Способ сборки крепежных конструкций Советский патент 1987 года по МПК E21D11/40 

жестко соединяют с объектом 1 крепления и с продольными АЭ 3 каркаса. При этом часть поверхности АЭ 3 образует торцовые участки 7 каркаса. После сборки каркаса в закрепежное пространство (ЗП) вводят эластичную оболочку (ЭО) 5. После установки ЭО 5 к участкам 7 жестко присоединяют тампоны 4 ЗП каркаса. Горловину 9 ЭО 5 муфтой 10 соединяют со шлангом 11 подвода цементного раствора 6 и поИзобретение относится к отраслям техники, связанным с изготовлением строительных конструкций и производством сборно-композиционных изделий например трубчатых конструкций, ар- мированных с целью повьшения их несущей способности, жесткости и прочностных характеристик, и может найти применение в шахтном строитель стве, в частности в креплении капи тальных горных выработок армированными крепями.

Цель изобретения - повьш1ение несущей способности конструкции за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой.

На фиг.1 приведена капитальная горная выработка при использовании предложенного способа сборки крепеж.-

ных конструкций, общий вид; на фиг.2

сечение А-А на фиг.1; на фиг.З и 4 - схемы, поясняющие суть способа.

На схемах приняты следующие обозначения: 1 - объект крепления (в рассматриваемом случае грунт или горная порода); 2 - поперечные арматурные элементы каркаса ячеистой каркасной арматуры; 3 - продольные (осевые) арматурные элементы каркаса ячеистой каркасной арматуры; 4 - тампоны за- крепежного пространства, являющиеся составной частью ячеистой каркасной арматуры; 5 - эластичная оболочка; 6 - цементный раствор в эластичной оболочке; 7 - торцовые участки кар- каса ячеистрй каркасной арматуры, которые в рассматриваемом случае образованы частями осевых арматурных элементов 3; 8 - фиксационные (ан

керовочные ) участки каркаса ячеистой

283407

дают раствор 6 в полость 30 5. При этом объем раствора 6 составляет 1,002-1,160 объема ЗП. Давление раствора 6 плотно прижимает ЭО 5 к поверхности объекта 1 крепления, тампонам 4 и АЭ 2 и 3. При превьшении объемом закаченного в ЭО 5 раствора 6 объема ЗП поверхность ЭО 5, выпучиваясь, охватывает АЭ 2 и 3. После за- стьшания раствора 6 в ЭО 5 получают крепь. 3 ил.

5 10

J5

20

30

„с )

40

каркасной арматуры, которые в рассматриваемом случае образованы частями поперечных арматурных элементов 2; 9 - горловина для подачи жидкого цементного раствора в эластичную оболочку; 10 - соединительная муфта; 11 - шланг подвода цементного раствора от источника подачи; L - ячеистый участок каркаса ячеистой каркасной арматуры (длина ячеистого участка вдоль оси контура объекта крепления); X - ось контура объекта крепления; Dg - диаметр выработки (внешний диаметр закрепежного пространства); t- толщина эластичной оболочки; S - характерный размер ячейки, образованной арматурными элементами на ячеистом участке каркаса; d - диаметр арматурных элементов, из которых собран каркас ячеистой каркасной арматуры; h, h - соответственно реальное и условное выпучивание оболочки; Н - толщина слоя цемента в закрепежном пространстве; угол охвата оболочкой арматурного элемента; DQ, внутренний диаметр закрепежного пространства; |Ь,, - углы, характеризующие форму выработки.

Ячеистая каркасная арматура состоит из собственно каркаса, образованного продольными 3 и поперечными 2 арматурными элементами, и тампонов 4 закрепежного пространства. На длине L арматурные элементы 2 и 3 форми руют ячеистую часть каркаса; торцовые участки 7 каркаса образованы частью поверхности продольных 3 (фиг.1) или поперечных 2 арматурных элементов. Торцовые участки 7 каркаса жестко соединены (сваркой.

склейкой, механическим креплением и т.п.) с тампонами закрепежного пространства 4, имеющими форму, подобную форме сечения закрепежного пространства диаметральной плоскостью контура выработки (плоскостью, перпендикулярной оси X контура выработки).

