Шахтная гидроизоляционная перемычка

 

Изобретение относится к подземным гидротехническим сооружениям и может быть использовано для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок, например, в угольных шахтах. Техническим результатом изобретения является повышение герметичности тела перемычки за счет изоляции торцевой поверхности перемычки от непосредственного контакта с агрессивными шахтными водами. Для этого перемычка содержит бетонную стенку, контактирующую с вмещающими породами, металлическую трубу-лаз (МТЛ) с ограничительными ребрами, стальную пространственную арматуру и кольцевое уплотнение. Последнее выполнено из теплоизоляционного эластично-упругого материала в виде секций с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости. При этом ограничительное ребро МТЛ с кольцевым уплотнением расположено в торце перемычки со стороны действия агрессивных шахтных вод. Площадь поверхности ограничительного ребра МТЛ с кольцевым уплотнением равна площади торцевой поверхности перемычки. За счет этого предотвращается непосредственный контакт бетона с агрессивными шахтными водами. 5 ил.

Изобретение относится к подземным гидротехническим сооружениям и может быть использовано для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок, например, в угольных шахтах.

Известна конструкция гидроизоляционной перемычки, состоящая из бетонных стенок, контактирующих с вмещающими породами, металлической трубы-лаза с люком и камеры, выполненной между стенками и трубой-лазом и заполненной сжатым воздухом (Авторское свидетельство СССР № 317809, МКИ Е 21 F 17/14, 1968).

Однако данная конструкция не дает возможности достижения непроницаемости для подземных вод, вследствие образования кольцевой полости (по контакту металлической трубы-лаза и бетона перемычки), возникающей в результате температурных колебаний и усадки бетона, а также утечки воздуха из камеры. В этом случае для герметизации контактов обычно осуществляют их многократную опрессовку тампонажным материалом, через многочисленные патрубки, оборудованные в металлической трубе-лазе.

Известна также конструкция гидроизоляционной перемычки, включающая бетонную стенку, контактирующую с вмещающими породами, металлическую трубу-лаз с ограничительными ребрами, стальную пространственную арматуру и кольцевое уплотнение, выполненное из теплоизоляционного эластично-упругого материала в виде секций с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости (Авторское свидетельство СССР № 929875, МКИ Е 21 F 17/14, 1982).

Недостатком известной конструкции является то, что она решает только вопрос ликвидации кольцевой полости и не повышает водонепроницаемости остальной части тела перемычки, а также ее сложность, обусловленная необходимостью установки ребер жесткости и расположения между ними кольцевого уплотнения на наружной поверхности трубы-лаза по всей ее длине.

Целью изобретения является повышение герметичности тела перемычки за счет изоляции торцевой поверхности перемычки от непосредственного контакта с агрессивными шахтными водами.

Поставленная цель достигается тем, что в шахтной гидроизоляционной перемычке, ограничительное ребро металлической трубы-лаза с кольцевым уплотнением расположено в торце перемычки со стороны действия агрессивных шахтных вод, при этом площадь поверхности ограничительного ребра металлической трубы-лаза с кольцевым уплотнением равна площади торцевой поверхности перемычки (т.е. предотвращается непосредственный контакт бетона с агрессивными шахтными водами).

На фиг.1 показана гидроизоляционная перемычка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - металлическая труба-лаз с кольцевым уплотнением; на фиг.4 - секция кольцевого уплотнения; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.

Шахтная гидроизоляционная перемычка включает бетонную стенку 1, контактирующую с вмещающими горными породами, металлическую трубу-лаз 2 и стальную пространственную арматуру 3. На металлической трубе-лазе 2 укреплены ограничительные ребра 4 и 5 с внутренним радиусом r, соответствующим внешнему радиусу трубы-лаза. Ограничительные ребра 4 и 5 исключают возможность сдвига трубы-лаза 2 относительно бетонной стенки 1. На внутренней поверхности ограничительного ребра 4, находящегося со стороны действия агрессивных шахтных вод, расположено кольцевое уплотнение 6, выполненное из эластичного материала, например уретанового эласторола марки СКУ-ПФЛ или СКУ-7. Кольцевое уплотнение 6 состоит из секций 7 с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости 8.

