Железобетонный тюбинг для крепления горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения
Владельцы патента RU 2771358:
Вохмин Сергей Антонович (RU)
Галайко Владимир Васильевич (RU)
Вороненко Артем Сергеевич (RU)
Огнева Светлана Ивановна (RU)
Заявляемое устройство относится к горному делу, а именно к сооружению горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения в условиях высокого горного давления. Железобетонный тюбинг для крепления горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения выполнен в виде нелинейного сегмента из бетонного тела с тонкостенной оболочкой с арматурной сеткой и фланцевыми ребрами жесткости с арматурным каркасом, включающим линейную продольную стержневую рабочую, нелинейную стержневую рабочую арматуру и армируемые поперечные скобы с шагом, соответствующим расчетному шагу армирования. Линейная продольная стержневая рабочая, нелинейная стержневая рабочая, по дуге нелинейного участка в виде сегмента эллипса, стальная арматура и армируемые поперечные скобы исполнены поперечным сечением эллипсовидной формы, с возможностью совмещения длинной оси эллипса арматуры с максимальными нагрузками на железобетонный тюбинг. Для линейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с перпендикуляром к фланцевым ребрам жесткости по радиусу сегмента эллипса тюбинга. Для армируемых поперечных скоб максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса установлен перпендикулярно плоскостям фланцевых ребер жесткости. Для нелинейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с радиусами сегмента эллипса тюбинга. Технический результат состоит в повышении несущей способности железобетонного тюбинга с опорной поверхностью сегмента эллипса. 6 ил.
Область техники
Заявляемое устройство относится к горному делу, а именно к сооружению горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения в условиях высокого горного давления.
Уровень техники
Известно устройство железобетонный тюбинг (коммерческое предложение «https://helpiks.org/3-43089.html»), состоящее из тонкостенной оболочки с арматурной сеткой и фланцевых ребер жесткости с арматурным каркасом, включающим: линейную продольную стержневую рабочую, нелинейную стержневую рабочую арматуру и армируемые поперечные скобы с шагом, соответствующим расчетному шагу армирования.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая несущая способность железобетонного тюбинга.
Известно наиболее близкое устройство железобетонный тюбинг для крепления шахтных стволов круглого сечения (описание изобретения к авторскому свидетельству SU 106179, класс 5с, 8. Заявлено 10.02.1955), состоящей из тонкостенной оболочки с арматурной сеткой и фланцевых ребер жесткости с арматурным каркасом, включающим: линейную продольную стержневую рабочую, нелинейную стержневую рабочую арматуру и армируемые поперечные скобы с шагом, соответствующим расчетному шагу армирования.
Недостатком наиболее близкого устройства является недостаточно высокая несущая способность железобетонного тюбинга.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является повышение несущей способности железобетонного тюбинга с опорной поверхностью сегмента эллипса.
Настоящий технический результат достигается в устройстве железобетонный тюбинг для крепления горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения, состоящем в виде нелинейного сегмента из бетонного тела с тонкостенной оболочкой с арматурной сеткой и фланцевыми ребрами жесткости с арматурным каркасом, включающим: линейную продольную стержневую рабочую, нелинейную стержневую рабочую арматуру и армируемые поперечные скобы с шагом, соответствующим расчетному шагу армирования, причем линейная продольная стержневая рабочая, нелинейная стержневая рабочая, по дуге нелинейного участка в виде сегмента эллипса, стальная арматура и армируемые поперечные скобы исполнены поперечным сечением эллипсовидной формы, с возможностью совмещения длинной оси эллипса арматуры с максимальными нагрузками на железобетонный тюбинг, для линейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с перпендикуляром к фланцевым ребрам жесткости по радиусу сегмента эллипса тюбинга, для армируемых поперечных скоб максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса установлен перпендикулярно плоскостям фланцевых ребер жесткости, для нелинейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с радиусами сегмента эллипса тюбинга.
Отличительными признаками являются
линейная продольная стержневая рабочая, нелинейная стержневая рабочая, по дуге нелинейного участка в виде сегмента эллипса, стальная арматура и армируемые поперечные скобы исполнены поперечным сечением эллипсовидной формы, с возможностью совмещения длинной оси эллипса арматуры с максимальными нагрузками на железобетонный тюбинг, это повышает несущую способность железобетонного тюбинга с опорной поверхностью сегмента эллипса горизонтальной горной выработки;
для линейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с перпендикуляром к фланцевым ребрам жесткости по радиусу сегмента эллипса тюбинга, для армируемых поперечных скоб максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса установлен перпендикулярно плоскостям фланцевых ребер жесткости, для нелинейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с радиусами сегмента эллипса тюбинга, такое ориентирование максимального момента сопротивления увеличивает жёсткость каркаса и железобетонного тюбинга в целом для горизонтальной горной выработки.
Несущую способность железобетонного тюбинга устанавливают до оптимального соотношения величин осей эллипса большей к меньшей в пространственном позиционировании стальной арматуры в силовых нагрузках горного давления.
Момент сопротивления по оси максимальной нагрузки, эллипса с соотношением большей оси к меньшей 1,74 и с площадью равной площади поперечного сечения круга диаметром 18 мм, увеличился в 1,305 раза, т.е. на +30,5%, см. табл. Момент сопротивления по оси минимальной нагрузки, в аналогичных условиях, уменьшился до 0,76 раза или -24%. Суммарный момент сопротивления по обеим осям увеличится в 1,036 раза, т.е. на +3,6%.
Сравнение заявляемого решения с аналогом и прототипом не выявило в них признаки, заявляемого решения, это позволило сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Краткое описание таблицы и рисунков
В табл. представлена взаимосвязь соотношения величин осей эллипса и круга с моментами сопротивления по разным осям эллипса и круга с одинаковой площадью по данным [3].
