ЗАЩИТНЫЙ ЗАТВОР ПОДЗЕМНОЙ ВЫРАБОТКИ
PROTECTIVE GATE OF UNDERGROUND MINE WORKING

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано при изготовлении и монтаже устройств для перекрытия подземной выработки, например станционного тоннеля метрополитена в целях защиты людей и оборудования от разрушительного воздействия ударной воздушной волны и предотвращения проникновения в защищаемое пространство загрязняющей и агрессивной внешней среды.
К устройствам подобного рода предъявляются жесткие требования в отношении габаритов и размещения в крайне ограниченном полезном пространстве подземной выработки, а также в отношении надежности защитных элементов конструкции.
Известен защитный затвор подземного сооружения, содержащий коробку с петлями, закрепленное в петлях коробки с возможностью поворота в горизонтальной плоскости жесткое полотно, размещенное между полотном и лицевой поверхностью коробки уплотнение из эластичного материала, механизм поворота полотна и запорный механизм со сложным ручным приводом. В данной конструкции полотно взаимодействует с коробкой через единственное уплотнение только по лицевой (рабочей) поверхности коробки (см. например, Общестроительный каталог СК-11, вып.1, изд. ОАО «Центр проектной продукции в строительстве», Москва, 2008, с.125).
Основным недостатком такого затвора является узкая область и небезопасность его применения из-за невозможности полного выведения громоздкой конструкции поворотного полотна из занятого людьми предельно ограниченного пространства подземной выработки.
01
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату с точки зрения освобождения дефицитного рабочего пространства в подземной выработке является известный затвор подземной выработки с боковыми камерами, выполненный в виде шахтных дверей и содержащий неподвижно закрепленную по периметру проема подземной выработки коробку с рабочей поверхностью, двухстворчатое полотно, установленное посредством направляющих рельсов в подземной выработке с возможностью размещения каждой из створок в соответствующей боковой камере, и механизм поперечного перемещения створок полотна относительно продольной оси подземной выработки (см., например, авторское свидетельство СССР №127223, кл. 5d, 2, опублик. в БИ №7 за 1960 г.).
Основным недостатком второго из вышеуказанных известных технических решений является низкая функциональная надежность изготовленного на его основе затвора с точки зрения защиты от внешнего воздействия на подземное сооружение таких факторов, как, например, мощная ударная волна от взрыва или природного катаклизма, сопровождаемая поступлением в подземную выработку вредной для здоровья людей и оборудования агрессивной водной или химически зараженной среды. Данный недостаток обусловлен отсутствием в конструкции затвора технических средств для надежной изоляции защищаемой зоны с герметизацией зазоров и запиранием полотна в месте перекрытия подземной выработки, а также наличием полотна из двух несвязанных между собой створок, воспринимающих ударную нагрузку по отдельности.
Задачей предлагаемого изобретения является создание защитного затвора подземной выработки, лишенного вышеуказанных недостатков известных затворов и обеспечивающего получение нового технического результата, а именно гарантированной надежной изоляции защищаемой зоны подземной выработки с помощью затвора с двухстворчатым выдвижным полотном от одновременного воздействия ударной волны и агрессивной среды, опасных для жизни и здоровья людей и оборудования. Данный результат достигается путем надежной герметизации всех зазоров между полотном и коробкой и в зоне стыка между створками полотна защитного затвора с одновременным осуществлением усиления двухстворчатого полотна и автоматического прижатия его к коробке с запиранием относительно подземной выработки.
