Предохранительный полок Советский патент 1989 года по МПК E21D7/00 

Изобретение относится к шахтному строительству и предназначено для перекрытия части или всего сечения вертикального ствола шахты при его уг- лубке.

Целью изобретения является повышение эффективности использования за счет снижения трудоемкости монтажнодемонтажных работ и многократного применения.

На фиг. 1 схематично показан пред охранительньй полок, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - арка полка из двух опор, двух коротких опорных и трех основных секций (для ствола диаметром 6,5 м); на фиг. - то же, из

31511

двух опор, короткой и длинной опорных и трех основных секций (для ствола диаметром 7,0 м); на фиг. 5 - то же, из двух длинных опорных и трех основ- ных (для ствола диаметром .7,5 м); на фиг. 6 - то же, из двух опор, из двух коротких опорных и четырех основных секдай (для ствола диаметром 8,0 м); на фиг. 7 - основная секция арки, вид спереди; на фиг. 8 - то же, вид сверху; на фиг. 9 - то же, сечение А-А на фиг. 7; на фиг. 10 - основная секция арки, вид снизу; на фиг. 11 - вид Б на фиг. 7; на фиг. 12 сечение В-В на фиг. 7; на фиг. 13 - сечение Г-Г на фиг. 7; на фиг. 14 - сечение Д-Д на фиг. 7; на фиг. 15 - опорная короткая секция арки, вид спереди; на фиг. 16 - то же, вид

сверху; на фиг. 17 - сечение А-А на фиг. 15; на фиг. 18 - опорная короткая секция арки, вид снизу; на фиг. 19 - вид Б на фиг.16; на фиг. 20 - сечение В-В на фиг. 15; на фиг. 21 - сечение Г-Г на фиг. 15; на фиг. 22 -.сечение Д-Д на фиг. 15; на фиг. 23 - сечение Е-Е на фиг. 15; на фиг. 24 - сечение 3-3 на фиг. 15; на фиг. 25 - опорная длинная секция арки, вид спереди; на фиг. 26 - то же, вид сверху; на фиг. 27 - сечение А-А на фиг. 25; на фиг. 28 - опорная длинная секция арки, вид снизу; на фиг. 29 - вид Б на фиг. 25; на фиг. 30 - сечение В-В на фиг. 25; на фиг. 31 - сечение Г-Г на фиг. 25; на фиг. 32 - сечение Д-Д на фиг. 25; на фиг. 33 - сечение Е-Е на фиг. 25; на фиг. 34 - сечение 3-3 на фиг. 25; на фиг. 35 - опора арки, вид спереди на фиг. 36 - т.о же, вид сбоку; на фиг. 37 - to же, вид сверху; на фиг. 38 - накладка, вид спереди; на фиг. 39 - то же, вид сверху и разрез по оси кривизны; на фиг. 40 - сечение А-А на фиг. 38; на фиг. 41 - сечение Б-Б на фиг. 38; на фиг. 42 - сечение В-В на фиг. 38; на фиг. 43 - надарочная секция, вид сбоку; на

фиг. 44 - то же, вид сверху; на фиг. 45 - разрез А-А на фиг. 44; на фиг. 46 - вид Б на фиг. 43; на фиг. 47 - сечение В-В на фиг. 43; на фиг. 48 - разрез Г-Г на фиг. 43; на фиг, 49 - узел соединения секций арки и арок между собой; на фиг. 50 - разрез А-А на фиг. 49; на фиг. 51 - сечение Б-Б на фиг. 49; на фиг. 52 сечение В-В на фиг. 49; на фиг. 53 - сечение Г-Г на фиг. 49; на фиг. 54 - сечение Д-Д на фиг. 49; на фиг. 55 - фрагмент предохранительного полка, продольный разрез; на фиг. 56 - фрагмент несущей конструкции, вид В в плане; на фиг. 57 - узел соединения надарочной секции с арками несущей конструкции полка; на фиг. 58 - узел соединения железобетонного распределительно-утяжеляющего блока с арками несущей конструкции полка.

Предохранительный полок включает несущую конструкщю 1 в виде свода с поперечной связью, распределительно- утяжеляющий блок 2, амортизаторы 3 и гидроизоляционное покрытие 4. Несущая конструкция 1 представляет сборно-раз бор ньй металлический свод из установленных параллельно одна другой арок, собранных из соединенных по длине посредством соединительных элементов из опор, опорных и основных секций. Распределительно-утяжеляющий блок 2 из монолитного железобетона в зависимости от конкретных условий располагается только под подъемными отделениями или на всех перекрываемой полком площади сечения ствола.

