacji podsadzkowej, która na swoim końcu posiada zawór dozujący z elastycznym wężem do napełniania elastycznych i nie przepuszczających wody worków układanych obok siebie lub w otamowane szczelnie pustki poeksploatacyjne, przy czym przed podaniem mieszaniny podsadzkowej redukuje się jej ciśnienie w zbiorniku redukcyjnym, usytuowanym w wyrobisku podpoziomowym powyżej wyrobiska ścianowego. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że elastyczne worki są usytuowane w wyrobisku ścianowym wzdłużnie do chodnika przyścianowego pomiędzy łukami obudowy chodnikowej stykając się bocznymi ścianami, zaś zewnętrzne powierzchnie elastycznych worków stykają się z podporami stalowymi lub drewnianymi, tworząc po napełnieniu mieszaninę podsadzkową i jej zestaleniu podporowy pas izolacyjny pomiędzy wyrobiskiem ścianowym a wyrobiskiem chodnikowym przyścianowym. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na podporach stalowych lub drewnianych w wyrobisku ścianowym rozciąga się elastyczne i nieprzepuszczalne wodę płótno podsadzkowe w kształcie wydłużonej litery U od strony zrobów, które na swych końcach pomiędzy spągiem i stropem pokładu dociska się podporami i uszczelnia, zaś po wypełnieniu mieszaniną podsadzkową i jej zestaleniu wzdłuż wyrobiska ścianowego tworzy się poprzeczne pasy podporowe w odstępach 10-30 m przed ulokowaniem zasadniczej hydraulicznej podsadzki piaskowej lub skruszonych skał nadległych z zawałem stropu pokładu. 4. Urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych mieszaniną podsadzkową, zawierającą odpady drobnofrakcyjne, sporządzoną w zbiorniku w kształcie walca, posiadającą przewód wodny doprowadzający wodę do zbiornika oraz wlot i wylot odpadów drobnofrakcyjnych z mieszadłem ślimakowym i łopatkowym, znamienne tym, że zbiornik (1) w kształcie walca posiada na całej swej długości poniżej osi zbiornika mieszadło ślimakowe (2) z łopatkami (3) usytuowanymi wzdłuż osi wału (4) na obwiedni ślimaka w odstępach osi skrętnej co 90 i wystającymi poza jego obwiednię oraz poniżej osi wału (4) po obu jej bokach co najmniej dwie rury (7) doprowadzające sprężone powietrze z otworami skierowanymi na boczne ściany zbiornika (1) o kącie napowietrzania do 140 każdej z nich, zaś w górnej części zbiornik (1) posiada otwór z klapą bezpieczeństwa (10) i filtrem (11) z obok usytuowanym otworem z rurociągiem (12) do doprowadzania powietrza do zbiornika (13) wypełnionego wodą z osadnikiem pyłów (14). * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych mieszaniną podsadzkową zawierającą odpady drobnofrakcyjne zmieszane z wodą i spoiwem wiążącym, sporządzane w zbiorniku i transportowane instalacją podsadzkową do ela-
177 702 3 stycznych worków nie przepuszczających wody lub do szczelnie otamowanych przestrzeni wyrobisk ścianowych. Znany dotychczas sposób podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych podsadzką hydrauliczną polega na mieszaniu w odpowiednim stosunku wody z piaskiem lub innym materiałem stałym. Mieszaninę podsadzkową w tej postaci transportuje się w instalacji podsadzkowej od zbiornika podsadzkowego umieszczonego na powierzchni kopalni bezpośrednio do miejsca przeznaczenia, czyli do otamowanych płótnem zamułkowym przestrzeni podziemnych wyrobisk górniczych. W technice górniczej znane są również sposoby podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych różnymi odpadami drobnofrakcyjnymi, jak popioły lotne, muły poflotacyjne czy muły z osadników. Jako materiał podsadzkowy są wykorzystywane do lokowania w podziemnych wyrobiskach na sucho lub przygotowane w postaci mieszaniny na mokro w specjalnych mieszalnikach do ich mieszanina i