Поставленная задача решается тем, что в защитном затворе подземной выработки с боковыми камерами, включающем неподвижно закрепленную по периметру проема подземной выработки коробку с рабочей поверхностью, двухстворчатое полотно, установленное посредством направляющих рельсов в подземной выработке с возможностью размещения каждой из створок в соответствующей боковой камере, и механизм поперечного перемещения створок двухстворчатого полотна относительно продольной оси подземной выработки, имеются механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке и эластичные уплотнения, одно из которых выполнено кольцеобразным и установлено между рабочей поверхностью коробки и лицевой поверхностью двухстворчатого полотна в сомкнутом положении створок, а другое эластичное уплотнение выполнено в виде полосы, установленной вертикально за тыльной поверхностью двухстворчатого полотна с возможностью перекрытия стыка между его створками, при этом механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке одним концом связан со створками, а другой конец установлен с возможностью взаимодействия с упором, закрепленным в нише, выполненной в стенке подземной выработки напротив рабочей поверхности коробки. В одном из вариантов выполнения затвора по настоящему изобретению кольцеобразное эластичное уплотнение выполнено цельным и закреплено на рабочей поверхности коробки. В другом варианте кольцеобразное эластичное уплотнение может быть выполнено из двух полуколец, каждое из которых закреплено на лицевой поверхности соответствующей створки двухстворчатого полотна. Эластичное уплотнение в виде полосы может иметь как прямоугольное, так и Т-образное поперечное сечение и быть закрепленным на тыльной поверхности одной из створок посредством жесткой вертикальной планки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке содержит электромеханический привод из электродвигателя, неподвижно закрепленного на жесткой вертикальной планке, червячного редуктора, двух центральных тяг, соединенных одним концом с червячным редуктором, двух пар боковых тяг, шарнирно связанных одним концом посредством серьги с соответствующей центральной тягой, и подпружиненного штока, установленного напротив упора и шарнирно связанного со свободным концом тяги соответствующей пары тяг.
Сущность предлагаемого изобретения, а также его преимущества перед известными техническими решениями станут более понятными и очевидными из нижеследующего подробного описания примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
Фиг.1 - общий вид в вертикальном продольном разрезе защитного затвора, выполненного по настоящему изобретению.
Фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 (со стороны зоны внешнего воздействия на подземное сооружение).
Фиг.3 - вид в сечении Б-Б по фиг.1, иллюстрирующий элементы герметизации зазоров в защитном затворе по настоящему изобретению.
В описываемом примере осуществления изобретения защитный затвор установлен в подземной выработке в виде тоннеля с железобетонной обделкой 1. В месте перекрытия тоннеля 1 по периметру его проема смонтирована коробка 2 с рабочей поверхностью 3, выполненная из закладных элементов уголкового стального профиля. Сзади коробки 3, т.е. в защищаемой зоне тоннеля 1, выполнена поперечная выработка 4 (фиг.3) с левой 5 и правой 6 боковыми камерами (фиг.2). Сверху и снизу тоннельной выработки выполнены ниши 7 и 8 с задними опорными стенками, соответственно 9 и 10, выполненнми из стальных уголков, вмонтированных в обделку тоннеля 1 напротив коробки 2.
В поперечной выработке 4 закреплены направляющие рельсы 11 и 12, в которых установлено двухстворчатое полотно 13 с механизмом 14 поперечного перемещения створок 15 и 16 относительно продольной оси тоннеля 1. Левая 15 и правая 16 створки двухстворчатого полотна 13 установлены с возможностью размещения в соответствующей боковой камере 5 или 6, а также напротив коробки 2 в их сомкнутом положении.
Между коробкой 2 и двухстворчатым полотном 13 в сомкнутом положении створок 15 и 16 размещено кольцеобразное эластичное уплотнение 17, выполненное из термо-влагостойкой армированной резины. Как показано на фиг.1, уплотнение 17 выполнено в виде цельного кольца, закрепленного на рабочей поверхности 3 коробки 2. В другом варианте эластичное уплотнение 17 может быть выполнено в виде двух полуколец, закрепленных на лицевой поверхности 18 соответствующих створок 15 и 16 двухстворчатого полотна 13 (на чертежах не показано).
