ОБДЕЛКА ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Полезная модель относится к строительству подземных сооружений, в частности, креплению крепью из металлических профилей подземных выработок с заполнением пространства за крепью твердеющими смесями.
Известно крепление подземных выработок с заполнением пространства за крепью, состоящее из металлических щитов в виде соединяемых внахлест секций, снабженных устройствами для закрепления к металлическим профилям крепи (Патент RU 2012815). Недостатком данного изобретения является большая металлоемкость арочной крепи. Кроме того, соединение металлических щитов друг с другом внахлест состоит из большого числа деталей, очень сложно в изготовлении и требует строгой комплектности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, опубликованное в книге Handbook of Steel Drainage & Highway construction Products. American Iron and Steel Institute. DC 20005-2701. First Canadian Edition, 1984 (Figure 8-4, 8-5, 8-6). Металлические щиты представляют собой гофрированные либо корытообразные секции с продольными бортами с отверстиями для болтов с гайками, скрепляющих секции друг с другом. Пространство между щитами и поверхностью выработки заполняется бетонной смесью. Ксерокопия из указанной книги прилагается на двух страницах в виде отдельного приложения к описанию.
Недостаток данного технического решения - слабая связь или отсутствие сцепления поверхности щитов с материалом заполнения (как правило это бетон) пространства между щитами и поверхностью горной выработки, что снижает несущую способность обделки.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности обделки.
0
a
Указанная цель достигается тем, обделка горной выработки, содержит металлическую конструкцию, расположенную внутри поверхности выработки и повторяющую очертание этой поверхности в поперечном сечении, и бетонное заполнение между поверхностью выработки и металлической конструкцией, причем металлическая конструкция состоит из соединенных друг с другом корытообразных элементов, каждый из которых состоит из гофрированного дна и бортов, причем корытообразные элементы ориентированы дном к поверхности выработок. Обделка содержит закладные пластины, имеющие длину, равную длине бортов корытообразного элемента, а по ширине содержащие примыкающие друг к другу опорную часть, равную высоте h борта, и анкерную часть, равную минимальной толщине h бетонного заполнения, при этом борты смежных элементов расположены параллельно друг другу, а между ними расположена закладная пластина таким образом, что по длине она совпадает с длиной корытообразного элемента, при этом опорная часть закладной пластины расположена между смежными бортами корытообразных элементов, а анкерная часть - расположена в бетонном заполнении, причем борты смежных корытообразных элементов и расположенная между ними закладная пластина жестко объединены, а анкерная часть закладной пластины содержит отверстия, при этом
a
d=0,6m·h, b≥2d,
где d - диаметр объединительного отверстия, м;
a
a
h - ширина анкерной части закладной пластины, м; h≥0,15 м;
m - безразмерный коэффициент учета местных условий, принимаемый равным 0,8÷1,2;
b - расстояние между центрами смежных объединительных отверстий, м.
Кроме того, обделка горной выработки содержит арматурные стержни, пропускаемые через объединительные отверстия, а объединительные отверстия всех смежных между собой закладных пластин выполнены по одной и той же схеме и расположены напротив друг друга. Кроме того, обделка горной выработки содержит арматурные стержни установленные только частично в поперечном сечении обделки - в зоне растяжения в бетоне.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена обделка горной выработки (разрез А-А на фиг. 2);
на фиг. 2 - вид обделки в поперечном сечении горной выработки (разрез Б-Б на фиг. 1);
на фиг. 3 - схема установки арматурных стержней только в зоне растягивающих напряжений в бетоне.
