Предохранительный 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (д1) g Е 21 D 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4286073/23-03 (22) 20.07.87 (46) 30.09.89. Бюл. 1(- 36 (71) Свердловский горный институт им. В.В. Вахрушева (72) Б.Ф. Горбунов, В.И. Лутошкин, Б.А. Носырев, Н.И. Чурсин,К.П. Карпенко, ИЛ. Митько, Г.Н. Березин, А.M. Пичковский, M.Е, Рубан, Г.M.Семенюта и В.В. Узун (53) 622,673(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 338645, кл. E 21 D 7/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Р 1320425, кл. Е 21 D 7/00, 1986. (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ПОЛОК (57) Изобретение относится к шахтному строительству и предназначено для перекрытия. сечени вертикального ствола шахты или его части при уборке. Цель — повышение эффективности испопьзования полка за счет монтажнодемонтажных работ и многоразового применения. Предохранительный полок включает несущую конструкцию (НК) в виде свода с поперечной связью, закрепленную в стенках ствола, рас-.

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

Целью изобретения является повышение эффективности использования за счет снижения трудоемкости монтажно2 пределительно-утяжеляющий блок, амортизаторы и гидроизоляционное покрытие. 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 покрытие.

Основная часть накопленной при падении кинетической энергии затрачивается на снятие и разрушение амортизирующего устройства, Оставшаяся часть энергии через железобетонный блок распределяется noi:поверхности сводчатой НК и передает значительно ослабленную нагрузку окружающему массиву горных пород. 5 з. п. ф-лы, 58 ил. демонтажных работ и многократного применения.

На фиг. 1 схематично показан предохранительный 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. 4 — то же, из

3 1511405 двух опор, короткой и длинной опорных и трех основных секций (для ствола

1 диаметром 7,0 м); на фиг. 5 — то же, из двух длинных опорных и трех основ- 5 ных секций (дпя ствола диаметром

7,5 м); на фиг. 6 — то же, из двух опор, из двух коротких опорных и четырех основных секций (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. 1 1 — вид Б на фиг . 7; на фиг . 12 -15 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 20 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 сверку; 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 35 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 E-E на фиг. 25; на фиг . 34 — сечение 3-3 на фиг. 25; 40 на фиг. 35 — опора арки, вид спереди; на фиг. 36 — то же, вид сбоку; на фиг. 37 — то же, вид сверху; на фиг. 38 — накладка, вид спереди; на фиг. 39 — то же, вид сверху и разрез 45 по оси кривизны; на фиг. 40 — сечение А-А на фиг. 38; на фиг. 41 — сечение Б-Б на фиг. 38; на фиг. 42сечение 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 конструкцию 1 в виде свода с поперечной связью, распределительноутяжеляющий блок 2, амортизаторы 3 и гидроизоляционное покрытие 4. Несущая конструкция 1 представляет сборно-разборный 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 углубочного отделения ограждающей стенкой 5, например, из уложенных плашмя двутавров, заделанных концами в крепь ствола, Сегментный участок сечения ствола за пределами подъемных отделений перекрывается одним-двумя рядами двутавровых балок 6.

Сборно-разборные арки несущей конструкции полка выполнены круговы-. ми и каждая арка состоит из одной или нескольких основных секций 7, двух опорных секций 8 или 9 и двух опор

10. При этом размеры опор 10 и секций 7-9 в плане могут быть увязаны со стандартным шагом диаметров вертикальных стволов, равным в СССР

5ОО мм. Номинальная ширина опор 10 и секций 7-9 (расстояние между осями стыков арок) в 1,15-1,25 раза при этом превышает 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: корот5 151 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 черезмерно больших пролетов несущих конструкций, не излишней 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 находиl лось 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 ширине последней (600 мм), а на нижней 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 выемки, 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 толщины, а в стенке секции симметрично ее вертикальной оси выполнены отверстия для болтов.

1405

5

Опорная короткая секция 8 арки со стороны соединения ее с основной секцией вьпчолнена аналогичной половине длины последней (от торца до ребер жесткости), а со стороны опоры 10 вы— полнены в форме стенки прямоугольного сечения и горизонтально расположенного перпендикулярно оси арки цилиндра,.