При перекрытии полком части сечения ствола полок отделяется от углу- бочного отделения ограждающей стенкой 5, например, из уложенных плашмя двутавров, заделанных концами в креп ствола. Сегментный участок сечения ствола за пределами подъемньк отделе аий перекрывается одним-двумя рядами двутавровых балок 6.

Сборно-разборные арки несущей конструк1 ;ии полка выполнены круговыт ми и каждая арка состоит из одной ил нескольких основных секций 7, двух опорных секций 8 или 9 и двух опор Ю. При этом размеры опор 10 .и сек- Щ1Й 7-9 в плане могут быть увязаны со стандартным шагом диаметров вертикальных стволов, равным в СССР 500 мм. Номинальная нмрина опор 10 и секций 7-9 (расстояние между осями стыков арок) в 1,15-1,25 раза при этом превьщ1ает величину указанного шага и при оптимальном соотношении 1,20 равняется 600 мм. Длина основных секций 7 по их верхней поверхности может равняться нескольким, например трем значениям их номинальной ширины (1800 мм). Опорные секции могут иметь две разновидности: корот515

кую 8 и длинную 9, отличающиеся одна от другой по, длине верхней поверхности на величину их номинальной ширины (600 мм). Благодаря этому, меняя количество основных секций в арках и устанавливая совместно с ними только короткие, только длинные или сечение коротких и длинных опорных секций, можно рационально перекрывать стволы любых диаметров от 4,0-4,5 до 8,5-9,0 м в свету, не допуская при этом ни чрезмерно больших пролетов несущих конструкций, не излищней выемки породы под опорные ниши.

Радиус геометрической оси арок несущей конструкции 1 принят таким, чтобы при установке полков в разном диапазоне диаметров стволов арки оставались пологими, т.е. соотношение стрелы подъема к их пролету находилось в пределах от одной десятой до одной пятой.

Основная секция 7 арки имеет в плоскости последней форму сегмента кругового кольца и в поперечном сечении - форму двутавра с вертикальной стенкой, усиленного по торцам рантами, а посередине длины - ребрами жесткости, причем полки двутавра имеют направленные к краям уклоны внутренних поверхностей и снабжены выходящими за их контур парными приливами, которые с одной стороны секции являются продолжением полок, а с другой - выступают выше и ниже их наружных поверхностей и выполнены за счет неудаляемых частей литейных прибылей Приливы на верхней полке располагаются на расстояниях от их осей до вертикальной оси секции, равных номинальной ишрине последней (600 мм), а на шжней полке - соосно с ними на радиусах кривизны арки. На внутренних поверхностях верхней полки по обе стороны от приливов и от вертикальной оси секции выполнены полукруглые вы емки, нижняя полка имеет посередине длины участок уменьшенной ширины и увеличенной толщины, а в стенке секции симметрично ее вертикальной оси секции выполнены полукруглые выемки, нижняя полка имеет посередине длины участок уменьшенной ширины и увеличенной топтщиы, а в стенке секции симметрично ее вертикальной оси выполнены отверстия для болтов.

5

Опорная короткая секция 8 арки со стороны соединения ее с основной секцией вьшолнена аналогичной половине длины последней (от торца до ребер жесткости), а со стороны опоры 10 выполнены в форме стенки прямоугольного сечения и горизонтально располо-. женного перпендикулярно оси арки цдлиндра..

Опорная длинная секция 9 арки мо- жет быть вьтолнена на крайних участках аналогично опорной короткой секции, а в средней части дополнена расположенным между двумя парами ребер жесткости промежуточным участком с длиной его верхней поверхности,равной номинальной ширине секции (600 мм).

Опора 10 арки выполнена в виде прямоугольной опорной плиты и двух расположенных на ней стенок, наружные поверхности которьсх перпендикулярны плите и усилены ребрами жесткости, а внутренние - образуют полуцилиндрическую полость, в стенках и плите опоры выполнены отверстия для болтов свободной фиксации цилиндра опорной секции 8 и 9.

Элемент для соединения основных секций между собой и с опорными секциями выполнен в виде накладки 11, имеющей в плоскости арки форму сегмента кругового кольца, в плане -

прямолинейную форму с П-образным пазом в средней части и в поперечном сечении форму трапеции с уклонами верхней и ни жней поверхностей, равными уклонам внутренних поверхностей

полок основных и опорных секций арок, в накладке симметрично относительно ее вертикальной оси выполнены отверстия для болтов и гнезда для установки гаек впотай,

Надарочная секция 12 выполнена в виде плиты, усиленной по.длинным сто-, ронам продольными ребрами жесткости.