0
a
a
a
Обделка горной выработки содержит металлическую конструкцию, расположенную внутри выработки и повторяющую ее очертание, и бетонное заполнение между поверхностью выработки и металлической конструкцией. Металлическая конструкция состоит из соединенных друг с другом корытообразных элементов 1 длиной “l” и шириной “c”, каждый из которых состоит из гофрированного дна 2 и бортов 3, расположенных с внутренней части выработки по отношению ко дну 2. Борты 3 в поперечном направлении по отношению к продольной оси выработки (т.е. поперечные борты) примыкают друг к другу и жестко объединены, например болтами 4. Между бортами 3, расположенными в продольном направлении по отношению к продольной оси выработки (т.е. продольными бортами), установлены закладные пластины 5. Они имеют длину “1” равную длине продольных бортов 3 корытообразных элементов 1. Закладные пластины 5 и продольные борты 3 смежных корытообразных элементов, между которыми эти пластины установлены, жестко между собой объединены, например, теми же, что и для поперечных бортов, болтами 4. По ширине закладная пластина 5 разделена на опорную часть размером “h” равную высоте бортов 3 и анкерную часть размером “h”, расположенную в пределах бетонного заполнения 6. Размер “h” соответствует минимальной толщине бетонного заполнения. Поскольку поверхность выработки неровная, в большинстве случаев закладные пластины 5 не будут касаться внутренней поверхности грунта 7. Из условий удобства укладки бетона, а главное - для обеспечения нормальных условий для набора прочности бетонного заполнения, минимальной толщины бетона не должна быть менее 0,15 м, т.е. h≥0,15 м. Для обеспечения монолитности смежных участков бетонного заполнения, т.е. участков на протяжении смежных корытообразных элементов 1, в закладных пластинах 5 устроены объединительные отверстия 8.
Размер объединительных отверстий 8 должен быть как можно больше, чтобы обеспечить лучшую связь смежных зон. Поэтому из конструктивных соображений назначаем
a
d=0,6m·h, м
b≥2d, м
где d - диаметр объединительного отверстия, м;
b - расстояние между центрами смежных объединительных отверстий, м.
Поскольку эпюра моментов в поперечном сечении обделки имеет разные знаки, то в определенных местах в бетонной части будут возникать растягивающие напряжения. Для лучшего восприятия растягивающих напряжений могут быть предусмотрены арматурные стержни 9, установленные по всему поперечному сечению обделки и пропущенные через объединительные отверстия 8. Для этого отверстия 8 в смежных поперек продольной оси выработки элементах должны быть установлены по одной и той же схеме. Стержни 9 могут быть установлены только в пределах растянутой зоны. Тогда они должны иметь анкеры 10.
a
Обделка горной выработки работает следующим образом. Основной особенностью предлагаемого технического решения является обеспечение совместности работы металлической конструкции и бетонного заполнения. Совместность работы обеспечивается закладными пластинами 5. Связь смежных секций по ширине обделки усиливается объединительными отверстиями 8, а также бетоном, расположенным за пределами h из-за неровности поверхности грунта 7. Для обеспечения работы сечения «бетон-сталь» в зоне отрицательных моментов предусмотрены арматурные стержни 9. Эти стержни могут быть установлены на протяжении всего сечения или частично, только в местах растяжения в бетоне. Устанавливаются они с помощью анкеров 10.
a
Обделку горной выработки изготавливают следующим образом. При проходке горной выработки в ней устанавливают металлическую конструкцию из корытообразных элементов 1 таким образом, что она повторяет очертание выработки и расположена внутри так, что между ней и поверхностью выработки остается фиксированное пространство для последующего заполнения бетоном. Монтаж корытообразных элементов 1 ведется замкнутыми кольцами с последовательным соединением на болтах этих колец между собой в продольном направлении горной выработки. Величина фиксированного пространства задается высотой h закладной пластины 5. С целью обеспечения сцепления закладной пластины 5 с бетоном в ней устроены объединительные отверстия 8 для прохода бетонной смеси при укладке. При последующем затвердевании бетона этим обеспечивается омоноличивание бетона с кольцами из корытообразных элементов 1. отверстия 5 могут быть также использованы для укладки арматурных стержней 6 для увеличения прочности обделки горной выработки.
Эффективность предложенного технического решения определяется повышением несущей способности обделки горной выработки.