Опорная длинная секция 9 арки может быть выполнена 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 которых 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 сег-! мента кругового кольца, в плане — прямолинейную форму с П-образным пазом в средней части и в поперечном сечении форму трапеции с уклонами верхней и нижней 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 сторонам продольными ребрами жесткости, Соединения основных секций 7 арки между собой и с опорными секциями 8 и 9 выполнены с помощью парных накладок 11, заведенных с двух сторон в стык секций, с охватом их П-образными пазами рантов на торцах секций, причем 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

1511405 стянуты до заклинивания между внутренними поверхностями полок соединяемых секций.

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

Закрепление опор арки на фундамен- 10 тах в нишах крепи, пройденных в породных стенках ствола выполнено с помощью анкерных болтов 16, например, с с замками конусного типа на нижних концах, помещенных в скважины, кото- 15

Рые пробурены через фундаменты в массив горных пород и заполнены цементным раствором. Соединение арок выполнено болтами 17.

Соединение надарочных секций с ар- 20 ками несущей конструкции выполнено установкой надарочных секций по осям секций и осям приливов на полках секций арок и закреплением Т-образными болтами 18, пропущенными через от-.- 25 верстия в краях надарочных секций, упирающимися концами головок в полукруглые выемки на внутренних поверхностях верхних полок секций арок и удерживаемыми на месте гайками, уста- 30 новленными впотай в гнездах надарочных секций.

Все соединения деталей металлоконструкции полка: закрепление накладок на осповнык и опорных секциях, стягивание парных накладок в. стыках секций, фиксация опорных секций в опорах, соединение арок между собой и закрепление надарочных секций на арках выполнены с помощью болтов-шпилек с двухсторонним расположением резьбы, причем во всех соединениях, кроме последнего, приняты стандартные шестигранные гайки, а в соединениях надарочных секций с арками 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, каждый из которых закреплен на секциях арок посредством двух шайб, охватывающих края полок секций, при этом верхняя фиксирующая анкер шайба- выполнена плоской и закреплена на анкере, например, сваркой, а нижняя рабочая шайба имеет конусность верхней поверхности, равную уклону внутренних поверхностей полок секций арок, и удерживается снизу гайкой.

В случае аварийного обрыва подъемного каната и падения в ствол подъемного сосуда предлагаемый предохранительный полок работает следующим образом.

Подъемный сосуд пробивает гидроиэоляционное покрытие 4 и в соответСтвии с соотношением соударяющихся масс (масса полка, приведенная к линии удара, в несколько раз превышает 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 железобетонный 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 из обр ет ения

1. Предохранительный полок, включающий закрепленную в стенках ствола несущую конструкцию в виде свода с поперечной связью, распределительноутяжеляющий блок, амортизаторы и гидроизоляционное покрытие, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности использования за счет снижения трудоемкости монтажно-демонтажных работ и многократного применения, свод несущей конструкции выполнен в виде параллельных арок, собранных по длине посредством сое1511405 динительных элементов из опор, опорных и основных секций и соединенных между -собой .

2. Полок по и. 1, о т л и ч а ю - шийся 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 по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся 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 наружных 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 ч а ю щ и и сятем,,что опорные секции выполнены со стороны опоры в виде стенки прямоугольного сечения и перпендикулярного оси арки цилиндра а опоры выполнены в виде прямоу г o JI b H o H IUI H T bl с двумя продольными стенками с ребрами жесткости, при этом наружные поверхности стенок выполнены перпендикулярно плите, а внутренние — с цилиндрической поло1р стью 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

15 фиксаторов цилиндра опорной секции.

5. Полок по пп. 1, 3 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что соединительные элементы секций выполнены в виде парных накладок прямоугольной формы

20 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 сек25 ций, 6. Полок по пп. 1 — 4, о т л и ч а ю шийся тем, что распределительно-утяжеляющий блок снабжен анкерами с парой шайб, установленных в

30 секциях с возможностью охвата краев их полок.

Фиг.З

Фиг. б

151 14 05

Фиг. 0

Фиг. b, 1511405

А б

Фиг.8

Фиг. 10 дидб

1511405

Г-Г

Фиг. 11

B-B

l 511405

1 511405

151 1Й05

Г- f

Inc. Ф

8- 8

puz. 3Z

3-3 риаУУ

Фиг. Ж

Фиг.37

l 5 l 1405

1511405

15 I 1405

151 1405

1511405

Тираж 449

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Редактор Ю. Середа

Заказ 5875/34

)) /

Составитель Л. Черепенкина

Техред И.Верес Корректор Э. Лончакова