КОМБИНИРОВАННАЯ КРЕПЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И ФОРМИРУЮЩИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОХОДКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И ДРУГИХ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК, МОНТАЖА КРЕПИ

Полезная модель относится к горному делу, а именно, к агрегатам для проходки вертикальных шахтных стволов, подземному строительству и может быть использована для механизации работ при строительстве вертикальных выработок метрополитена и других вертикальных подземных выработок.
Известно техническое решение по патенту РФ №2171378, кл. Е21D 1/ 00, в котором предусмотрен способ и устройство для сооружения шахтного ствола, включающий выборку грунта роторным механизмом, установку подвижной опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство и последующее перемещение опалубки. Недостатком данного технического решение является то, что вертикальный шахтный ствол получается ступенчатым и не позволяет возводить шахтные стволы глубокого заложения.
Известно техническое решение «Буровое устройство для проходки шахтных стволов и способ проходки шахтного ствола» по патенту РФ 2358107, в котором буровое устройство содержит ступень, содержащую несколько площадок для размещения рабочего оборудования, а само буровое устройство спускается в ствол посредством блоков, лебедок и тросов. Однако данное техническое решение очень сложно и пригодно только для стволов с усиленными стенками, чтобы исключить обрушения породы.
Наиболее близким техническим решением является «Агрегат для проходки вертикальных стволов горных предприятий и монтажа гидроизолирующей крепи», патент на полезную модель РФ №119031, кл. Е21D 1/08, опубликованное 10.08.2012 г. Агрегат включает оборудованную средствами гидравлического привода и подвесными устройствами в виде канатов опорную разборную раму, состоящую из нескольких секций, на которой закреплено поворотное кольцо с автономным приводом, кольцо оснащено складывающейся мостовой решеткой, платформой управления, фрезерующий рабочий орган, при этом рабочий орган снабжен аппаратурой контроля его положения и устройством плавного его пуска. Однако данное техническое устройство является не достаточно удобным в эксплуатации, так как собранное тюбинговое кольцо крепится к опорной раме вместе с ней поднимается посредством опорных гидроцилиндров к тюбинговой колонне и соединяется с ней, а опорные гидроцилиндры складываются под опорной рамой, т.е. весь агрегат висит на тюбинговой колонне, что не эффективно, так как необходимы большие усилия для удержания всей тюбинговой колонны,
Задачей настоящей полезной модели в части агрегата является повышение эффективности и удобства его эксплуатации, уменьшение энергетических затрат, снижение металлоемкости и упрощение конструкции, а в части создания крепи это повышение ее надежности и герметичности при сокращении времени возведения.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании заявленного технического решения это увеличение производительности, а значит темпов проходки вертикального шахтного ствола, возможности цикличного монтажа тюбингово-бетонной крепи с уменьшением времени на каждый цикл.
Поставленная задача достигается тем, что в формирующем агрегате для проходки вертикальных шахтных стволов и других подземных выработок, монтажа крепи, включающем разборную опорную раму, представляющую площадку для монтажа тюбинговой колонны и тюбинговых колец и состоящую из нескольких сегментов, и оборудованную автономным гидравлическим приводом, телескопическими складывающимися опорными гидроцилиндрами, а также поворотными, и распирающими гидроцилиндрами и приводным фрезерующим рабочим органом, характеризующимся тем, что опорная рама выполнена в виде трапециевидного перевернутого поддона и снабжена нижними выдвигающимися до контура пройденной выработки элементами обеспечивающие формирование ложа для укладки на них затюбингового бетона, при этом поддон оборудован системой подвески его на канатах, взаимодействующих с подъемным оборудованием, а внутри поддона расположены либо пневмо-, либо гидро-домкраты, взаимодействующие с контуром пройденной выработки и горизонтальным участком выработки. Формирующий агрегат характеризуется тем, что он снабжен оправками для центрирования монтируемого и ранее смонтированного тюбинговых колец, а также для закрепления нижнего фланца монтируемого тюбингового кольца на поддоне. Формирующий агрегат характеризуется тем, что тюбинговая колонна состоит из тюбинговых колец, каждое из которых выполнено из отдельных сегментов, при этом между сегментами в кольце и между кольцами в колонне установлены герметизирующие средства, выполненные либо плоской, либо круглой формы в поперечном сечении и выбираются из условия давления, при высоких давлениях герметизирующие средства выполнены из свинца, а при низких давлениях - либо из полимерных материалов, например неопрена, либо из компаундов.