Соединения основных секций 7 арки между собой и с опорными секциями 8 и 9 выполнены с помощью парных накладок 11, з аведенных с двух сторон в стык секций, с охватом их ГГ-образкыми пазами рантов на торцах секций, при-, чем каждая накладка закреплена на одной из секций болтом 13 с размещением его гайки впотай в гнезде второй накладки и посредством установленных по обе стороны стыка болтов 14 накладки

стянуты до заклинивания между внутренними поверхностями полок соединяемых секций.

Шарнирное соединение опорных секций 8 и 9 арок с опорой 10 вьшолнено установкой цилиндра опорной секции в полость опоры и свободной фиксацией ее в опоре двумя болтами 15,

Закрепление опор арки на фундаментах в нишах крепи, пройденных в породных стенках ствола вьшолнено с помощью анкерных болтов 16, например, с с замками конусного типа на нижних концах, помещенных в скважины, которые пробурены через фундаменты в массив горных пород и заполнены цементным раствором. Соединение арок выполнено болтами 17.

Соединение надарочных секций с арками несущей конструкции вьшолнено установкой надарочных секций по осям секций и осям приливов на полках секций арок и закреплением Т-образными болтами 18, пропущенными через от-.- верстия в краях надарочньк секций, упирающимися концами головок в полукруглые выемки на внутренних поверхностях верхних полок секций арок и удерживаемыми на месте гайками, установленными впотай в гнездах надароч- ньсх секций.

Все соединения деталей металлоконструкции полка: закрепление накладок па основных и опорных секциях, стягивание парных накладок в. стыках секций, фиксация опорных секций в опорах, соединение арок между собой и закрепление надарочных секций на арках вьтолнены с помощью болтов-шпилек с двухсторонним расположе1шем резьбы, причем во всех соединениях, кроме последнего, приняты стандартные шестигранные гайки, а в соединениях надарочных секций с аркам на нижние концы болтов навинчены гайки в виде параллелепипедов с полукруглой формой верхних поверхностей, превращающие шпильки в Т-образные болты.

Соединение распределительно-утяжеляющего блока из монолитного железобетона с арками несущей конструкции выполнено с помощью установленных на арках в радиальном положении анкеров 19 из стали периодического профиля или круглого сечения, каждьй из которых закреплен на секциях арок посредством двух шайб, охватывающих края полок секций, при этом верхняя фикси

рующая анкер шайба- выполнена плоской и закреплена на анкере, например, сваркой, а нижняя рабочая шайба имеет

конусность верхней поверхности, равную уклону внутренних поверхностей полок секдай арок, и удерживается снизу гайкой.

В случае аварийного обрыва подъемиого каната и падения в ствол подъемного сосуда предлагаемый предохрани- тельньш полок работает следующим образом.

Подъемный сосуд пробивает гидро-

изоляционное покрытие 4 и в соответствии с соотношением соударяющихся масс (масса полка, приведенная к линии удара, в несколько раз превьш1ает массу падающего на полок сосуда),

основную часть накопленной при падении кинетической энергии затрачивает на смятие и разрушение амортизирующего устройства 3, деформация которого, равная 0,7-0,9 его начальной

высоты, обеспечивает необходимый путь торможения. Оставшаяся меньшая часть энергии через железобетонньй блок 2 распределяется по поверхности сводчатой несущей конструкции 1, которая работая в упругой стадии, передает значительно ослабленную нагрузку окружающему массиву горных . -пород.

Таким образом, предохранительный полок, благодаря большой прочности и

жесткости его сводчатой металлической несущей конструкции и ее-сборно-разборному исполнению, обеспечивает повышение надежности защиты углубляемых участков стволов, резко сокращает

затраты времени и труда на возведение и разборку полков и позволяет многократно использовать полки при углубке вертикальных стволов шахт.

Формула изобретения

1. Предохранительньш полок, включающий закрепленную в стенках ствола несущую конструкцию в виде свода с поперечной связью, распределительно- утяжеляющий блок, амортизаторы и гидроизоляционное покрытие, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности использования за счет снижения трудоемкости монтаж но-демонтажных работ и многократного применения, свод несущей конструкции выполнен в виде параллельных арок, с обранных по длине посредством сое0

5

динительньк элементов из опор, опорных и основных секций и соединенных между собой.

2.Полок по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,арки несущей конструкции выполнены с пометрическим радиусом оси, равным отношению их стрелы подъема и пролета в пределах 1/10-1/5.

3.Полок попп. 1и2, отличающийся тем, что основные секции арок несущей конструкции выполнены в плоскости арки с сечением в форме сегмента кругового кольца,

а в поперечном сечении в форме двутавра с рантами по торцам вертикальной стенки и с ребрами жесткости в средней части, причем полки двутавра выполнены с направленными к их краям уклонами внутренних и наружньк поверхностей и имеют приливы с двух сторон, продолжающиеся с одной стороны и выступающие с другой стороны выше и ниже их наружных поверхностей, причем в стенке двутавра образованы отверстия для размещения связей между арками.