Количество ребер жесткости 8 выбирают, исходя из конструктивных соображений, с учетом длины секций 7. Каждая секция 7 кольцевого уплотнения 6 имеет ширину а=300 мм, толщину в=100 мм и поперечные ребра жесткости 8 шириной c=d=e=g=50 мм.

Такое сечение секции 7 кольцевого уплотнения 6, по сравнению с листовым покрытием, позволяет добиться его плотного прилегания к ограничительному ребру за счет действия вертикальных и касательных напряжений. При отсутствии ребер жесткости 8, секции 7 кольцевого уплотнения 6 не могут быть достаточно точно и надежно зафиксированы на поверхности ограничительного ребра 4. Кроме того, в этом случае представляет трудность достижение необходимого сцепления бетона перемычки с кольцевым уплотнением 6.

В тело бетонной стенки 1 вмонтированы опрессовочные патрубки 9. Для контроля герметичности возведенной перемычки последняя снабжена трубой 10 с манометром 11.

Металлическая труба-лаз 2 снабжена с обеих сторон металлическими крышками 12, закрепляемыми болтовыми соединениями 13. Между фланцами металлической трубы-лаза 2 и крышками 12 установлены уплотнительные прокладки 14.

Гидроизоляционную перемычку возводят следующим образом.

Для изоляции обводненных, например тупиковых, выработок в месте установки перемычки извлекают горную породу для устройства кольцевого клинового вруба 15. Поверхность вруба зачищают и покрывают торкрет бетоном. Во врубе устанавливают стальную пространственную арматуру 3, обеспечивающую жесткость и прочность бетонной стенки 1, концы элементов арматуры заделывают во вмещающие породы. Внутри пространства, предназначенного для сооружения бетонной стенки, монтируют металлическую трубу-лаз 2.

На внешней стороне металлической трубы-лаза 2 укрепляют ограничительное ребро 4, на котором монтируют секции 7 кольцевого уплотнения 6 посредством торцевого соединения. Для этих целей в торцевых частях секций 7 предусматривают отверстия 16.

После установки металлической трубы-лаза 2 и ограничительного ребра 4 возводят опалубку, и сооружают бетонную стенку 1. Затем по специально пробуренным шпурам 17 через опрессовочные патрубки 9, скрепляющими растворами, например, на основе эпоксидных смол марки ЭПС-1, осуществляют опрессовку контактов бетонной стенки 1 с окружающими горными породами. По окончании опрессовки этих контактов производят контроль герметичности основных узлов перемычки. Для этого к герметично установленной в бетонной стенке 1 трубе 10 с манометром 11 подводят сжатый воздух, который подают за тело перемычки в тупиковую выработку. Испытания производят под давлением, равным возможному гидростатическому давлению. В случае утечки воздуха, фиксируемой по показанию манометра 11, разбуривают шпуры 17 и осуществляют повторную опрессовку контактов бетонной стенки 1 с окружающими горными породами до полной их герметизации.

Секции 7 кольцевого уплотнения 6 с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости 8 обладают высокими физико-механическими свойствами, хорошей адгезией с металлом и бетоном и позволяют надежно изолировать контакт между трубой-лазом и бетонной стенкой от проникновения агрессивных шахтных вод в кольцевую полость, возникающую по контакту металлической трубы-лаза и бетона перемычки в результате температурных колебаний и усадки бетона.

Предлагаемая конструкция шахтной гидроизоляционной перемычки позволяет не только надежно изолировать кольцевую полость, но и повысить водонепроницаемость всего тела перемычки.

Формула изобретения

Шахтная гидроизоляционная перемычка, включающая бетонную стенку, контактирующую с вмещающими породами, металлическую трубу-лаз с ограничительными ребрами, стальную пространственную арматуру и кольцевое уплотнение, выполненное из теплоизоляционного эластично-упругого материала в виде секций с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости, отличающаяся тем, что ограничительное ребро металлической трубы-лаза и кольцевое уплотнение расположены в торце перемычки со стороны действия агрессивных шахтных вод, при этом площадь поверхности ограничительного ребра металлической трубы-лаза с уплотнением равна площади торцевой поверхности перемычки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4