Данный способ сборки крепежных конструкций при использовании предлагаемой ячеистой каркасной арматуры осуществляется следующим образом.

Одна из групп арматурных элементов (например, поперечные арматурные элементы 2, как это показано на

от его источника, например нагнетательного насоса. Цементный раствор, заполняя полость эластичной оболочки, вызывает ее деформацию. При этом

fO

5 осевая деформация оболочки 5 ограничена длиной L, на которой установлены тампоны 4, препятствующие осевой деформации оболочки. Давление цементного раствора 6 плотно прижимает оболочку к поверхности объекта I крепления, тампонам 4 и арматурным элементам 2 и 3. С момента, когда объем закачанного в оболочку 5 цементного раствора 6 превысит объем фиг.1) фиксационными участками 8, яв- f5 закрепежного пространства, начинает- ляющимися частью поверхности арматур- выпучивание оболочки в сторону ных элементов данной группы, жестко (например, путем бетонированной заделки) соединяется с объектом 1 крепления. Группа арматурных элементов, 20 жестко соединенных с объектом 1 крепления, жестко соединяется (сваркой, механическим соединением и т.п.) с группой ортогональных к ней арматурных элементов (в рассматриваемом случае, фиг.1, с продольными арматурными элементами 3), часть поверхности которых образует торцовые участки 7 каркаса ячеистой каркасной

арматуры. Таким образом из арматурных 30 тов и поверхности оболочки, которое элементов 2 и 3 получают каркас ячеистой каркасной арматуры с ячеистым участком, длина которого равна L, и торцовьми участками 7. Размеры каркаса выбирают такими, чтобы разность 35 диаметров D и DQ позволила ввести

25

свободной поверхности оболочки на ячеистом участке каркаса (фиг.2). В результате выпучивания арматурные элементы 2 и 3 охватываются поверхностью оболочки 5.

Охарактеризуем количественно охват арматурного элемента оболочкой через угол сх (фиг.З). Для предотвращения последующего проскальзывания в готовой конструкции арматурных элементов относительно оболочки необходимо выполнение условия естественного заклинивания арматурных элеменимеет вид

Р cosdk f Р sin л, где Р

.(2)

осевое усилие, вызывающее взаимное смещение арматурных элементов и поверхности оболочки;

в закрепежное пространство эластичную оболочку

Dft - DC

,2(Н + 2t)

f - коэффициент трения для имно смещаемой пары эла ная оболочка - арматурн элемент.

Из (2) получаем условие отсу ствия проскальзьшания арматурны элементов и оболочки в виде соо

--- tg ci

где Н определяется необходимой несущей способностью крепи, at- прочностью материала оболочки.

После сборки каркаса с учетом условия (1) в закрепежное пространство, 45 шения ограниченное поверхностями с образующими Dg и DQ вводят эластичную оболочку-5. При этом горловину 9 пропускают через одну из ячеек каркаса, как это показано на фиг.1. После ус- JQ тановки эластичной оболочки в закре- пежном пространстве с торцовым участком 7 каркаса жестко соединяют тампоны 4 закрепежного пространства. Ячеистая каркасная арматура из составных 55 элементов 2, 3 и 4 собрана. После этого горловину 9 муфтой 10 соединяют со шлангом 11 подвода цементного i, раствора -и начинают подачу раствора созы. w,7 0,8)h ,

с учетом геометрических соотнош ний (фиг.З)

tg ck

icosd

s

d

Реальным условиям соответств доп5Ш1ения

от его источника, например нагнетательного насоса. Цементный раствор, заполняя полость эластичной оболочки, вызывает ее деформацию. При этом

fO

5 f5 20

5 осевая деформация оболочки 5 ограничена длиной L, на которой установлены тампоны 4, препятствующие осевой деформации оболочки. Давление цементного раствора 6 плотно прижимает оболочку к поверхности объекта I крепления, тампонам 4 и арматурным элементам 2 и 3. С момента, когда объем закачанного в оболочку 5 цементного раствора 6 превысит объем f5 закрепежного пространства, начинает- выпучивание оболочки в сторону 20

5

свободной поверхности оболочки на ячеистом участке каркаса (фиг.2). В результате выпучивания арматурные элементы 2 и 3 охватываются поверхностью оболочки 5.