4.Полок по пп. 1-3, о т л и - чающийся тем, что опорные секции.вьтолнены со стороны опоры в

виде стенки прямоугольного сечения и перпендикулярного оси арки цилиндра, а опоры выполнены в виде прямоугольной плиты с двумя продольными стенками с ребрами жесткости, при этом наружные поверхности стенок выполнены перпендикулярно плите, а внутренние - с цилиндрической полостью для размещения цилиндра опорной, секции, причем в плите выполнены отверстия для размещения деталей для соединения ее в стенках ствола, а в стенках - отверстия для размещения

фикй аторов цилиндра опорной секции.

5.Полок по пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что соединительные элементы секций выполнены в виде парных накладок прямоугольной формы в плане с П-образными пазами в средней части для обхвата рантов секций,

а в поперечном сечении в форме трапеции с уклонами для заклинивания между внутренними поверхностями полок секций.

6.Попок попп. 1 -4, отличающийся тем, что распределительно-утяжеляющий блок снабжен анкерами с парой шайб, установленных в секциях с возможностью охвата краев их полок.

Изобретение относится к шахтному строительству и предназначено для перекрытия сечения вертикального ствола шахты или его части при уборке. Цель - повышение эффективности использования за счет монтажно-демонтажных работ и многоразового применения. Предохранительный полок включает несущую конструкцию (НК) в виде свода с поперечной связью, закрепленную в стенках ствола, распределительно-утяжеляющий блок, амортизаторы и гидроизоляционное перекрытие. Свод НК выполнен в виде параллельных арок, собранных по длине посредством соединительных элементов из опор, опорных и основных секций и соединенных между собой. Основные секции арок НК выполнены в плоскости арок с сечением в форме сегмента кругового кольца, а в поперечном сечении в форме двутавра с рантами по торцам вертикальной стенки и с ребрами жесткости в средней части. Опорные секции выполнены в виде стенки прямоугольного сечения и перпендикулярного оси арки цилиндра. В случае аварийного обрыва подъемного каната и падения в ствол подъемного сосуда последний пробивает гидроизоляционное перекрытие. Основная часть накопленной при падении кинетической энергии затрачивается на снятие и разрушение амортизирующего устройства. Оставшаяся часть энергии через железобетонный блок распределяется по поверхности сводчатой НК и передает значительно ослабленную нагрузку окружающему массиву горных пород. 5 з.п.ф-лы, 58 ил.

cpue.i

Фиг. 5

OJ J

б л (Pas.l

Л

УУУу|

Фаг. 8 /1-/

Фа.9

Фиг.Ю

бидб

г-г

.

Физ. 13 Д 4

Фие.1

,/////,./

OL-I

видб

иг.20

(pus. 17

W/i

Сри. Iff

г- г

Л Д

(777/:-.

qjue.. 2

(риг, 22

Е-Е

3-3

ЙЙ.

-Ш

/VX/

фиг.гъ

.

(риг. 26

А

И6

у у у.

//хх,х/

О

г

срие.2

А

//хх,х/

фиг.27

clJue.28

бидВ

€7777/

Фиг.5

Фиг.37

УУ (риг.з1

Л Л

(риг. 32 B-t3-3

т

WA

W7/

сриг.ЗИ

(pit а Jf

10

Фиг.б

Н /

/f

//14

да-j

f

-4J

aaJ5

Я

Л

i fcfoic:

-J-J

- -p

г

Г

лч

X

5:±

I

fe.«/

B-5

(ригМ

г

х--

ч

11|

k

Ж

/

фив.ииI.

/у ж ij HiiilJlllliiftH II 1 Ч1Ияащц|й||щ,/ J / /jT /

Vfl iMter ж щяамв JT if I iijiyiniii 111 11 ов

В ид 6

usM

П

17

-rfW- t/

ipue.5

ffip ;f

А-А

В-В

Г-Г

(ригЛ7

фцгМ

-rfW- t/

ipue.5

ffip ;f

I

m Ш.

L:

I

7

«VV

11

фиг. 51

в-в

(fJuSS2

Л-/

11

/4

(puaSff

Г Г

сриг.53

фие. 54

VF

i Js J ::}NSJ;

97//г 55

(flu p. 5 6

Редактор Ю. Середа

Составитель Л. Черепенкина

Техред И.ВересКорректор Э. Лончакова

Заказ 5875/34

Тираж 449

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

7

11

(риг, 57

11

фиг. 5 8

Подписное