Железобетонный тюбинг для крепления горных выработок Советский патент 1984 года по МПК E21D11/08 

Изобретение, относится к горному делу, а именно к креплению сборным железобетоном полземных горных выработок. Известна податливая крепь из мополитного бетона, включающая грузонесушую обо лочку и элемент податливости, В1)1полненн1)1й в виде нолостей, расположенньгх по периметру BHeuiHcro конту.ра креии I. Недостатками данной конструкции являются ограниченные податливость и несупдая способность в условиях повьпненного динамического горного давления. Наиболее близким к изобретению технической сущности и достига.емому резуль тату является железобетонный тюбинг для крепления горных выработок, содержащий несущую криволинейную плиту с пнен)ними ребрами жесткости но периметру плиты. продольную и поперечную арматуру, кессоны в промежутках между ребрами жесткрсти и узлы податливости 2. Однако для известного тюбинга характерны недостаточные несущая способность и надежность. Целью изобретения является повынимние несущей способности и надежности крени. Указанная цель достигается те.м, что железобетонный тюбинг для крепления-горных выработок, содержан ий несун ую криволинер1ную плиту с внешними ребрами жесткости по периметру плиты, продольную и поперечную арматуру, кессоны в промежутках ГМежду ребрами жесткости и узлы податливостк, выполнен с поперечными промежуточными ребрами жесткости, а узлы податливости выполнены в виде двух контактирующ-нх пластин, расположен1Пэ1х в промежуточном ребре жесткости в поперечном сечени1-| от его внешнего торца до арматуры, в продольном - на всю длину ребра. Кроме того, пластины выполне1 ы в поперечном сеченни криволинейными радиусами не менее 0,7 толщины тюбинга. При это.м пластины выполнены из упругопластичного материала и со стороны контакта, покрыты антифрикционной смазкой. Арматурные стержни под промежуточным ребром усилены изогнутыми дополнительными стержнями, а кессоны тюбинга заполнены пористым материалом. Ни фиг. 1 и 2. показана принципиальная схема выполнения железобетонного тюбинга для крепления горных выработок, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, вид в плане. Железобетонный .тюб1-1нг для крепления горных выработок состоит из несущей криволинейной плиты , оконтуренной по нериметру ребрами 2 жесткости и разделенной внутренннмн ребрами 3, образуюнщмн кессоны 4, направленные к вменхающим выработку породам. Несущая плита I по толп1ине тюбинга И по характеру воспринимаемых нагрузок де-. |Лится на внутреннюю растягивающуюся 5 И внещнюю сжимающуюся 6 зоны, граничащие между собой по нейтральному слою (условно показан щтрихпунктирной линией). В растягивающейся зоне 5 расположен арматурный каркас 7, к которому приварены закладные элементы, включающие проущины 8 для соединения тюбингов по периметру выработки, монтажные проушины 9 для сборки тюбингов и соединения между собой по длине выработки, а также пластины 10, образую цие опорные поверхности скольжения, расположенные в сжимающейся зоне б вплоть до нейтрального слоя. Пластины 10 привариваются к арматурному каркасу 7 в требуемом положении прутками II, параллельно которым 41 ниже их приварены изогнутые стержни 12. Для упрощения закладки закрепленного Пространства в подземных условиях кессонная часть тюбинга и выше ее на величину не менее 1/3 толщины тюбинга в заво.цских условиях может быть зarloлFleнa пористым податливым .материалом 13. Железобетонный тюбинг изготавливается в заводских условиях, например-, по следующей технологии, которая может включать виброударное уплотнение бетонной смеси при формовании тюбинга. К изготовленному н.а сварочном аппарате арматурному каркасу 7 дополнительно привариваются проyniHJifii 8 и 9, узел опорно-скользящих пластин 10 через прутки 1I и изогнутые стерж.ни 12 под место размещения пластин. Окончательно оборудованный арматурный каркас укладывается в фор.му с верхни.м расположением кессонов, которая заполняется бетонной смесью и (тркрывается активным вибропригрузом для уплотнения смеси и придлпия тюбингу требуемой формы. После формирования грузонесущей конструкции тюбинга убирается вибропригруз и формованная кесонная поверхность тюби га заполняется пористым податливым материалом, который уплотняется пригрузом без кессонообразователей, после чего тюбинг помещается в пропарочную камеру. Железобетонный тюбинг работает следующим образом. Собранные в кольца по периметру выработки тюбинги скрепляются болтами через проущины 8 и 9, образуя многозвеньевую шарнирноподатливую крепь с цилиндрически.ми стыка.ми между собой, которые обеспечивают центральную передачу усилий при неравномерных нагрузках. Для обеспечения большей родатливости за счет разворота тюбингов не только в местах стыковки, но и по всей длине тюбинга, предусматривается создание фиксированных мест поворота элементов тюбинга путем установки спаренных опорно-скользящих пластин, выполненных, например, из упруго-пластичного материала (металл, резина, дерево и т. п.) и покрытых по плоскостям скольжения антифрикционной смазкой. Таких фик- ; «ированных мест поворота в тюбинге может быть одно и более с задачей обеспечения поворота элементов в тюбинге по плоскостям скольжения при знакопеременном деформировании, а также при нагрузках, превышающих прочность продольной арматуры на разрыв. При этом во избежание полного разделения тюбинга на элементы предусмотрены изогнутые стержни 12, обеспечивающие .целостность тюбинга при значительном его деформировании внутрь выработки и наоборот, при передаме усилий, направленных в сторону вмещающих пород, элементы тюбинга имеют возможность поворота в пластинах 10 без разрыва арматурного каркаса 7. Радиус кривизны пластин 10 цилиндрического шарнира выбран из условия обеспечения наибольшей площади опорного контакта тюбингов между собой при максимально возможных углах поворота тюбингов и их элементов один относительно другого без нарушения конструкционной прочности . Увеличение числа цилиндрических щарниров, в том числе конструктивно встроенных в тюбинги, повьпцает степень свободы крепи в целом и позволяет значительно изменять под нагрузкой конфигурацию без нарущения целостности и с сохранением ие/J

