СПОСОБ АРМИРОВКИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ И ОПАЛУБКА
METHOD FOR REINFORCING MINE WORKING AND FORMWORK

Группа изобретений относится к области горного дела, а именно к способам армировки горных выработок, преимущественно шахтных стволов, и оборудованию для осуществления способа.
Известен сборный бетонный элемент, способ его изготовления и опалубка для изготовления [Описание изобретения к патенту Великобритании № 2287732 от 24.03.1994, МПК E21D 11/38, опубл. 27.09.1995]. Сборный бетонный элемент является сегментом крепи горной выработки, имеющим уплотнительный элемент, выступающий из его (сборного бетонного элемента) поверхности, причем уплотнительный элемент встроен в бетонный элемент во время заливки бетона. Опалубка для изготовления сборного бетонного элемента, имеющая средства для захвата с возможностью отсоединения уплотнительного элемента так, чтобы он выступал за поверхность бетонного элемента.
Способ включает этапы создания формы для бетонного элемента, который должен быть отлит в ней, заливки бетона в форму и последующего освобождения бетонного элемента. При этом бетонный элемент сформирован таким образом, что уплотнительный элемент захватывается с возможностью снятия так, чтобы выступать из внутренней стенки формы перед заливкой бетона в форму. И когда бетонный элемент впоследствии высвобождается, часть уплотнительного элемента выступает из поверхности бетонного элемента.
К его недостаткам относится необходимость использования упругих элементов, таких как гидрофильный каучук, резина, неопрен, что не подходит для создания армировки из жестких элементов, которые не должны деформироваться в процессе работы, а также недостатком является форма уплотнительного элемента, представляющая собой протяженную полосу, что нецелесообразно в задачах с использованием локальных крепежных элементов (например, закрепленных одним концом в бетонной крепи).
Наиболее близким аналогом является способ крепления элементов армировки шахтного ствола [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1221365 от 09.07.1984, МПК E21D 5/04, опубл. 30.03.1986. Бюл. № 12], включающий выполнение лунки под элемент армировки, как правило, разбуриванием бетонного крепления горной выработки, помещение кассеты в лунку, установку элемента армировки в кассету и заливку бетона в кассету.
К его недостаткам относится способ выполнения лунок в бетонном креплении, заключающийся в некотором воздействии на него, как правило, сверлении или ударном бурении, что приводит к потенциалу создания в нем трещин и снижает долгосрочную надежность крепи, а также требует дополнительного бетонирования после воздействия на крепь.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая группа изобретений – исключение необходимости разрушающего воздействия на крепь горной выработки и повышение производительности труда при ее армировке.
Достигаемый технический эффект заключается в сокращении времени, затрачиваемого на армировку горной выработки и ускорении ввода ее в эксплуатацию.
Поставленная задача решается за счет того, что перед заливкой бетона в заопалубочное пространство в опалубке выделяют выставной фрагмент, переводят перед заливкой бетона в заопалубочное пространство в опалубке выделяют выставной фрагмент, переводят его в открытое положение, к выставному фрагменту опалубки монтируют крепежные элементы, к которым крепят элементы армировки, переводят выставной фрагмент с установленными на нем элементами армировки в закрытое положение, а после заливки бетона в заопалубочное пространство и его выдержки демонтируют крепежные элементы и производят разопалубку.
Изобретение иллюстрируется двумя фигурами:
- на фиг. 1 изображена схема взаимодействия с крепью опалубки, содержащей выставной фрагмент в виде съемного элемента, присоединяемого к опалубке жесткой связью;
- на фиг. 2 изображена схема взаимодействия с крепью опалубки, содержащей выставной фрагмент в виде несъемного элемента, связанного с опалубкой посредством шарнира.
Рассмотрим принцип реализации способа на следующем примере.