На фиг. 1 приведен диметрический вид тюбинга, включающий:
1 - упорную поверхность фланцевого ребра жесткости тюбинга с зажимным выступом;
2 - бетонное тело тюбинга;
3 - отверстие под крепёж с соседним тюбингом;
4 - линейный арматурный пруток в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга;
5 - арматурный пруток в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга по контуру эллипса;
6 - арматурную сетку;
7 - упорная поверхность фланцевого ребра жесткости тюбинга с зажимной впадиной;
8 - несущую эллипсовидную поверхность тюбинга;
9 - угол между осью Z и большой осью эллипса арматурного прутка в каркасе фланцевого ребра по контуру эллипса;
10 - арматурную скобу, связывающую ряды каркаса;
11 - фланцевое ребро жесткости тюбинга.
На фиг. 2 показан Вид А с фиг.1, включающий: 1 - упорную поверхность фланцевого ребра жесткости тюбинга с зажимным выступом;
На фиг. 3 показан Вид Б с фиг.1, включающий: 7 - упорную поверхность фланцевого ребра жесткости тюбинга с зажимной впадиной;
На фиг. 4 показан разрез А-А с фиг.1 линейного арматурного прутка в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга, включающий: 4 - линейный арматурный пруток в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга.
На фиг. 5 показан разрез Б-Б с фиг.1 арматурного прутка в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга по контуру эллипса, включающий: 5- арматурный пруток в каркасе фланцевого ребра жесткости тюбинга по контуру эллипса.
На фиг. 6 показан разрез В-В с фиг.1 арматурной скобы, связывающей ряды каркаса, включающей: 10 - арматурную скобу, связывающую ряды каркаса.
Осуществление изобретения
Изготовление элементов крепи горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения в виде железобетонных тюбингов с опорной поверхностью сегмента эллипса включает подготовку формовочных ящиков, обеспечивающих симметричную половину по длине эллипсного сечения выработки. Вторую половину железобетонных тюбингов изготавливают в этих же формовочных ящиках, только меняют дно и верх местами. Монтаж арматуры в каркас для каждого формовочного ящика выполняют в индивидуальных монтажных шаблонах. Подготовку скоб 10 из стальной арматуры выполняют загибанием углов на 90о вокруг длинной оси эллипса арматуры, с предварительным их разогревом в горне кузнецы или газовой горелкой, с расположением длинной оси эллипса в плоскости скобы 10. Подготовку нелинейного участка арматурного прутка 5 для несущей эллипсовидной поверхности тюбинга 8 выполняют прокаткой на вальцах. Монтаж линейных отрезков арматурного каркаса, предварительно выполняют в специализированном шаблоне, позволяющем ровно совместить длинную ось эллипса арматуры с максимальными нагрузками на железобетонный тюбинг, такой монтаж арматурного каркаса повышает несущую способность крепи. Для линейной арматуры 4 максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с перпендикуляром к фланцевым ребрам жесткости 11 по радиусу сегмента эллипса тюбинга, для армируемых поперечных скоб 10 максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса установлен перпендикулярно плоскостям фланцевых ребер жесткости 11, для нелинейной арматуры 5 максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с радиусами сегмента эллипса тюбинга 8. На подготовленный арматурный каркас фиксируют арматурную сетку 6, предварительно подготовив нелинейную поверхность по сегменту на вальцах. В формовочных ящиках стенки фланцевых ребер жесткости 11 в местах упорной поверхности с зажимным выступом 1 и упорной поверхности тюбинга с зажимной впадиной 7 выполняют с трапецеидальными формами. В формовочных ящиках в стенках фланцевых ребер жесткости 11 устанавливают стержни для исполнения отверстий 3 под крепёж с соседним тюбингом. Железобетонные тюбинги исполняют, применяя вибрационное уплотнение бетонного тела 2.
Таким образом, повышение несущей способности железобетонного тюбинга с опорной поверхностью сегмента эллипса достигают изменением геометрической формы арматуры с той же самой площадью и с тем же самым материалом увеличивая момент сопротивления в заданном направлении горизонтальной горной выработки.
Источники информации
1. Коммерческое предложение «https://helpiks.org/3-43089.html», считывание 04.10.2021 в 11-26.
2. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 106179, класс 5с, 8. Заявлено 10.02.1955.
3. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В.; отв. ред. Писаренко Г.С. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Наук. думка, 1988. – 736 с. (58, 74 с.).
Железобетонный тюбинг для крепления горизонтальных горных выработок эллипсовидного сечения, выполненный в виде нелинейного сегмента из бетонного тела с тонкостенной оболочкой с арматурной сеткой и фланцевыми ребрами жесткости с арматурным каркасом, включающим линейную продольную стержневую рабочую, нелинейную стержневую рабочую арматуру и армируемые поперечные скобы с шагом, соответствующим расчетному шагу армирования, отличающийся тем, что линейная продольная стержневая рабочая, нелинейная стержневая рабочая, по дуге нелинейного участка в виде сегмента эллипса, стальная арматура и армируемые поперечные скобы исполнены поперечным сечением эллипсовидной формы, с возможностью совмещения длинной оси эллипса арматуры с максимальными нагрузками на железобетонный тюбинг, для линейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с перпендикуляром к фланцевым ребрам жесткости по радиусу сегмента эллипса тюбинга, для армируемых поперечных скоб максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса установлен перпендикулярно плоскостям фланцевых ребер жесткости, для нелинейной арматуры максимальный момент сопротивления по длинной оси эллипса совмещен с радиусами сегмента эллипса тюбинга.