3 70Ю

/

11

S 6

.eputi сущей способности в условиях неравноме{1него горного давления и больщих деформаций. Для эффективной работы крепи в условиях динамических воздействий в конструкции железобетонного тюбинга предусмотрен податливый слой, например, из карбомидного пенопласта, способного сжиматься в 1,5-2 раза под нагрузкой 80-95% несущей способности крепи и обеспечивать ее податливость до 100 мм, что особенно важно для обеспечения .плавной и равномерной передачи удара на крепь. Шарнирное соединение тюбингов и их секций между собой в сочетании с податливым слоем позволяет выравнивать местные напряжения вокруг выработки за счет перехода упругих деформаций пород в неупругие, который сопровождается переводом массива из двухосного в. трехосное напряженное состояние, повыщая его сопротивляемость разрущеиию. Эффективность изобретения определяется прежде всего повышением безопасности работ в выработках, пройденных в удароопасиых Массивах. Применение предлагаемого тюбинга по сравнению с известными позволяет значительно увеличить несущую способность и надежность крепи в сложных условиях работы.

I. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ ТЮБИНГ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВБ1РАБОТОК, содержащий несущую криволинейную плиту с внешними ребрами жесткости по периметру плиты, продольную и поперечную арматуру, кессоны в промежутках между ребрами жесткости и узлы податливости, отличающийся тем, что, с целбю поньипсипя несун1ей способности и надежности крепи, оп выполнен с поперечными промежут( ребрами жесткости, а узлы податливости выполнены в виде двух контактирующих пластин, расположенных в промежуточном ребре жесткости в поперечном сечении от егч) внешнего торца до арматуры, в продг)льном - на всю длину ребра. 2.Тюбинг по п. 1, отличающийся тем, что пластины выполнены в поперечном сечении криполиней|П:)1ми радиусом не ниже 0,7 толщины тюбинга. 3.Тюбинг но пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пластины выполнены из уиругопластичного материала и со стороны контакта покрыты антифрикционной смазкой. 4.Тюбинг по пп. I-3, отличающийся тем, что арматурные стержни под промежу(Л точным ребром усилены изогнутыми дополни тельными стержнями. 5.Тюбинг по пп. 1-4, отличающийся тем, что кессоны тюбинга заполнены пористым материалом.