nawilżania. Znany jest również z polskiego opisu patentowego P-276 321 sposób i urządzenie do ciągłego wytwarzania gęstej zawiesiny popiołów lotnych z wodą. Cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest dwustrefowy sposób mieszania pyłów z wodą z ustaloną prędkością ich przemieszczania przez przenośnik ślimakowy w urządzeniu w kształcie walca. Duża prędkość przemieszczanych popiołów lotnych w mieszalniku powoduje powierzchniowe ich nawilżanie oraz trudności z ich osadzaniem w przestrzeniach otamowanych wyrobisk górniczych. Wprowadzanie tak przygotowanych wodnych zawiesin z odpadów drobnofrakcyjnych do zrobów poeksploatacyjnych mających odpływ nie daje zadowalających rezultatów, gdyż znaczna część materiału drobnofrakcyjnego jest ponownie wynoszona przez wypływającą wodę przez płótno zamułkowe zza tamy lub zrobów poeksploatacyjnych, zanieczyszczając wyrobiska górnicze i osadniki wód dołowych. Ze względu na wzrastające zanieczyszczenia wód dołowych materiałem drobnofrakcyjnym oraz koszty ich ponownego transportu na powierzchnię, zastosowane sposoby ich mieszania i lokowania są mało skuteczne i nie efektywne. Istotą wynalazku jest sposób podsadzania podziemnych wyrobisk górnicznych mieszaniną podsadzkową zawierającą odpady drobnofrakcyjne zmieszane z wodą i sporządzane w zbiorniku w kształcie walca do ich nawilżania i mieszania, charakteryzuje się tym, że mieszaninę podsadzkową w zbiorniku poddaje się jednocześnie wirowaniu obwodowemu i wzdłużnemu oraz intensywnemu oddolnemu napowietrzaniu sprężonym powietrzem tej mieszaniny i bocznych ścian zbiornika na całej długości, utrzymując jej ciągłą cyrkulację w proporcjach objętościowych od 30-55% odpadów drobnofrakcyjnych, 3-10% spoiwa wiążącego oraz 35-70% wody. Następnie mieszaninę podsadzkową zaworem spustowym kieruje się do instalacji podsadzkowej z zaworami regulującymi ruch tej mieszaniny podsadzkowej w wyrobiskach podpoziomowych instalacji podsadzkowej, która na swym końcu posiada zawór dozujący z elastycznym wężem do napełniania elastycznych i nieprzepuszczalnych wodę worków, układanych obok siebie lub w otamowane szczelnie pustki poeksploatacyjne wykonane z elastycznego płótna nieprzepuszczalnego wodę, zaś przed podaniem tej mieszaniny podsadzkowej należy zredukować jej ciśnienie w zbiorniku redukcyjnym, usytuowanym w wyrobisku podpoziomowym powyżej wyrobiska ścianowego. Elastyczne worki są usytuowane w wyrobisku ścianowym wzdłużnie do chodnika przyścianowego pomiędzy łukami obudowy chodnikowej stykając się bocznymi ścianami, zaś zewnętrzne powierzchnie elastycznych worków stykają się z podporami stalowymi lub drewnianymi, tworząc po napełnieniu mieszaniną podsadzkową i jej zestaleniu podporowy pas izolacyjny pomiędzy wyrobiskiem ścianowym a wyrobiskiem chodnikowym przyścianowym. Dla ochrony stropu przed spękaniem lub dużym osiadaniem skał nadległych na podporach stalowych lub drewnianych w wyrobisku ścianowym rozciąga się elastyczne i nie przepuszczające wody płótno podsadzkowe w kształcie wydłużonej litery U od strony zrobów, które na swych końcach pomiędzy spągiem i stropem podkładu dociska się podporami, uszczelnia zaś po wypełnieniu mieszaniną podsadzkową i jej zestaleniu, wzdłuż wyrobiska ścianowego tworzy się poprzeczne pasy podporowe w odstępach 10-30 m, wzmacniające strop podkładu pustki poeks-
