[发明专利]工程矿用密封件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月30号提交的美国临时申请No.61/369,317的优先权，该申请的全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种矿用密封件，并且更具体地，涉及一种塞式矿用密封件、和一种设计并成形塞式矿用密封件的方法。

背景技术

矿用密封件通常安装在地下矿山的入口处，以把矿山的一部分与矿山的另一部分隔开。例如，矿用密封件可把采空区与生产矿区隔开。除其他原因之外，提供地下矿山入口的区域隔离是为了限制需要通风的区域以及控制有毒气体或爆炸性气体。矿用密封件通常由木头、混凝土块或泵送进框架的凝胶材料构造而成。矿业安全和健康管理条例目前规定：当对密封区域的大气进行监控和保持惰性时，矿用密封件能承受至少50psi的过压，以及如果未对密封区域大气进行监控和未保持惰性，以及不具备其他各种条件，那么矿用密封件必须能承受至少120psi的过压。参看条例30C.F.R.§75.335。

发明内容

在一个实施例中，用于设计和制造矿用密封件的方法包括基于预定的地下巷道确定矿用密封件的初始厚度，建立并求解矿用密封件对施加爆炸压力响应的数值模型，以及确定矿用密封件是否满足预定设计标准。

该方法可进一步包括基于实验室试验结果确定用于矿用密封件的材料的本构行为。建立并求解数值模型可包括模拟矿用密封件对爆炸压力的响应，以及基于材料破坏标准确定屈服条件和安全系数。该方法还可包括在数值模型中增加矿用密封件的初始厚度并且求解数值模型直到确定满足设计标准的最小密封件厚度。可使用莫尔-库仑强度标准和拉伸强度标准建立材料破坏标准。该方法可包括制造具有确定满足预定设计标准的最小密封件厚度的矿用密封件。可通过下面的方程式计算矿用密封件初始厚度。

Tini=P×DLF×W×H×SF2(W+H)×σshear]]>

其中，P为爆炸压力（psi）、DLF为动载荷系数、W是地下巷道的宽度、H是地下巷道的高度、SF为矿用密封件和周围岩层之间的接口安全系数、以及σ_shear为矿用密封件抵靠周围岩层的剪切强度。预定设计标准可包括：在矿用密封件内侧中心处不存在拉伸破坏；沿较大跨度接口中线的最小平均安全系数为1.5；最小平均接口剪切安全系数为1.5；以及最小密封件厚度为地下巷道短跨度的大约50%或更高。

在又一实施例中，矿用密封件的成形方法包括安装第一组矿柱和第二组矿柱，其中，第一组矿柱与第二组矿柱隔开以限定于二者之间的空间。该方法进一步包括将铁丝网和风幛布固定在第一组矿柱和第二组矿柱上，其中，各第一和第二组矿柱、铁丝网和风幛布限定了第一和第二框架。该方法还包括将凝胶灌浆供给到第一和第二框架之间的空间中。

凝胶灌浆可以是泡沫状且可泵送的凝胶灌浆。第一组矿柱可彼此以大约4至5英尺的距离间隔开，以及第二组矿柱可彼此以大约4至5英尺的距离间隔开。可将铁丝网系在第一和第二组矿柱的各矿柱上。

在另一实施例中，矿用密封件包括第一和第二框架，其中，每个框架包括多根矿柱，铁丝网被固定在每根矿柱上以及风幛布被固定在铁丝网的内表面上。将第一和第二框架间隔开以限定二者之间的空间。矿用密封件还包括定位在第一和第二框架之间空间中的凝胶灌浆。该凝胶灌浆可以是泡沫状且可泵送的凝胶灌浆。第一框架的矿柱可彼此以大约4至5英尺的距离间隔开，以及第二框架的矿柱可彼此以大约4至5英尺的距离间隔开。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的矿用密封件的透视图。

图2是图1矿用密封件的侧视图，其示出了凝胶灌浆的安装。

图3是根据本发明另一实施例的矿用密封件。

图4是根据本发明再一实施例的矿用密封件。