S
R
z
Для осуществления крепления горной выработки с последующей армировкой необходимо привести опалубку в рабочее положение и обеспечить форму крепежных элементов армировки в предустановленном виде. При этом последовательность операций приведения опалубки, состоящей из корпуса (1) и вставного фрагмента (2), в рабочее положение и обеспечения формы крепежных элементов для реализации способа несущественна. На фиг. 1 и на фиг. 2 показан вариант с опалубкой, находящейся в рабочем положении, что выражается в установке корпуса. Выставной фрагмент (2) показан в двух положениях – открытом (пунктирная линия) частично или полностью отдельно от корпуса (1) и закрытом (сплошная линия) в соединении с корпусом (1). На выставном фрагменте (2) смонтированы крепежные элементы (3), выполненные, например, в виде болтов и гаек. К крепежным элементам (3) крепят элементы армировки (4), выполненные, например, в виде закладной. Элементы армировки (4) расположены со стороны, которая при установке выставного фрагмента (2) в закрытое положение находится со стороны корпуса (1), взаимодействующей с бетоном (5). При этом для обеспечения возможности ориентирования элементов армировки (4) в проектное положение в радиальном направлении предусматривается радиальный зазор  в месте взаимодействия крепежного элемента (3) и элементов армировки (4). Под проектным положением понимаются обусловленные проектом координаты элементов армировки (4). Необходимость ориентирования в радиальном направлении обусловлена возможностью радиального смещения  опалубки.
S
xy
В закрытом положении выставной фрагмент (2) фиксируется на корпусе (1) посредством фиксирующих элементов (6), выполненных, например, в виде болтов. На фиг. 1 показан полностью съемный выставной фрагмент (2), который фиксируется фиксирующими элементами (6), по меньшей мере, с двух сторон. При этом в месте фиксации выставочный фрагмент (2) выполнен с возможностью ориентирования смещением вокруг фиксирующих элементов (6) за счет наличия зазора  в месте их взаимодействия с выставочным фрагментом (2).
S
xy
На фиг. 2 выставной фрагмент (2) частично связан с корпусом (1) посредством шарнирного соединения (7). В таком случае в закрытом положении выставной фрагмент (2) фиксируется фиксирующими элементами (6) только с одной стороны, противоположной шарнирному соединению (7). В данном случае возможность ориентирования элементов армировки (4) в проектное положение обеспечивается смещениями вокруг крепежных элементов (3) за счет наличия зазора .
Реализация способа осуществляется следующим образом. В открытом положении выставного фрагмента (2) к нему посредством крепежных элементов (3) монтируют элементы армировки (4). При этом на данном этапе неважно находится ли опалубка в рабочем положении или нет. Следует отметить, что при установке опалубки в рабочее положение следует ориентировать ее таким образом, чтобы выставной фрагмент (2) в закрытом положении был как можно ближе к обусловленным проектом координатам элементов армировки (4).
Далее выставной фрагмент (2) со смонтированными на нем элементами армировки (4) переводят в закрытое положение.
S
S
S
S
xy
z
xy
z
Если выставной фрагмент (2) является полностью съемным, как показано на фиг. 1, то для его перевода в закрытое положение его присоединяют к корпусу (1) в положении, обусловленным конструкцией опалубки, и фиксируют на корпусе (1) посредством фиксирующих элементов (6), по меньшей мере, с двух сторон одной грани, противоположной стороне заливки бетона (5). После фиксации выставного фрагмента (2) на корпусе (1) предпочтительно сверить положение смонтированных на выставном фрагменте (2) элементов армировки (4) с проектным положением. В случае если получившееся положение не соответствует проектному положению, осуществляют ориентирование либо выставного фрагмента (2), используя зазор , либо элементов армировки (4), используя зазор , либо комбинируют ориентирование с использованием зазоров  и .
S
xy
Если выставной фрагмент (2) частично связан с корпусом (1) посредством шарнирного соединения (7), как показано на фиг. 2, то для его перевода в закрытое положение осуществляют поворот выставного фрагмента (2) до его контакта свободным концом с корпусом (1). После этого выставной фрагмент (2) фиксируют со стороны свободного конца посредством, по меньшей мере, одного фиксирующего элемента (6). После фиксации выставного фрагмента (2) на корпусе (1) предпочтительно сверить положение смонтированных на выставном фрагменте (2) элементов армировки (4) с проектным положением. В случае если получившееся положение не соответствует проектному положению, осуществляют ориентирование элементов армировки (4), используя зазор .
После фиксации выставного фрагмента (2) в закрытом положении и, в случае необходимости, ориентирования элементов армировки (4) в проектное положение, в заопалубочное пространство заливают бетон (5). Бетон (5) выдерживают до состояния необходимой прочности, после чего демонтируют крепежные элементы (3) и производят разопалубку, включающую перевод в открытое положение выставного фрагмента и перевод опалубки в нерабочее положение. Таким образом, в проектном положении остаются забетонированными элементы армировки (4).
В результате использования изобретения исключена необходимость разрушающего воздействия на крепь горной выработки и повышена производительность труда при ее армировке, что позволило сократить время, затрачиваемое на армировку горной выработки, и ускорило ее ввод в эксплуатацию.