4 177 702 ploatacyjnej przed ulokowaniem zasadniczej hydraulicznej podsadzki piaskowej lub skruszonych skał z zawału stropu pokładu. Po zakończeniu cyklu podsadzania mieszaniną z odpadów drobnofrakcyjnych instalację podsadzkową wypełnia się wodą, dla wypłukania resztek pozostawionych przez mieszaninę. Do mieszaniny podsadzkowej z odpadów drobnofrakcyjnych jako spoiwa używa się cementu, gipsu, klei lub innych komponentów wiążących, mających cechy późniejszego wiązania niż sam czas podsadzania wyrobiska górniczego. Ulokowana mieszanina w nieprzepuszczalnych wodę workach lub szczelnie otamowanych przestrzeniach tężeje i twardnieje, tworząc podpory wzmacniające i izolujące wyrobiska ścianowe. Urządzenie według wynalazku do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych mieszaniną podsadzkową zawierającą odpady drobnofrakcyjne sporządzaną w zbiorniku w kształcie walca, posiadający przewód wodny doprowadzający wodę do zbiornika oraz wlot i wylot odpadów drobnofrakcyjnych wraz z mieszadłem ślimakowym i łopatkowym charakteryzuje się tym, że zbiornik w kształcie poziomo ułożonego walca posiada na całej swej długości poniżej osi zbiornika mieszadło ślimakowe z łopatkami usytuowanymi wzdłuż osi wału na obwiedni ślimaka w odstępach osi skrętnej co 90 wystającymi poza obwiednię ślimaka oraz poniżej osi wału po obu jej bokach co najmniej dwie rury doprowadzające sprężone powietrze z otworami skierowanymi na boczne ściany zbiornika o kącie napowietrzania do 140 każdej z nich. W czołowej ścianie zbiornika, w jego górnej części, znajduje się otwór odprowadzający powietrze przez dodatkowy zbiornik wypełniony cieczą. W jego dolnej części znajduje się osadnik pyłów. Transport odpadów drobnofrakcyjnych do zbiornika odbywa się pneumatycznie bezpośrednio z cystern kolejowych lub samochodowych bądź ze specjalnych zbiorników, w postaci silosów. Dla zwiększenia cykliczności i wydajności oraz efektywności podsadzania większych powierzchni pustek poeksploatacyjnych tworzy się szereg zbiorników, których poszczególne zawory spustowe są połączone z instalacją podsadzkową, kierowaną w podziemia kopalni. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przestrzennego rozmieszczenia poszczególnych urządzeń w procesie podsadzania wyrobisk górniczych, fig. 2 - w widoku z góry układ poprzecznych pasów wzdłuż wyrobiska ścianowego, zaś fig. 3 w przekroju poprzecznym przedstawia urządzenie do podsadzania podziemnych wyrobisk górniczych. Do zbiornika 1 zaopatrzonego w mieszadło w postaci ślimacznicy 2 z łopatkami 3 osadzonymi na wale 4, który połączony jest z silnikiem 5 oraz wskaźnikiem 6 napełnienia zbiornika i dwie rury 7 doprowadzające sprężone powietrze, wprowadza się pneumatycznie odpady drobnofrakcyjne w postaci pyłów dymnicowych w proporcjach objętościowych 30-55% rurociągiem 8 naprzemiennie ze spoiwem w postaci cementu 3-10%, zaś rurociągiem 9 wodę w proporcji objętościowej 35-70%. Po zamknięciu zaworów dozujących poszczególne składniki mieszaniny podsadzkowej i klapy bezpieczeństwa 10 z filtrem 11, mieszaninę poddaje się intensywnemu wirowaniu i napowietrzaniu. Nadmiar powietrza w zbiorniku 1 podczas mieszania i dozowania odprowadzany jest rurociągiem 12 do dodatkowego zbiornika 13 wypełnionego wodą z osadnikiem 14 pyłów i zaworem 15 spustowym. Następnie mieszaninę podsadzkową zaworem spustowym 16 kieruje się do instalacji podsadzkowej 17 rurą szybową 18 do wyrobiska podpoziomowego, w którym usytuowany jest zbiornik redukcyjny 19. Po redukcji ciśnienia, mieszaninę podsadzkową podaje się ponownie do instalacji podsadzkowej rurą 17, która na swym końcu posiada zawór dozujący 20 z elastycznym wężem 21. Mieszanina podsadzkowa jest lokowana do wyprofilowanych i nie przepuszczających wody worków 22 lub w szczelnie otamowane przestrzenie 23 w wyrobisku ścianowym, usytuowanym poprzecznie wzdłuż ściany i w ustalonych odległościach.
177 702 fig. 3
177 702 fig. 2
177 702 fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.