За тыльной поверхностью двухстворчатого полотна 13 размещено другое (дополнительное) эластичное уплотнение 19, выполненное в виде полосы (на фиг.1 - прямоугольного поперечного сечения), установленной вертикально с перекрытием стыка между створками 15 и 16 в их сомкнутом положении. Уплотнение 19 неподвижно закреплено на левой створке 15 двухстворчатого полотна посредством жесткой вертикальной планки 20. В другом варианте осуществления настоящего изобретения дополнительное уплотнение 19 имеет Т-образное поперечное сечение и частично размещено между створками 15 и 16 (фиг.3 чертежей).
Согласно настоящему изобретению защитный затвор снабжен также механизмом одновременного прижатия створок 15 и 16 двухстворчатого полотна 13 к рабочей поверхности 3 коробки 2. В описываемом примере данный механизм содержит электромеханический привод из кинематически связанных между собой электродвигателя 21, червячного редуктора 22, двух центральных тяг 23, двух пар боковых тяг 24 с серьгой 25, подпружиненных относительно полотна 13 штоков 26 и упоров 27, закрепленных на опорных стенках 9 и 10 в нишах 7 и 8 тоннеля 1. При этом один конец механизма одновременного прижатия створок 15 и 16 к коробке 2, а именно электродвигатель 21, неподвижно закреплен на жесткой вертикальной планке 20, а на другом конце подпружиненные относительно двухстворчатого полотна 13 штоки 26 установлены в нерабочем положении с зазором относительно упоров 27.
Работа изготовленного по настоящему изобретению и смонтированного в подземной выработке защитного затвора осуществляется следующим образом.
В случае отсутствия угрозы внешнего воздействия на подлежащее защите подземное сооружение затвор постоянно открыт при размещении створок 15 и 16 двухстворчатого полотна в соответствующих боковых камерах 5 и 6 тоннеля 1.
В ситуации, обуславливающей необходимость применения защиты людей и оборудования в подземной выработке (например, перед проведением взрывных работ в окрестностях подземной выработки или при наличии угрозы стихийного катаклизма в виде горного обвала, наводнения и т.п. явлений), защитный затвор закрывают путем выдвижения из камер 5 и 6 створок 15 и 16 по рельсам 11 и 12 с помощью механизма 14. При смыкании створок 15 и 16 происходит перекрытие стыка между ними с помощью уплотнения 20.
После этого включают электродвигатель 21 и осуществляют равномерное (т.е. с компенсацией погрешностей изготовления и монтажа элементов конструкции затвора, а также неровностей подземной выработки) прижатие двухстворчатого полотна 1 целиком к коробке 2 защитного затвора с использованием эластичных уплотнений 17, 19 и внешней опоры в виде упора 27. При этом благодаря наличию в конструкции затвора особо закрепленных двух эластичных уплотнений 17 и 19 и внешнего упора 27 происходит надежная герметизация всех зазоров между зоной внешнего воздействия и защищаемой зоной подземной выработки. Одновременно с этим явлением благодаря зажатию двухстворчатого полотна между эластичными уплотнениями 17 и 19 автоматически происходит запирание в рабочем положении створок 15 и 16 от самопроизвольного раскрытия защитного затвора. Кроме этого, благодаря наличию указанных признаков защитный затвор по настоящему изобретению приобретает новое свойство, заключающееся в том, что двухстворчатое полотно в прижатом к коробке положении работает на ударную нагрузку как цельное (т.е. одностворчатое) с дополнительной центральной опорой, взаимодействующей с внешним упором, не загромождающим полезное пространство подземной выработки.
Для восстановления нормального режима работы подземной выработки затвор открывают путем совершения вышеописанных действий в обратном порядке.
Из вышеизложенного описания следует, что в случае использования совокупности существенных признаков, перечисленных в формуле предлагаемого изобретения, гарантируется получение высокотехнологичного и надежного защитного затвора с новым техническим свойством для особо важных подземных сооружений.