Комбинированная крепь вертикальных шахтных стволов, состоящая из собранных в колонну тюбинговых колец, каждое из которых состоит из отдельных сегментов, характеризуется тем, что тюбинговая колонна снабжена герметизированными средствами, установленными как между тюбинговыми кольцами в колонне, так и между сегментами каждого тюбингового кольца, причем крепь дополнительно снабжена примыкающей к колонне монолитной затюбинговой бетонной вертикальной оболочкой, выполненной из секций, основание каждой секции выполнено по форме с двумя горизонтальными полками, разнесенными по высоте, которые соединены наклонно в соответствии с трапециевидностью опорной рамы.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом см. фиг.1.
Предложенный агрегат состоит из разборной опорной рамы 1, состоящей из нескольких сегментов, при этом опорная рама выполнена в виде трапециевидного перевернутого поддона 2 и снабжена нижними выдвигающимися элементами 3 до контура пройденной выработки обеспечивающие формирование ложа для укладки на них затюбингового бетона 4. Поддон оборудован системой подвески его на канатах 5, взаимодействующих с подъемным оборудованием (на чертеже не показано), а внутри поддона расположены либо пневмо-, либо гидродомкраты 6, взаимодействующие с контуром пройденной выработки и горизонтальным участком выработки. Агрегат снабжен оправкой 7 для центрирования монтируемого 8 и ранее смонтированного 9 тюбинговых колец. Центральная часть поддона выполнена из съемных, складывающихся створок (на чертеже не показано), в связи с этим при складывании створок обеспечивается свободный доступ для сбора и уборки разрушенной горной породы фрезерным рабочим органом 14 и транспортировки бадьями ее на поверхность земли, причем агрегат в это время подвешен на канатах, а гидро- либо пневмо-домкраты могут быть убраны во внутрь поддона. После уборки разрушенной горной породы опорная рама опускается посредством канатов и может быть установлена на опорные домкраты, далее на ней собирается следующее тюбинговое кольцо с установкой герметизирующих прокладок между сегментами, производят центровку тюбингового кольца посредством оправок, его закрепление на раме и подъем посредством канатов 5 или при помощи гидро- либо пневмо-домкратов 6 нового тюбингового кольца к ранее смонтированному в колонне с использованием герметичной прокладки 10, выдвигают нижние выдвижные элементы до контура пройденной выработки обеспечивающие формирование ложа для укладки на них затюбингового бетона, после чего подают в затюбинговое пространство бетон. В работу включают фрезерный рабочий орган. Далее цикл повторяется. Такая конструкция агрегата и его работа уменьшает нагрузку на тюбинговую колонну и увеличивают качество собранной крепи, а также повышает темпы строительства.
Предложенный агрегат обеспечивает получение комбинированной крепи вертикальных шахтных стволов, состоящей из собранных в колонну 11 посредством герметичных прокладок 10 тюбинговых колец 9, каждое из которых состоит из отдельных сегментов с герметичными прокладками меду ними и сформированного вокруг тюбинговой колонны бетонной вертикальной оболочки 12. Затюбинговая бетонная вертикальная оболочка 12 образована секциями,  нижние и верхнее основания которых основание каждой секции выполнено по форме с двумя горизонтальными полками, разнесенными по высоте, которые соединены наклонно в соответствии с трапециевидностью опорной рамы, что обеспечивает перекрытие одной секции другой. В связи с тем, что тюбинговые кольца закрепляются с отступлением от верхнего угла 13 трапециевидной стенки опоры, а снизу опорная рама снабжена нижними выдвижными элементами, то нижнее основание каждой вновь формируемой бетонной секции выполнено по форме с двумя горизонтальными полками, разнесенными по высоте, которые соединены наклонно в соответствии с трапециевидностью опорной рамы.
Таким образом, секции бетонной оболочки соприкасаются по значительно большей плоскости, адгезия и сцепление секций происходит по большей плоскости, а, следовательно, обеспечивается более высокая прочность бетонной оболочки и затрудняется проникновение воды между секциями бетонной оболочки.
Таким образом, предложенный агрегат сокращает время необходимое для сооружения вертикальных шахтных стволов, и обеспечивает получение прочной и надежной в эксплуатации комбинированной тюбингово-бетонной крепи.