Охарактеризуем количественно охват арматурного элемента оболочкой через угол сх (фиг.З). Для предотвращения последующего проскальзывания в готовой конструкции арматурных элементов относительно оболочки необходимо выполнение условия естественного заклинивания арматурных элемен30 тов и поверхности оболочки, которое 35

имеет вид

Р cosdk f Р sin л, где Р

.(2)

40

осевое усилие, вызывающее взаимное смещение арматурных элементов и поверхности оболочки;

f - коэффициент трения для взаимно смещаемой пары эластичная оболочка - арматурный элемент.

Из (2) получаем условие отсутствия проскальзьшания арматурных элементов и оболочки в виде соотно45 шения JQ 55i, созы. w,7 0,8)h ,

--- tg ci

, . w,7 0,8)h ,

(3)

шения i созы. w,7 с учетом геометрических ний (фиг.З)

, w,7 0,8)h ,

icosd

s

d

(4)

, w,7 0,8)h ,

условиям соответствуют

с учетом которых выражения (3) и (4) сводятся к соотношению

h (0,35-0,40) (5)

Соотношение объемов закачанного в оболочку цементного раствора и за- крепежного пространства можно представить в виде выражения, получаемого из геометрических соотношений (фиг.2 и 3)

1 +

S Н

h Вб

з(-5;-5 й)

(6)

V

р

- объем раствора, введенного в эластичную оболочку и объем за- крепежного пространства соответственно.

Рассматривая выражение (5) как равенство, преобразовываем выражение (6) к окончательному виду

S S O.

1 + н з;1

3 T(l-- ---f-)(l4)

(7)

Da D,

Н

Подставим в (7) реальные значения ВХОДЯ1ДИХ в это выражение величин

0,5-2,0; f- 0,15-0,20; НUft

f 0,35-0,5; - 0,03-0,10; U&

0,0006-0,01; 0,02-0,1.

D

Н

С учетом приведенных соотношений выражение (7) позволяет определить искомый интервал значений соотношения объемов цементного раствора, подаваемого в эластичную оболочку, и закрепежного пространства:

V Vp/V:j 1,002-1,160, (8)

Интервал значений, определяемых выражением (8) является оптимальным. При V 1,002 не будет обеспечиваться сцепление оболочки и арматурных элементов, что приведет к их взаимному проскальзыванию и снижению несущей способности крепи. При V 1,160 надежность сцепления оболочки и арматурных элементов не повышается и,

следовательно, увеличение указанного соотношения в этом интервале нецелесообразно, так как оно приводит к повышению материалоемкости конструкции в целом.

После того, как в оболочку 5 закачан объем цементного раствора 6, составляющий 1,002-1,160 объема закрепежного пространства, а именно

v (i,002-1,160) () -|- (9)

в

подачу цементного раствора по шлангу 11 прекращают и отсоединяют горловину 9 оболочки 5 от муфты 10, герметизируя горловину 9 заглушкой. После застывания цементного раствора в эластичной оболочке лолучают крепь прочно связанную с арматурными элементами ячеистого участка каркаса ячеистой каркасной арматуры силами внешнего трения.

35

Формула изобретения

Способ сборки крепежных конструкций, включающий установку ячеистой каркасной арматуры вдоль оси выработки, введение в закрепежное пространство эластичной оболочки, закрепле д ние ее от перемещений в продольном направлении и заполнение оболочки цементным раствором, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения несущей способности конструкции

за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой, цементный раствор подают в объеме 1,002-1,160 объема закрепежного пространства.

.

Фuг,.Z

Изобретение относится к области шахтного строительства и позволяет повысить несущую способность конструкции за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой при креплении горных выработок армированными крепями. Вдоль оси выработки устанавливают ячеистую каркасную арматуру-каркас. Для этого поперечные арматурные элементы (АЭ) 2 каркаса А К (Л to 00 со 4 г. ;

9U2.

fpiizA

d/J.

2 (cos

X 2 cosot.

-1

Редактор М.Дьшын

Составитель Л.Березкина

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 7398/30 Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4